張會(huì)軍

浙江百能科技有限公司

燃煤煙氣脫硫脫硝一體化技術(shù)研究進(jìn)展

張會(huì)軍

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眾所周知，二氧化硫和氮氧化物對(duì)生態(tài)環(huán)境有著十分嚴(yán)重的影響，會(huì)造成酸雨、霧霾等生態(tài)問題。而二氧化硫和氮氧化物的主要來源是燃煤煙氣，為了生態(tài)環(huán)境安全，需要對(duì)燃煤煙氣進(jìn)行脫硫脫硝處理。由于脫硫脫硝一體化技術(shù)有著技術(shù)簡(jiǎn)單，成本投入少，效果好的優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)得到了國(guó)內(nèi)外煙氣控制領(lǐng)域?qū)＜覍W(xué)者的關(guān)注。本文對(duì)煙氣脫硫脫硝技術(shù)研究進(jìn)展進(jìn)行了介紹，并對(duì)相關(guān)技術(shù)在我國(guó)的發(fā)展前景進(jìn)行了分析，說明了推廣燃煤煙氣脫硫脫硝一體化技術(shù)的重要性。

燃煤煙氣；脫硫脫硝；一體化技術(shù)；研究進(jìn)展

1 前言

我國(guó)的煤炭使用量和生產(chǎn)量都在全球位居前列。而對(duì)于煤炭的大量的開發(fā)與利用，已經(jīng)對(duì)生態(tài)環(huán)境造成了十分嚴(yán)重的破壞。我國(guó)的許多發(fā)電廠都是利用燃煤來進(jìn)行發(fā)電的，還有許多大型的工業(yè)企業(yè)都大量的使用煤炭，所排放出的二氧化硫和氮氧化物對(duì)生態(tài)環(huán)境造成了嚴(yán)重的威脅，并成為了我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的制約因素?，F(xiàn)今煙氣脫硫、脫硝技術(shù)，主要分別采用石灰石石膏法脫硫和選擇性催化還原法（SCR）/選擇性非催化還原法（SN?CR）脫硝。但是存在著工藝復(fù)雜，投入資本高，占地面積較大、分別建設(shè)脫硫和脫硝裝置等問題，而且副產(chǎn)品沒有得到很好的綜合利用。因此開發(fā)脫硫脫硝一體化技術(shù)有著十分重要的研究意義，目前，許多新技術(shù)已經(jīng)成功地投入到使用當(dāng)中，也取得了一些成果。下面對(duì)主要的脫硫脫硝一體化技術(shù)進(jìn)行介紹。

2 固體吸附/再生脫硫脫硝工藝

在固體吸附（再生脫硫脫硝）工藝中，都會(huì)采用固體吸收劑或催化劑來吸收煙氣中的二氧化硫和氮氧化物或發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，隨后吸收劑中的硫或氮會(huì)在再生器中釋放出來，從而可以循環(huán)利用吸收劑，隨后將回收硫進(jìn)行下一步處理，得到元素硫或硫酸等，吸收劑可重新循環(huán)使用，利用再循環(huán)或噴射氨技術(shù)在鍋爐中將氮組份分解成N2和H2O。一般都是選用活性炭、CuO、分子篩、硅膠等為吸收劑。下述簡(jiǎn)要分析了炭質(zhì)材料的吸附法、氧化銅吸附法脫硫脫硝工藝。

2.1 炭質(zhì)材料吸附法

活性炭和活性焦是炭質(zhì)吸附材料的主要組成部分，目前被廣泛使用的煙道氣脫硫脫硝技術(shù)中就是采用活性炭纖維進(jìn)行處理，都是在常溫環(huán)境下反應(yīng)，主要產(chǎn)生硫酸、硫酸鹽、硝酸、硝酸鹽等可回收利用的產(chǎn)物。此技術(shù)的反應(yīng)流程為：活性纖維的氧化活性點(diǎn)上會(huì)細(xì)度二氧化硫，在常溫環(huán)境下煙道氣中的氧氣會(huì)與其發(fā)生反應(yīng)生成三氧化硫，隨后同水反應(yīng)成為硫酸。最后，水會(huì)將硫酸吸收，并從活性炭纖維中解析。脫氮與脫硫的都是采用氧化法。在常溫或稍高于常溫的環(huán)境下，一氧化氮被氧化成二氧化氮，通過吸收將水與堿溶液除去。在反應(yīng)過程中無需加入還原劑如氨，這樣就避免了氨帶來的二次污染問題，因?yàn)槠鋵?duì)堵塞或腐蝕管道。

但是該工藝最大的缺點(diǎn)為富集的二氧化硫氣體需要大量的炭質(zhì)吸附材料。

2.2 氧化銅吸附法

氧化銅吸附法吸收還原過程一般采用負(fù)載型的CuO作吸收劑,CuO含量通常占4%～6%,在300～450℃的溫度范圍內(nèi),與煙氣中二氧化硫發(fā)生反應(yīng),形成的CuSO4及CuO對(duì)選擇性催化還原法(SCR)還原NOx有很高的催化活性,吸收飽和的CuSO4被送去再生,再生過程一般用H2或CH4氣體對(duì)CuSO4進(jìn)行還原,釋放的二氧化硫可制酸,還原得到的金屬銅或CuS再用煙氣或空氣氧化,生成的CuO又重新用于吸收還原過程,該工藝的二氧化硫、氮氧化物的脫除效率分別高于95%、90%。在吸收劑的再生過程中,可得到富二氧化硫混合氣,便于硫的回收,不產(chǎn)生干的或濕的廢渣,沒有二次污染。但吸收劑CuO再生后的物化性能有所下降，影響脫硫脫硝效率，目前該工藝尚不太成熟，還需要進(jìn)行進(jìn)一步的研究開發(fā)。

3 液相脫硫脫硝工藝

3.1 絡(luò)合吸收法

絡(luò)合吸收法脫硫脫硝工藝為在非酸性溶液當(dāng)中加入亞鐵離子形成氨基羥酸亞鐵鰲合物，將煙氣中的二氧化硫、氮氧化物進(jìn)行絡(luò)合吸收。這種工藝有著很高的脫硫率和較高的脫硝率。由于本工藝工藝較為復(fù)雜，鰲合物利用率低，運(yùn)行費(fèi)用高，還需要進(jìn)行進(jìn)一步的研究。

3.2 氯酸氧化法

氯酸氧化法脫硫脫硝工藝采用氧化吸收塔和堿式吸收塔兩段吸收，煙氣先經(jīng)過氧化吸收塔，一氧化氮和二氧化硫被氯酸氧化形成硫酸、硝酸和鹽酸。之后再進(jìn)入堿式吸收塔，將酸性氣體完全吸收。這種工藝的脫硫脫硝率都十分的高，而且有著可操作性強(qiáng)，占地面積小，溫度條件要求不高的優(yōu)點(diǎn)。因此已經(jīng)受到了國(guó)內(nèi)外的廣泛關(guān)注，但是由于工藝過程中所用到的氯酸以及過程中所產(chǎn)生的酸性物質(zhì)都有極高的腐蝕性，所以設(shè)備是一個(gè)難題，還需要進(jìn)行不斷地研究。

3.3 尿素凈化法

尿素凈化法脫硫脫硝工藝是由俄羅斯相關(guān)單位開發(fā)出來的。尿素作為吸收劑在吸收塔與煙氣進(jìn)行接觸，將氮氧化物和二氧化硫吸收為硫酸銨和硝酸銨。本工藝還沒有能夠得到實(shí)際的應(yīng)用，尚且停留在研究階段。操作簡(jiǎn)便，不需要較高的成本，但是效率并不是很高，而且反應(yīng)速度很慢，還需要進(jìn)行進(jìn)一步的研究完善。

4 高能電子活化氧化工藝

高能電子活化氧化脫硫脫硝工藝?yán)酶吣茈娮訉?duì)煙氣進(jìn)行脫硫脫硝的。煙氣中的水，氧氣等分子經(jīng)過高能電子的不斷撞擊能夠產(chǎn)生大量的活性物質(zhì)，從而將二氧化硫氧化形成三氧化硫，與煙氣中的水反應(yīng)之后就形成硫酸。而氮氧化物被氧化成為二氧化氮，與水反應(yīng)之后形成硝酸。硝酸與硫酸與噴入的氨氣反應(yīng)生成硫酸銨和硝酸銨。利用高能電子來進(jìn)行脫硫脫硝的方法效率十分高，而且所產(chǎn)生的氨化物還可以作為農(nóng)用化肥來進(jìn)行使用前沒有其他的副產(chǎn)物。但是存在能耗高、氨泄漏問題，仍需進(jìn)一步研究。

5 結(jié)束語(yǔ)

隨著我國(guó)對(duì)于環(huán)境治理工作的重視以及節(jié)能減排政策的不斷推進(jìn)，燃煤煙氣脫硫脫硝工作越來越重要。目前，我國(guó)的燃煤煙氣脫硫脫硝一體化技術(shù)還不具有完備的體系，存在著一系列的問題，還需要不斷地進(jìn)行研究和發(fā)展。隨著脫硫脫硝一體化技術(shù)的發(fā)展，相信能夠在滿足排放標(biāo)準(zhǔn)的同時(shí)，對(duì)副產(chǎn)品進(jìn)行綜合利用，起到環(huán)境治理的功效。

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