張平夏茂青韓梅

（1煙臺(tái)市環(huán)保工程咨詢?cè)O(shè)計(jì)院 山東煙臺(tái) 2640002煙臺(tái)高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)建設(shè)環(huán)保局 山東煙臺(tái) 26467 0）

火力發(fā)電是我國(guó)電力供應(yīng)的主要形式，占據(jù)總發(fā)電量的7 0%以上，同時(shí)因?yàn)榛鹆Πl(fā)電而造成的硫化物和氮氧化物污染也極為嚴(yán)重。當(dāng)前典型的處理方法是對(duì)硫化物和氮氧化物進(jìn)行單獨(dú)處理，但是單獨(dú)處理不僅導(dǎo)致大量的處理設(shè)備重復(fù)設(shè)置，而且運(yùn)行費(fèi)用高昂。本身并不符合節(jié)能減排的要求，而且不適于大規(guī)模的工業(yè)應(yīng)用，因此對(duì)燃煤鍋爐同時(shí)脫硫脫硝技術(shù)工藝性的分析具有鮮明的現(xiàn)實(shí)意義。

1 高能電子活化氧化技術(shù)

1.1 電子束氨法

電子束氨法是當(dāng)前處理燃煤鍋爐硫化物和氮氧化物污染的重要技術(shù)形式，在實(shí)際應(yīng)用中高能電子束激發(fā)產(chǎn)生高能自由基，能夠瞬間氧化煙氣的硫化物和氮氧化物，形成相應(yīng)的硫酸和硝酸，在氧化處理完成后進(jìn)一步與氨結(jié)合反應(yīng)就能夠形成農(nóng)業(yè)用硫酸銨和硝酸銨。

這種處理技術(shù)不僅具有高效脫硫脫硝的技術(shù)特點(diǎn)，而且能夠?qū)煔馕廴疚锝Y(jié)合處理形成農(nóng)業(yè)用肥，進(jìn)一步降低了燃煤鍋爐脫硫脫硝的整體成本，提升了燃煤鍋爐環(huán)保運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。

1.2 脈沖電暈氨法

脈沖電暈氨法是電子束氨法處理技術(shù)的升級(jí)強(qiáng)化形式，其對(duì)燃煤鍋爐煙氣中硫化物和氮氧化物處理形式更加多樣，處理效率有較大提升。在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中以高壓脈沖電源對(duì)處理系統(tǒng)的一個(gè)電極進(jìn)行供電，造成單個(gè)電極的瞬時(shí)放電壓力極強(qiáng)，在這種突發(fā)的強(qiáng)電場(chǎng)環(huán)境下煙氣中的電子會(huì)獲得足夠的能量對(duì)煙氣中的硫化物和氮氧化物等化合物進(jìn)行沖擊，這種沖擊主要會(huì)產(chǎn)生兩種結(jié)果，一種是將化合物沖散進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)化合污染物的降解，另一種是與化合污染物產(chǎn)生反應(yīng)進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)其的氧化，在完成污染物的氧化和降解的過(guò)程后，再注入氨氣，提供適應(yīng)的反應(yīng)環(huán)境，就可以將煙氣處理后產(chǎn)生的物質(zhì)制成硫酸銨、硝酸銨以及其復(fù)鹽。

這種處理技術(shù)對(duì)煙氣中存在氧化和降解兩種硫化物和氮氧化物的處理機(jī)制，對(duì)污染物的處理效率提升了很多，通常情況下去除率能夠達(dá)到8 0%以上。脈沖電暈氨法的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)也要較電子束氨法簡(jiǎn)單，系統(tǒng)的建造、運(yùn)維成本都有不同程度的降低[1]。

2 再生煙氣脫硫脫硝技術(shù)

2.1 活性碳加氨吸附工藝

活性炭吸附方式一致是煙氣污染物處理的主要形式，也是當(dāng)前應(yīng)用最廣泛的煙氣處理技術(shù)。而活性炭加氨吸附工藝是在傳統(tǒng)的活性炭吸附脫硫系統(tǒng)基礎(chǔ)上形成的改進(jìn)技術(shù)形式，具體而言是在活性炭吸附脫硫系統(tǒng)中加入氨，同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)氮氧化物的脫除?；钚蕴考影蔽焦に嚨膽?yīng)用具有改造簡(jiǎn)單，適應(yīng)大范圍推廣應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)。但是在實(shí)際應(yīng)用中因?yàn)闊煔庵械趸锏拿摮到y(tǒng)是后加入的系統(tǒng)，對(duì)氮氧化物的吸附效果較差。而且使用活性炭吸附方式必須將煙氣的流速控制在一定范圍內(nèi)，以保證其余活性炭的充分接觸。

2.2 NOXSO工藝

N OXS O是一種專門針對(duì)煙氣中硫化物和氮氧化物設(shè)置的處理系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)硫化物和氮氧化物的同時(shí)處理，其在實(shí)際應(yīng)用中最大的特點(diǎn)是能夠循環(huán)利用。具體而言在N OXS O系統(tǒng)的流化床吸收塔中，煙氣中的硫化物和氮氧化物會(huì)被特制的吸收劑吸收，達(dá)到吸收飽和程度的吸收劑會(huì)被送入到加熱系統(tǒng)中加熱，高溫作用下吸收劑中的氮氧化物會(huì)被釋放并部分分解，一部分用于其他深加工用途，一部分形成氮?dú)獠⒒氐藉仩t中作為保護(hù)氣體出現(xiàn)。

這種工藝的突出特點(diǎn)是對(duì)硫化物和氮氧化物的處理利用比較全面，硫化物處理后形成的單質(zhì)硫濃度較高，具有商業(yè)價(jià)值，而對(duì)氮氧化物的處理方式也提升了燃煤鍋爐的運(yùn)行效率和質(zhì)量[2]。

2.3 CuO法

C u O法又被稱為硫化物和氮氧化物的銅吸收法，這種方法本身以銅為介質(zhì)，對(duì)煙氣中的硫化物和氮氧化物進(jìn)行吸附，然后在對(duì)吸附反應(yīng)產(chǎn)生的化合物進(jìn)行分解和還原處理，得到氮?dú)?、硫化物、單質(zhì)硫和金屬銅等產(chǎn)物，在充足的反應(yīng)過(guò)程支持下，這一技術(shù)關(guān)鍵載體C u O可以實(shí)現(xiàn)重復(fù)利用。在處理過(guò)程中C u O會(huì)和煙氣中的硫化物反應(yīng)生成C u S O4，這一過(guò)程中產(chǎn)生的生成物硫酸鹽會(huì)成為C u O與氮氧化物反應(yīng)的催化劑，進(jìn)一步延長(zhǎng)反應(yīng)鏈，提升系統(tǒng)對(duì)硫化物和氮氧化物的處理效率[3]。

這種處理技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)硫化物和氮氧化物的同時(shí)處理，而且其處理過(guò)程妥善的安排了反應(yīng)之間的關(guān)系，以前一反應(yīng)的生成物作為后一反應(yīng)的催化劑，提升了處理的效率，而且脫硫即可以實(shí)現(xiàn)重復(fù)循環(huán)利用。

3 催化脫硫脫硝技術(shù)

3.1 SNOX工藝

SNOX是一種符合催化處理技術(shù)，其本身集成了兩種催化劑并以兩種反應(yīng)形式實(shí)現(xiàn)對(duì)兩種不同污染物的同時(shí)處理，在具體的處理活動(dòng)中煙氣會(huì)被加熱到3 7 0℃的高溫，并與氨氣混合反應(yīng)形成氮?dú)夂退?jīng)過(guò)這一處理環(huán)節(jié)后煙氣會(huì)被疏導(dǎo)到下一處理系統(tǒng)，在這一系統(tǒng)中著重對(duì)煙氣中的硫化物進(jìn)行處理，以催化劑催化其余氧氣反應(yīng)形成S O3，在冷凝器的作用下形成濃度較高的硫酸液體[4]。

這一處理工藝對(duì)硫化物和氮氧化物的處理是分開單獨(dú)進(jìn)行的，而系統(tǒng)是一個(gè)合成系統(tǒng)，即達(dá)到了簡(jiǎn)化煙氣處理系統(tǒng)的目的，而且針對(duì)性處理的處理效果極高。主要的缺點(diǎn)是系統(tǒng)需要對(duì)廢氣進(jìn)行加熱，能耗較大，而且在設(shè)備的構(gòu)建和運(yùn)維過(guò)程中成本較高。

3.2 SNRB工藝

SNRB工藝是一種基脫硫脫硝除塵于一體的綜合性煙氣處理技術(shù)，是在傳統(tǒng)的布袋除塵技術(shù)基礎(chǔ)上形成的，具體而言就是在布袋除塵器前布置鈣基或者鈉基吸收劑噴霧區(qū)，形成吸收劑的噴霧區(qū)對(duì)流經(jīng)煙氣中的硫化物進(jìn)行處理。并布袋后方設(shè)置相應(yīng)的氨氣噴霧區(qū)，以氨氣為催化劑實(shí)現(xiàn)對(duì)流經(jīng)煙氣中氮氧化物的脫除處理目的。在具體應(yīng)用中鈣基或者鈉基吸收劑、氨氣吸收劑以噴霧的形式與流動(dòng)的煙氣接觸，二者接觸反應(yīng)的時(shí)間比較短，所以單位催化劑的還原比例比較低，催化劑能夠?qū)崿F(xiàn)循環(huán)利用。因?yàn)榧闪嗣摿蛎撓鹾统龎m三項(xiàng)功能，所以被業(yè)界和市場(chǎng)所看好，但是當(dāng)前催化劑的循環(huán)利用還存在問(wèn)題，大規(guī)模的工業(yè)化應(yīng)用還有待時(shí)日[5]。

4 濕法同時(shí)脫硫脫硝技術(shù)

濕法脫硫工藝是當(dāng)前主流的脫硫工藝，在實(shí)際應(yīng)用中對(duì)硫的脫除效率能夠達(dá)到90%以上，但是氮氧化物在水中的溶解度極低，在濕法環(huán)境下對(duì)氮氧化物進(jìn)行處理幾乎不可能。但是隨著化工技術(shù)的進(jìn)步，研究人員發(fā)現(xiàn)一些金屬螯合物能夠與溶解的氮氧化物快速發(fā)硬。在濕法脫硫工藝的基礎(chǔ)上加入金屬螯合物元素，能夠在溶液中實(shí)現(xiàn)對(duì)氮氧化物的處理，同時(shí)不影響脫硫工藝的正常進(jìn)行。

在處理工作完成后可以通過(guò)對(duì)生成物中硫、氮元素的去處來(lái)實(shí)現(xiàn)金屬螯合物的還原，也可以在生成物的基礎(chǔ)上在加工生成三價(jià)鐵螯合物，這種螯合物具有一定的商業(yè)應(yīng)用價(jià)值。但是總體來(lái)說(shuō)因?yàn)橛薪饘衮衔锏慕槿?，處理活?dòng)的技術(shù)門檻極大提高，而且處理的成本也所有上升，當(dāng)前并不適宜市場(chǎng)應(yīng)用[6]。

5 結(jié)語(yǔ)

燃煤鍋爐是現(xiàn)代火力發(fā)電的主要?jiǎng)恿π问剑渥陨淼倪\(yùn)行質(zhì)量會(huì)對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)環(huán)境和自然環(huán)境產(chǎn)生廣泛而深遠(yuǎn)的影響，在節(jié)能減排的大時(shí)代背景下，對(duì)燃煤鍋爐同時(shí)脫硫脫硝技術(shù)工藝性的分析具有鮮明的現(xiàn)實(shí)意義。本文從高能電子活化氧化技術(shù)、再生煙氣脫硫脫硝技術(shù)、催化脫硫脫硝技術(shù)、濕法同時(shí)脫硫脫硝技術(shù)四個(gè)技術(shù)角度出發(fā)，細(xì)數(shù)了各種同時(shí)脫硫脫硝技術(shù)，并對(duì)其工藝性進(jìn)行了分析，以期為燃煤鍋爐同時(shí)脫硫脫硝技術(shù)水平的提升提供支持和借鑒。

[1]張翔宇.活性炭煙氣脫硫脫硝集成工藝研究及廢液燃燒煙氣脫硫方案[D].天津大學(xué),2009.

[2]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.

[3]趙燁.MgO/添加劑同時(shí)脫硫脫硝反應(yīng)特性及機(jī)理研究[D].華北電力大學(xué),2014.

[4]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+3 9.

[5]何昆.一種燃煤鍋爐煙氣N O x-S O2聯(lián)合脫除新工藝的研究[D].北京交通大學(xué),2013.

[6]王瀟.中小鍋爐燃煤煙氣脫硫脫硝一體化控制技術(shù)試驗(yàn)研究[D].浙江工業(yè)大學(xué),2011.