烟气脱硫脱硝一体化技术浅析

烟气脱硫脱硝一体化技术浅析

张志苗

河北中煤旭阳能源有限公司  河北邢台  054000

摘要:目前烟气脱硫脱硝技术种类达几十种，按脱硫过程是否加水和脱硫产物的干湿形态，烟气脱硫脱硝分为：湿法、半干法、干法三大类脱硫脱硝工艺。当前较为常用的脱硫脱硝技术为湿法脱硫脱硝，本文结合烟气脱硫脱硝的技术现状，对当前的各类脱硫脱硝技术进行了分析解读。

关键词:脱硫脱硝；湿法脱硫脱硝；分析解读

一、传统烟气脱硫脱硝一体化技术

当今国内外广泛使用的脱硫脱硝一体化技术主要是wet-fgd+SCR/SNCR组合技术，就是湿式烟气脱硫和选择性催化还原(SCR)或选择性非催化还原(SNCR)技术脱硝组合。湿式烟气脱硫常用的是采用石灰或石灰石的钙法，脱硫效率大于90%，其缺点是工程庞大，初投资和运行费用高，且容易形成二次污染。

选择性催化还原脱硝反应温度为250～450℃时，脱硝率可达70%～90%。该技术成熟可靠，目前在全球范围尤其是发达国家应用广泛，但该工艺设备投资大，需预热处理烟气，催化剂昂贵且使用寿命短，同时存在氨泄漏、设备易腐蚀等问题。选择性非催化还原温度区域为870～1200℃，脱硝率小于50%。缺点是工艺设备投资大，需预热处理烟气，设备易腐蚀等问题。

二、干法烟气脱硫脱硝一体化技术

干法烟气脱硫脱硝一体化技术包括四个方面：固相吸收/再生法、气/固催化同时脱硫脱硝技术、吸收剂喷射法以及高能电子活化氧化法。

2.1固相吸收/再生法

2.1.1碳质材料吸附法

根据吸附材料的不同又可分为活性炭吸附法和活性焦吸附法两种，其脱硫脱硝原理基本相同。活性炭吸附法整个脱硫脱硝工艺流程分两部分：吸附塔和再生塔。而活性焦吸附法只有一个吸附塔，塔分两层，上层脱硝，下层脱硫，活性焦在塔内上下移动，烟气横向流过塔。

2.1.2NO×SO法

美国的NO×SO公司在1982年开始进行活性氧化铝吸附法脱硫脱硝技术的研究。该法的吸附剂是以r-氧化铝为载体，用碱或碱成分盐的溶液喷涂载体，然后将浸泡过的吸附剂加热、干燥，去除残余水分而制成。吸附剂吸附饱和后可以再生，再生过程是将吸附饱和的吸附剂送入加热器，在温度600℃左右加热使得NOx被释放，然后将NOx循环送回锅炉的燃烧器中。在燃烧器中NOx的浓度达到一个稳定状态，且形成一个化学平衡。这样就不会再生成NOx而只能是N2，从而抑制NOx生成。在再生器中加入还原气体，就会产生高浓度的SO2、H2S混合气体，利用克劳斯法可以进行硫磺的回收。

2.1.3Cuo吸附法

1)在吸附器中：在300℃～450℃的温度范围内，吸附剂与二氧化硫反应，生成cuso4;由于Cuo和生成的CuSO4对NH3还原氮氧化物有很高的催化活性，结合SCR法进行脱硝。2)在再生器中：吸附剂吸收饱和后生成的CuSO4被送到再生器中再生，再生过程一般用H2或CH4对CuSO4进行还原，再生出的二氧化硫可通过claus装置进行回收制酸;还原得到的金属铜或Cu2S在吸附剂处理器中用烟气或空气氧化成Cuo，生成的Cuo又重新用于吸收还原过程。该工艺能达到90%以上的二氧化硫脱除率和75%～80%的氮氧化物脱除率。Cuo吸附法反应温度要求高，需加热装置，并且吸附剂的制各成本较高。近年来随着研究的进展，出现了将活性焦/炭(ac)与Cuo结合的方法。二者结合后可制各出活性温度适宜的催化吸收剂，克服了ac使用温度偏低和Cuo/Al2O3活性温度偏高的缺点。刘守军[8]等人研究了用Cuo/ac低温脱除烟气中的SO2和NOx，新型cuo/ac催化剂在烟气温度120～250℃下，具有较高的脱硫和脱硝活性，明显高于同温下ac和Cuo/Al2O3的脱除活性。

2.1.4pahlman法

美国enviroscrubtechnologies公司开发了一种新工艺—pahlman工艺，采用一步法干式洗涤，可脱除烟气中99%以上的硫氧化物，并可选择性地或同时除去99%的氮氧化物，排放尾气完全符合环境标准。由于它采用无机化合物作吸收剂，而不是传统工艺中的氨，因此其副产物是可回收的硝酸盐和硫酸盐，而不是需要堆埋的污染环境的石膏副产物。该工艺适用于以天然气或煤为燃料的发电厂，目前仍在实验阶段，未见诸工业应用。

2.2气/固催化同时脱硫脱硝技术

2.2.1SNOx工艺

由丹麦haldor topsor公司开发的SNOx(sulfurand nox abatement) 联合脱硫脱硝技术，是将SO2氧化为SO3后制成硫酸回收，并用选择性催化还原法SCR去除NOx。此工艺可脱除95%的SO2、90%的NOx和几乎所有的颗粒物[10]。

2.2.2desonox工艺

desonox工艺由degussa、lentjes和lurgi联合开发，该工艺除了将烟气中的SO2转化为SO3后制成硫酸，以及用SCR除去NOx外，还能将CO及未燃烧的烃类物质氧化为CO2和水[11]。此工艺脱硫脱硝效率较高，没有二次污染，技术简单，投资及运行费用较低，适用于老厂的改造。

3.1.3SNRB工艺

SNRB工艺是一种新型的高温烟气净化工艺，由b&w公司开发。该工艺能同时去除二氧化硫、氮氧化物和烟尘，并且都是在一个高温的集尘室中集中处理。SNRB工艺由于将三种污染物的脱除集中在一个设备上，从而降低了成本并减少了占地面积。其缺点是由于要求的烟气温度为300℃～500℃，就需要采用特殊的耐高温陶瓷纤维编织的过滤袋，因而增加了成本。

2.2.4parsons烟气清洁工艺

parsons烟气清洁工艺已发展到中试阶段，燃煤锅炉烟气中的SO2和NOx的脱除效率能达到99%以上。该工艺是在单独的还原步骤中同时将SO2催化还原为H2S，NOx还原为N2，剩余的氧还原为水;从氢化反应器的排气中回收H2S;从H2S富集气体中生产元素硫。

2.3吸收剂喷射同时脱硫脱硝技术

将碱或尿素等干粉喷入炉膛、烟道或喷雾干式洗涤塔内，在一定条件下能同时脱除二氧化硫和氮氧化物。脱硝率主要取决于烟气中的二氧化硫和氮氧化物的比、反应温度、吸收剂的粒度和停留时间等。不过当系统中二氧化硫浓度低时，氮氧化物的脱除效率也低。因此，该工艺适用于高硫煤烟气处理。

2.4高能电子活化氧化法

2.4.1电子束照射法

利用阴极发射并经电场加速形成高能电子束，这些电子束辐照烟气时产生自由基，再和SOx和NOx反应生成硫酸和硝酸，在通入氨气(NH3)的情况下，产生(NH4)2SO4和NH4NO3氨盐等副产品。日木荏原公司经过20多年的研究开发，己从小试逐步走向工业化。脱硫率90%以上，脱硝率80%以上。但耗电量大(约占厂用电的2%)，运行费用高。

2.4.2脉冲电晕等离子体法(ppcp)

masuda等人1986年发现电晕放电可以同时脱除二氧化硫和氮氧化物，该方法由于具有设备简单、操作简便，显著的脱硫脱硝和除尘效果以及副产物可作为肥料回收利用等优点而成为国际上脱硫脱硝的研究前沿。

三、湿法烟气脱硫脱硝一体化技术

湿法烟气同时脱硫脱硝工艺通常在气/液段将NO氧化成NO2，或者通过加入添加剂来提高no的溶解度。湿式同时脱硫脱硝的方法目前大多处于研究阶段，包括氧化法和湿式络合法。

3.1氧化法

氯酸氧化工艺(又称丁tri-nox-noxsorb工艺)是采用湿式洗涤系统，在一套设备中同时脱除烟气中的二氧化硫和氮氧化物。tri-nox-noxsorb工艺采用氧化吸收塔和碱式吸收塔两段工艺，在脱除二氧化硫和氮氧化物的同时脱除有毒微量金属元素，如As、Be、Cd、Cr、Pb、Hg和Se。isabelle等研究了在酸性条件下利用双氧水将NOx和SO2氧化成硝酸和硫酸的工艺。

黄磷氧化法是将NO氧化为NO2，与液态的碱性吸收浆液反应生成硫酸盐和硝酸盐，对二氧化硫和氮氧化物的去除率达到95%以上，但黄磷具有易燃性、不稳定性和一定的毒性，需用预处理的方法解决这些问题。

3.2湿式络合吸收工艺

湿式络合吸收工艺一般采用铁或钴作催化剂。在水溶液中加入能络合no的络合剂后，使之结合成络合物。与络合剂结合的NO可与溶液中的SO32-/HSO3-发生反应，形成一系列n-s化合物，并使络合剂再生[31]。该工艺需通过从吸收液中去除连二硫酸盐、硫酸盐和n-s化合物以及三价铁螯合物还原成亚铁螯合物而使吸收液再生。

四、结论与建议

脱硫脱硝一体化工艺已经成为各国控制烟气污染的研发热点，目前大多数脱硫脱硝一体化工艺仅停留在研究阶段，尽管已经有少量示范工程应用，但由于运行费用较高制约了其大规模推广应用。开发适合我国国情，投资少、运行费用低、效率高、副产品资源化的脱硫脱硝一体化技术成为未来发展的重点。

参考文献:

[1]杨万里.《湿法烟气脱硫工艺技术全程控制指导手册》.中国电力出版社2009年4月版.

[2]周至祥.《火电厂湿法烟气脱硫技术手册》.中国电力出版社2006.6.

[3]林事项.《大型电站煤粉锅炉烟气脱硫技术》.中国电力出版社2009.9.

[4]杨广贤.《2009新编火化工烟气脱硫脱硝新工艺新技术与脱硫脱硝技术标准规范》.2009.2