简述脱硫脱硝工艺

简述脱硫脱硝工艺

黄日荣

广西柳钢环保股份有限公司 广西柳州市 545000

摘要：现随着中国社会的进步，目前生产制造业的工业化水平越来越高，工业化的发展提高了人们的生活质量，促进了社会经济的增长，同时也给环境造成了巨大的损害。其中，各种原材料燃烧产生的有害物质是破坏环境的罪魁祸首。例如：

二氧化碳是引起温室效应的主要物质，二氧化硫、氮氧化物以及粉尘颗粒又是大气污染的主要来源。为了避免更多有害气体排放到大气中，我们需要对工业管道的烟气进行处理，只有处理过的烟气达到国家的排放标准后，才能将其排放到大气中。烟气脱硝与脱硫是国家“十二五”减排的重点，是环境治理的重要内容，也是相应烟气治理环保企业必须抢占的制高点。所以烟气脱硫脱销的技术发展和推广势在必行。

关键词：脱硫脱硝；二氧化硫；氮氧化物；烟气治理

1脱硫工艺的概述

烟气脱硫方法主要参考脱硫过程是否加水和脱硫产物的干湿形态，烟气脱硫可分为湿法、半干法和干法三类。

1.1湿法脱硫工艺

湿法脱硫工艺主要有石灰石/石灰一石膏(抛弃)法、简易湿法、双碱法、海水脱硫、氧化镁法、湿式氨法、石灰一镁法、碱式硫酸铝法等。湿法脱硫工艺的主要原理是利用碱性溶液作为主要脱硫剂和烟气中的二氧化硫发生化学反应，除去烟气中的二氧化。这种工艺已经有50年的历史，属于一种成熟的脱硫工艺，主要特点是脱硫系统位于烟道的末端、除尘器之后，脱硫过程的反应温度低于露点温度，所有脱硫后的烟气需要再加热才能排出。这就需要相应的烟气再热装置，增加了脱硫系统的复杂程度。由于反应后的产物为湿态，也会存在废水处理问题。由于是气液反应，其脱硫反应速度快、脱硫剂利用率高、脱硫效率可以达到90%以上，是目前国内外大型锅炉首选的脱硫工艺。

综合而言，湿法脱硫最大的优点就是具有很高的脱硫效率，但在于焦炉烟气脱硫方面具有天生的不足。其主要缺点有：①排烟温度低，影响烟囱的自拔力，当出现突然断电或设备故障，会影响焦炉正常生产甚至导致安全事故；②脱硫后烟气含有湿量大（焦炉烟囱一般是按干态烟气设计），同时还含有一定的（亚）硫酸盐，对烟囱的腐蚀比较严重；③经过湿法脱硫后，烟气中粉尘浓度会有一定增加，带来新的颗粒物污染；④随着系统运行时间的增长，脱硫液中的氯离子富集，若不外排，则影响脱硫效率，外排则会造成新的污水问题；⑤系统腐蚀及堵塞，后期维护量大。

1.2半干法脱硫工艺

半干法烟气脱硫技术是利用喷雾干燥原理，在吸收剂浆液喷入吸收塔以后，一方面吸收剂与烟气中的S02发生化学反应，生成固体灰渣;另一方面烟气将热量传递给吸收剂使之不断干燥。在塔内脱硫反应后形成的废渣为固体粉尘状，一部分在塔内分离，另一部分随脱硫后烟气进入除尘器。此讨程包含浆液(水)的雾化、(浆)液滴的干燥、SO2与脱硫剂的反应(包含气液反应、气固反应)、脱硫灰的分离循环等重要环节。粉状脱硫剂及增湿水分别喷入脱硫反应塔中，或脱硫剂与水首先制成浆液，喷入脱硫反应塔中，都属于半干法烟气脱硫的范畴，前一类为喷粉增湿类，后一类为喷浆类。国外研究者从十多年前就开始进行半干法烟气脱硫技术的研究，开发出多种半干法脱硫工艺，成为石灰石一石膏湿法脱硫技术的有益补充。

1.3干法脱硫工艺

干法烟气脱硫，是指脱硫的最终产物是干态的。主要有钠基纯干法、荷电干式喷射脱硫法（CSDI法）、电子束照射法（EBA）、脉冲电晕法（PPCP）以及活性炭（焦）吸附法等。干法烟气脱硫过程脱硫吸收和产物处理均在干状态下进行，具有设备腐蚀小、净化后烟温高而利于烟囱排气扩散等优点，但脱硫效率低、反应速度较慢、设备庞大。多数干法脱硫技术还能同时脱除烟气中含有的NOX，即脱硫脱硝一体化，具有广阔的应用前景。

2脱硝工艺的概述

有关NOX的控制方法从燃料的生命周期的三个阶段入手，限燃烧前、燃烧中和燃烧后。目前，燃烧前脱硝的研究很少，几乎所有的研究都集中在燃烧中和燃烧后NOX的控制。所以在国际上把燃烧中NOX的所有控制措施统称为一次措施，把燃烧后NOX的控制措施统称为二次措施，又称为烟气脱硝技术。

目前普遍采用的燃烧中NOX控制技术即为低NOX燃烧技术，主要有低NOx燃烧器、空气分级燃烧和燃料分级燃烧。一次措施在水泥窑中运用较多。烟气脱硝技术运用较成熟的主要有选择性催化还原技术(Selective Catalytic Reduction，简称SCR)、选择性非催化还原技术(Selective Non-Catalytic Reduction，简称SNCR)以及SCR/SNCR 混合烟气脱硝技术。

2.1选择性催化还原技术（Selective Catalytic Reduction，简称SCR）

SCR脱硝系统是向催化剂上游的烟气中喷入氨气或其它合适的还原剂、利用催化剂将烟气中的NOX转化为氮气和水。在通常的设计中，使用液态无水氨或氨水（氨的水溶液），无论以何种形式使用氨，首先使氨蒸发，然后氨和稀释空气或烟气混合，最后利用喷氨格栅将其喷入SCR反应器上游的烟气中。在SCR 反应器内，NO通过以下反应被还原：4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O；6NO+4NH3→5N2+6H2O

SCR系统NOX脱除效率可达到80%-90%的脱硝率。喷入到烟气中的氨几乎完全和NOX反应。有一小部分氨不反应而是作为氨逃逸离开了反应器。一般来说，对于新的催化剂，氨逃逸量很低。但是，随着催化剂失活或者表面被飞灰覆盖或堵塞，氨逃逸量就会增加，为了维持需要的NOX脱除率，就必须增加反应器中NH3/NOX摩尔比（NSR）。当不能保证预先设定的脱硝效率和（或）氨逃逸量的性能标准时，就必须在反应器内添加或更换新的催化剂以恢复催化剂的活性和反应器性能。从新催化剂开始使用到被更换这段时间称为催化剂寿命。

SCR法按催化剂使用温度区间主要分三种：高温脱硝催化剂（300-400℃）、中温脱硝催化剂（220-300℃）、低温脱硝催化剂（低于220℃）。

2.1选择性非催化还原技术(Selective Non-Catalytic Reduction，简称SNCR)

SNCR工艺的原理主要是用NH3、尿素等还原剂喷入炉内与NOX进行选择性反应，不用催化剂，只需在高温区加入还原剂。还原剂反应的最佳温度为850～1100℃的区域，该还原剂（尿素）迅速热分解成NH3并与烟气中的NOX进行SNCR反应生成N2，该方法以窑炉为反应器。在反应器内主要发生的反应为：4NH3+4NO+O2→4N2+6H2O（NH3为还原剂）；2NO+2CO(NH2)2+2O2→3N2+2CO2+4H2O（尿素为还原剂）

SNCR烟气脱硝技术的脱硝效率一般为30%～60%，受热工设备结构尺寸影响很大，反应的温度必须控制在850～1100℃的区域。当反应温度过高时，由于氨的分解会使NOX还原率降低，另一方面，反应温度过低时，氨的逃逸增加，也会使NOX还原率降低。NH3是高挥发性和有毒物质，氨的逃逸会造成新的环境污染。。采用SNCR技术，目前的趋势是用尿素代替氨作为还原剂。但是用尿素作为还原剂会也存在污染环境问题，近年的研究表明，用尿素作为还原剂时，NOX会转化为N2O，N2O 会破坏大气平流层中的臭氧，除此之外N2O还被认为会产生温室效应。

2.3 SCR/SNCR 混合烟气脱硝技术。

SCR/SNCR混合烟气脱硝技术是把SNCR工艺的还原剂喷入炉膛技术同SCR工艺利用逃逸氨进行催化反应的技术结合起来，进一步脱除NOX。它是把SNCR工艺的低费用特点同SCR工艺的高效率及低的氨逃逸率进行有效结合。

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