燃煤電廠煙氣同時(shí)脫硫脫硝技術(shù)概況

王曉

摘 ?要：煙氣同時(shí)脫硫脫硝技術(shù)是控制煙氣中 SO2 和 NOx 最為有效的途徑之一，其中部分方法還能做到同時(shí)脫除汞等污染物，符合我國(guó)現(xiàn)有國(guó)情，是目前我國(guó)環(huán)境保護(hù)工作中一個(gè)令人關(guān)注的重要課題，而且還具有較大的市場(chǎng)空間。雖然目前上述各個(gè)方法均有各自的優(yōu)點(diǎn)與特色，但是仍有不少可以提高與研究的地方，并且這些技術(shù)距離真正的工業(yè)化生產(chǎn)還有很長(zhǎng)的路要走。我們應(yīng)該針對(duì)一些工藝存在的缺點(diǎn)，早日開發(fā)出相關(guān)的成熟工藝，這將對(duì)我國(guó)的大氣污染和環(huán)境保護(hù)有巨大的意義?；诖?， 本文就針對(duì)燃煤電廠煙氣同時(shí)脫硫脫硝技術(shù)進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：燃煤電廠;煙氣;同時(shí)脫硫脫硝技術(shù);概況

1 典型的煙氣同時(shí)脫硫脫硝技術(shù)

當(dāng)前國(guó)內(nèi)外廣泛使用的同時(shí)脫硫脫硝技術(shù)是 Wet-FGD+SCR 組合技術(shù)，就是濕式煙氣脫硫（Wet-FGD）和 NH3 選擇性催化還原（SCR）技術(shù)脫硝的組合。

濕式煙氣脫硫是利用堿性漿液或溶液作吸收劑，與 SO2 反應(yīng)生成硫酸鹽產(chǎn)物以除去 SOx。其中以石灰石或石灰為吸收劑的強(qiáng)制氧化濕式脫硫方式是目前使用最廣泛的脫硫技術(shù)，其工藝特點(diǎn)是脫硫效率高于 90%，吸收劑利用率可超過90%。其缺點(diǎn)也是很明顯的：工程龐大，初投資和運(yùn)行費(fèi)用高，易形成二次污染。

NH3 選擇性催化還原脫硝是在含氧氣氛中利用催化劑將煙氣中NOx 經(jīng)氨還原為N2 和水。在反應(yīng)溫度為300～450℃時(shí)， 脫硝率可達(dá) 70%～90%。該技術(shù)成熟可靠，目前在全球范圍尤其是發(fā)達(dá)國(guó)家應(yīng)用廣泛，但該工藝設(shè)備投資大，需預(yù)熱處理煙氣，催化劑昂貴且使用壽命短，同時(shí)存在氨泄漏、設(shè)備易腐蝕等問題。HC-SCR 及低溫 SCR 工藝是該技術(shù)改良的重點(diǎn)。HC-SCR 脫硝技術(shù)是以有機(jī)化合物如甲烷、丙烯、丙烷及辛烷等代替氨作為還原劑，克服了 NH3-SCR 技術(shù)的氨泄漏、設(shè)備腐蝕等不足，并可減少副產(chǎn)物 CO 的生成。低溫 SCR 工藝的反應(yīng)溫度為 150～250℃，克服了常規(guī) SCR 工藝中需預(yù)熱處理煙氣的缺點(diǎn)，降低了運(yùn)行費(fèi)用。目前開發(fā)的 CuO/活性炭催化劑在 125～250℃時(shí)脫硝率可達(dá) 90%，V2O5/活性炭催化劑在150～250℃時(shí)脫硝率可達(dá) 92%，且抗 SO2 中毒能力強(qiáng)。

2 煙氣同時(shí)脫硫脫硝技術(shù)

2.1等離子法

電子束照射法電子束法是利用電子加速器產(chǎn)生的強(qiáng)氧化性等離子體來(lái)氧化煙氣中的 SO2 和 NOx 等污染物，煙氣中的 SO2 和 NOx 被該高能電子氧化后，與水蒸氣反應(yīng)生成霧狀的H2SO4和HNO3，并與注入的NH3發(fā)生反應(yīng)，得到NH4SO4和NH4NO3以達(dá)到凈化煙氣的目的。該方法具有較高的脫硫、脫硝效率， 對(duì)煤種和煙氣量的變化有較好的適應(yīng)性，可達(dá)到 90%以上的脫硫效率和 80%以上的脫硝效率[2]，并且副產(chǎn)物也可以作為肥料使用，但是該法的核心設(shè)備功率大、價(jià)格昂貴并且設(shè)備穩(wěn)定性仍需進(jìn)一步提高，這些因素限制了該方法的發(fā)展。

2.2脈沖電暈等離子體技術(shù)

脈沖電暈等離子體技術(shù)的發(fā)展是基于電子束照射法的。該法和電子束法均屬于等離子體法，但與其不同的是，脈沖電暈法利用高壓脈沖電源放電獲得活化電子，利用活化電子來(lái)獲得非平衡等離子體，即產(chǎn)生大量的高能電子和 O、OH 等活性自由基，進(jìn)而對(duì)工業(yè)廢氣中的氣體分子進(jìn)行氧化、降解等反應(yīng)，使污染物轉(zhuǎn)化;再將氨注入反應(yīng)器中，產(chǎn)生硫銨、硝銨等物質(zhì)以達(dá)到脫硫脫硝的目的。顯著提高了 SO2 和 NOx 的脫除率以及除塵效率，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)脫硫脫硝和除塵一體化[3]。由于并沒有使用電子加速器，所以不會(huì)有因其產(chǎn)生的不良因素。

2.3活性炭吸附法

活性炭吸收同時(shí)脫硫脫硝工藝是日本率先研究的一種干式固相吸收并再生的工藝。該工藝主要由吸附、解吸和回收三部分組成。該法脫除機(jī)理為：

煙氣中的 SO2 在脫硫塔中被活性炭吸附，并在吸附狀態(tài)中被催化氧化為吸附態(tài)硫酸，隨著脫硫塔中的活性炭一起被送入分離塔，反應(yīng)式如下：

2SO2+O2+2H2O→2H2SO4

脫除 SO2 的煙氣將被送入脫硝塔中，在活性炭的催化作用下 NOx 與NH3 在塔中反應(yīng)生成 N2：

4NO+O2+4NH3→4N2+6H2O

2.4半干法同時(shí)脫硫脫硝技術(shù)

進(jìn)行的半干法的脫硫脫硝技術(shù)，就是將尿素溶液溶解至漿料筒內(nèi)，并配制成一定的濃度，通過離心泵輸送至噴動(dòng)床頂部的霧化噴嘴，噴出的霧狀液滴會(huì)附著在床內(nèi)循環(huán)運(yùn)動(dòng)的剛玉球上，并在剛玉球表面形成液膜，一方面尿素液膜吸收模擬煙氣中的 SO2、NOx，另一方面模擬煙氣的熱量蒸發(fā)尿素液膜水分使之固化于剛玉球表面。剛玉球間的無(wú)規(guī)則碰撞使其表面干態(tài)物質(zhì)脫落，新的尿素液滴則會(huì)繼續(xù)附著在其表面上。模擬煙氣脫除 SO2、NOx 后自上部經(jīng)旋風(fēng)分離器捕集粉塵后排空。該方法在一定的操作條件下可獲得 85%以上的脫硫效率和 70%以上的脫硝效率。

2.5電化學(xué)法

采用電化學(xué)法同時(shí)脫硫脫硝有兩種模式：一種是內(nèi)電池模式（直接法），煙氣中的組分直接在電池液中被吸收及在電極反應(yīng)中被轉(zhuǎn)化;另一種是外電池模式（間接法），煙氣中的組分在與電池分設(shè)的吸收器中用氧化還原中介劑吸收并轉(zhuǎn)化，吸收液在電池中進(jìn)行電化學(xué)再生，工業(yè)應(yīng)用一般是兩種模式的組合。

工藝是內(nèi)電池和外電池模式的組合。采用外電池模式以二連亞硫酸鹽為氧化還原中介劑，將 NOx 還原為 N2 和 N2O，二連亞硫酸鹽被氧化成 SO 2-，經(jīng)電化學(xué)還原而重復(fù)使用。采用內(nèi)電池模式將 SO2吸收在電池液中，并在電極反應(yīng)中氧化為硫酸，在此反應(yīng)過程中可得到質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 40%的硫酸。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，我國(guó)最主要的能源來(lái)源方式為煤炭燃燒，而煤炭燃燒就會(huì)產(chǎn)生大量例如 O2 和 NOx 等的污染物，造成了巨大的環(huán)境污染及經(jīng)濟(jì)損失。自 20 世紀(jì)起，有著多年的污染物控制技術(shù)經(jīng)驗(yàn)的西方發(fā)達(dá)國(guó)家開始對(duì)煙氣同時(shí)脫硫脫硝的研究。而我國(guó)對(duì)這項(xiàng)技術(shù)的研究起步較晚，主要研究的是濕法脫硫，但是隨著新的環(huán)保措施的出臺(tái)，煙氣同時(shí)脫硫脫硝技術(shù)已經(jīng)逐漸得到重視。

參考文獻(xiàn)

[1]陳寶玉.燃煤電廠煙氣同時(shí)脫硫脫硝工藝的技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)研究[D].重慶大學(xué)，2009.

[2]鞏夢(mèng)丹，尹華強(qiáng).燃煤電廠鍋爐煙氣脫硫脫硝技術(shù)及展望[J].熱電技術(shù)，2013（2）：1-4.