煙氣脫硫脫硝技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展

秦達(dá)飛

摘 要：煙氣中含有大量的含硫與含硝物質(zhì)，這些物質(zhì)會(huì)對(duì)大氣造成嚴(yán)重的污染，破壞生態(tài)環(huán)境。為了有效地解決煙氣 對(duì)環(huán)境的污染問(wèn)題，需要對(duì)煙氣脫硫脫硝技術(shù)進(jìn)行深入的研究與分析。本文闡述了煙氣脫硫脫硝技術(shù)的現(xiàn)狀，并對(duì)此技術(shù) 的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行探討。

關(guān)鍵詞：煙氣;脫硫脫硝;技術(shù)現(xiàn)狀

前言

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展%在能源消費(fèi)中帶來(lái)的環(huán) 境污染也越來(lái)越嚴(yán)重&其中大氣煙塵$酸雨$溫室效 應(yīng)和臭氧層的破壞已成為危害人民生存的四大殺 手&燃煤煙氣所含的煙塵$二氧化硫$氮氧化物等有 害物質(zhì)是造成大氣污染$酸雨和溫室效應(yīng)的主要根 源&我國(guó)南方及西南部地區(qū)相當(dāng)一大片地域頻繁發(fā) 生酸雨和酸霧的災(zāi)害&cddd年全國(guó)環(huán)境狀況公報(bào)表 明在統(tǒng)計(jì)的 eef個(gè)城市中%gehij的城市超過(guò)國(guó)家 空氣質(zhì)量二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)%其中超過(guò)三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的有 kkc個(gè) 城市%占監(jiān)測(cè)城市的eehkj&我國(guó)煤炭?jī)?chǔ)量豐富%每 年的產(chǎn)量超過(guò) kd億 G&我國(guó)燃煤取得的能量達(dá)到能 源總量的lij以上%而且這種能源結(jié)構(gòu)在近年不會(huì) 改變&與此同時(shí)燃煤煙氣中排放的二氧化硫和氮氧 化物占全國(guó)總排放量的mdj&因此在我國(guó)對(duì)燃煤煙 氣進(jìn)行脫硫脫硝是刻不容緩的任務(wù)&

1 聯(lián)合脫硫脫硝技術(shù)分析

當(dāng)前發(fā)電廠使用較為廣泛的脫硫脫硝技術(shù)就是聯(lián)合脫硫脫硝工 藝，因?yàn)檫x擇的 SCR 以及 FGD 工藝能夠互相獨(dú)立，大都能夠達(dá)到 對(duì) NOx 以及 SO2 脫硫效果。

1.1石灰、石灰石煙氣脫硫—SCR 聯(lián)合技術(shù)

聯(lián)合脫硫脫硝技術(shù)的工業(yè)化發(fā)展一般選擇高性能的石灰 / 石灰 石煙氣脫硫系統(tǒng)從而脫除 SO2 以及選擇性催化還原的工藝來(lái)消除 NOx。一般而言，石灰、石灰石脫硫體系所用的濕式工藝，但是， SCR 體系為干式工藝范疇之內(nèi)。這一工藝目前在德國(guó)、日本或者瑞 典等都進(jìn)入到工業(yè)的應(yīng)有階段。[2] 其主要優(yōu)點(diǎn)是無(wú)論入口處的 NOx 或者 SO2 濃度比大小為多少，都能夠達(dá)到 NOx 或者 SO2 脫硫率達(dá)到 理想的效果。

1.2 SNOXTM 技術(shù)

SNOXTM 關(guān)鍵技術(shù)包括 SO2 和 SCR 的 WSA 以及轉(zhuǎn)化，這一 工藝首先把煙氣加熱超過(guò) 405℃，通過(guò)布袋除塵器對(duì)顆粒物加以 去除，并在 SCR 單元進(jìn)行脫硫，在 SCR 單元內(nèi)部使用氨氣對(duì) NOx 進(jìn)行催化氧化處理，并將其轉(zhuǎn)變成水蒸氣和氮?dú)?。煙氣在第二個(gè) 催化反應(yīng)器內(nèi)部把 SO2 轉(zhuǎn)變成成 SO3。最后，煙氣通過(guò)換熱器實(shí) 現(xiàn)降溫之后，通過(guò)玻璃管冷凝器將水轉(zhuǎn)變成硫酸。[3] 這項(xiàng)技術(shù)脫 硫率和脫硝率分別為 95% 以及 94%。這項(xiàng)技術(shù)的有點(diǎn)就是可靠性 較高、維護(hù)費(fèi)用相對(duì)較低，不會(huì)出現(xiàn)二次污染，其投資費(fèi)用較高、 能耗相對(duì)較大。

2煙氣脫硝技術(shù)現(xiàn)狀

造成大氣污染的主要排放物之一就是氮氧化物，這一物 質(zhì)會(huì)造成酸雨等污染現(xiàn)象。脫硝技術(shù)可以應(yīng)用于物質(zhì)燃燒過(guò) 程中的各個(gè)階段。針對(duì)燃燒前的脫硝方法一般是通過(guò)處理燃 燒物，這一過(guò)程會(huì)極大地增加脫硝成本，因此該種脫硝方法 不常用。針對(duì)燃燒過(guò)程中的脫硝方法，一般利用低氮燃燒的 手段達(dá)到脫硝的目的。而燃燒后的脫硝方法主要是 SNCR、 SCR 技術(shù)以及電子束脫硝技術(shù)等。因此在考慮脫硝成本的前 提下，可以常用以下技術(shù)進(jìn)行煙氣脫硝：

（1）低氮燃燒。低氮燃燒是應(yīng)用于燃燒過(guò)程中的脫硝 技術(shù)，其工作原理是通過(guò)改變?nèi)紵臈l件進(jìn)而減少煙氣中的 氮氧化物的含量，最終減少排放到大氣中的污染物。在低氮 燃燒技術(shù)中還分為煙氣再循環(huán)技術(shù)與空氣分級(jí)燃燒技術(shù)等。 在應(yīng)用此種方法進(jìn)行脫硝時(shí)，主要會(huì)改變空氣的混合成分與 方式，導(dǎo)致空氣比降低，通過(guò)控制空氣混合成分控制燃燒的 溫度，并有效地減少氮氧化物的生成量。但是此項(xiàng)技術(shù)的脫 硝率較低，并且在降低空氣比的過(guò)程中容易出現(xiàn)燃料沒(méi)有完 全燃燒的問(wèn)題，極大地影響了燃燒效率，對(duì)不完全燃燒后的 產(chǎn)物也無(wú)法妥善處理。

（2）選擇性非催化還原。SNCR 脫硝技術(shù)的應(yīng)用方法為 首先必須要在高溫的環(huán)境下進(jìn)行，需要控制溫度在 800 ～ 1000℃，使氨類化合物與煙氣中含有的氮氧化物進(jìn)行發(fā)應(yīng)， 在反應(yīng)后可以生成 N2，由此可以分離出煙氣中的氮元素，直 接減少了煙氣中氮氧化物的排放，能夠有效地改善空氣質(zhì)量。 由于此項(xiàng)技術(shù)是在高溫的條件下進(jìn)行，可以避免使用催化劑 使其進(jìn)行反應(yīng)，并且高溫可以確保物質(zhì)的活化反應(yīng)。此項(xiàng)技 術(shù)具有操作簡(jiǎn)便、阻力小、應(yīng)用成本低等優(yōu)點(diǎn)。但是該種方 法的脫硝率非常低，只能達(dá)到 30% 左右，在提高脫硝率的同 時(shí)其氨逃逸率也素質(zhì)提高，造成環(huán)境的二次污染。

3煙氣脫硫脫硝技術(shù)的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)

（1）炭基新型催化技術(shù)。為了提高污染物的處理效率， 必須研發(fā)高效、清潔的煙氣處理技術(shù)，有效地改善環(huán)境質(zhì)量。經(jīng)過(guò)相關(guān)實(shí)驗(yàn)可知，利用催化法進(jìn)行煙氣脫硝脫硫可以在保 證安全的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)高效處理。其中活性炭以其自身孔隙 結(jié)構(gòu)大、穩(wěn)定性高等優(yōu)點(diǎn)多被用作煙氣脫硫脫硝的材料。同 時(shí)，應(yīng)用活性炭不會(huì)出現(xiàn)二次污染的問(wèn)題，獲取方法也較為 廣泛且便捷。相關(guān)專家利用活性炭研究了解決上述技術(shù)中存 在的一些缺點(diǎn)問(wèn)題，主要是利用改變活性炭的化學(xué)改性或者 在活性炭上負(fù)載稀土金屬等方法，研究出了新型的煙氣脫氧 脫硝技術(shù)，便是炭基新型催化技術(shù)。此項(xiàng)方法主要是將活性 炭進(jìn)行特殊處理后改變自身的物理屬性以及活性位點(diǎn)，進(jìn)而 將活性炭的主要功能由吸附轉(zhuǎn)變?yōu)榇呋?，有效地提高了脫?脫硝的效率，并且此種方法可以在低溫環(huán)境下進(jìn)行。當(dāng)前一 些燃煤電廠由于應(yīng)用了劣質(zhì)的高硫煤，并且沒(méi)有使其燃燒充 分，導(dǎo)致排放的煙氣存在含硫量高的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)多種污染物 的超低排放，其難度較大。因此對(duì)煙氣排放的治理需要結(jié)合 實(shí)際情況，考慮實(shí)際因素，結(jié)合煙氣的特點(diǎn)選擇合適的處理 技術(shù)，并應(yīng)用全局觀念綜合性、科學(xué)性的應(yīng)用多種煙氣脫硫 脫硝處理技術(shù)，最終實(shí)現(xiàn)超低排放的目標(biāo)，這一研究方向也 是未來(lái)大氣污染治理的重要內(nèi)容。

（2）氯酸氧化工藝分析

該項(xiàng)工藝技術(shù)是在設(shè)備內(nèi)部脫除煙氣中的 NOX 以及 SO2 的方法， 這項(xiàng)工藝所用的氧化吸收塔以及堿式吸收塔兩段不同的工藝，氧化 吸收塔所用的氧化劑主要是使用對(duì) SO2、NO 以及有毒金屬進(jìn)行氧化 處理，堿式吸收塔作為后期的工藝則使用 NaOH 以及 Na 2S 作為吸收 劑，從而對(duì)殘余的酸性氣體加以吸收。

（3）濕式配合吸收工藝分析

濕式 FGD 配合金屬螯合物工藝在中性溶液或者堿性溶液中配合 亞鐵離子，從而形成氨基羥酸亞鐵螯合物。[4] 這類螯合物通過(guò)吸收 NO 形成亞硝酰亞鐵螯合物，配合 NO 之后能夠連同溶解之后的 O2 以及 SO2 而形成 N2O和N2，連同硫酸鹽和二硫酸鹽以及 N—S 化合 物等。這類工藝需要從吸收液去除硫酸鹽、而硫酸鹽等。這一工藝 技術(shù)依然處在初級(jí)階段，其利用率相對(duì)較低。

結(jié)語(yǔ)

為了能夠從根本上減少氮氧化物和二氧化硫可能會(huì)對(duì)大氣造成 的污染，首先，要能夠?qū)θ紵夹g(shù)抑制的生成技術(shù)進(jìn)行改進(jìn);其次， 要對(duì)煙氣中的氮氧化物和二氧化硫進(jìn)化處理。在今后的煙氣脫硫脫 硝工藝研究過(guò)程中，要能夠加深對(duì)反應(yīng)動(dòng)力、反應(yīng)機(jī)理的研究力度， 從而為相關(guān)工藝實(shí)現(xiàn)工業(yè)化發(fā)展提供有力、充分的理論指導(dǎo)。發(fā)電 廠要能夠結(jié)合我國(guó)的實(shí)際國(guó)情，開(kāi)發(fā)能夠運(yùn)用在中小型鍋爐上 ， 低耗 能、高效、操作性較強(qiáng)的脫硫脫硝工藝，促進(jìn)我國(guó)電力事業(yè)的不斷 發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]岳濤 ， 莊德安 ， 楊明珍 ， 鄧九蘭 ， 張迎春 . 我國(guó)燃煤火電廠煙氣 脫硫脫硝技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀 [J]. 能源研究與信息 ，2008（03）：125-129.

[2]沙 乖 鳳 . 燃 煤 煙 氣 脫 硫 脫 硝 技 術(shù) 研 究 進(jìn) 展 [J]. 化 學(xué) 研 究 ，2013（03）：315-321.

[3] 王旭偉 ， 鄢曉忠 ， 陳彥菲 ， 譚旦輝 . 國(guó)內(nèi)外電廠燃煤鍋爐煙氣同 時(shí)脫硫脫硝技術(shù)的研究進(jìn)展 [J]. 電站系統(tǒng)工程 ，2007（04）：5-7+39.