煙氣脫硫脫硝技術(shù)的有效運(yùn)用研究

周健

【摘要】煙氣中含有大量SO2與NOx，對(duì)環(huán)境造成一定破壞；因此，發(fā)展煙氣脫硫脫硝技術(shù)成為社會(huì)發(fā)展的必然趨勢(shì)。本文提出兩種較常見的煙氣凈化技術(shù)，即電子束照射法（EAB）、脈沖電暈等離子法（PPCP），著重分析其運(yùn)用原理與運(yùn)用特點(diǎn)，并指出其存在的問題，為相關(guān)人員提供理論參考。

【關(guān)鍵詞】煙氣；脫硫脫硝；技術(shù)運(yùn)用

1.前言

近年來，隨著工業(yè)化進(jìn)程的不斷推進(jìn)，環(huán)境污染的問題愈發(fā)嚴(yán)峻，煙氣脫硫脫硝技術(shù)已受到了相關(guān)部門的重視。脫硫脫硝技術(shù)的合理運(yùn)用不僅能夠降低成本，簡(jiǎn)化操作步驟，減少相關(guān)裝置數(shù)量；同時(shí)，在大氣污染防治方面能達(dá)到事半功倍效果。目前為止，脫硫脫硝技術(shù)工藝已經(jīng)達(dá)到近80種，最常見的有電子束照射法、脈沖電暈等離子法等。

2.電子束照射法（EBA法）

2.1 EBA技術(shù)運(yùn)用

EBA技術(shù)運(yùn)用的是電子束，其電子能量一般為800keV-1000keV，通過電子束照射使SO2與NOx經(jīng)過一系列化學(xué)反應(yīng)生成硫銨與硝銨，該技術(shù)在煙氣脫硫脫硝工作中具有較大的發(fā)展空間。高能等離子體能夠氧化SO2與NOx，在5-10s的時(shí)間內(nèi)即可發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生硫酸和硝酸，工作人員根據(jù)酸的濃度加入氨生成（NH4）2SO4和NH4NO3的細(xì)小塵粒，粉粒經(jīng)捕集器回收用作化肥，凈化氣體則經(jīng)煙囪排入大氣。電子束照射法脫硫脫硝技術(shù)的機(jī)理如下：

（1）自由基的產(chǎn)生：N2/O2/H2O +e-→OH3/O3/HO32/N3

（2）SO2氧化為H2SO4：SO2+O3→SO3+H2O→H2SO4

（3）NOx氧化為硝酸：NO+O3→NO2+OH3→HNO3；NO+HO32→NO2+OH3→HNO3；NO2+OH3→HNO3

（4）酸與氨發(fā)生化學(xué)反應(yīng)：H2SO4+2HN3→（NH4）2SO4；HNO3+NH3→NH4NO3

2.2 EBA技術(shù)特點(diǎn)

EBA脫硫脫硝技術(shù)產(chǎn)生廢物較少，且技術(shù)成本相對(duì)較低，其脫硫率可以達(dá)到95%，脫硝率可以達(dá)到85%，是目前最具發(fā)展空間的脫硫脫硝技術(shù)。EBA技術(shù)特點(diǎn)是，可以實(shí)現(xiàn)SO2與NOx的同時(shí)凈化，操作流程簡(jiǎn)便且方便控制，能夠適應(yīng)各類含硫量與含硝量的煙氣，同時(shí)，在化學(xué)反應(yīng)過程中所產(chǎn)生的物質(zhì)是硫銨和硝銨可以用作農(nóng)業(yè)肥料。EBA脫硫脫硝技術(shù)流程為：在工業(yè)煙氣經(jīng)過除塵之后，排入冷卻塔，利用噴霧水對(duì)其冷卻至60-70℃，將煙氣排入反應(yīng)器，加入適量的氮?dú)猓ㄟ^高能電子束的照射，使煙氣中的水蒸氣、N2、O2等進(jìn)行輻射反應(yīng)產(chǎn)生活性物質(zhì)，再將SO2 與NOx氧化為高價(jià)硫氧化物與氮氧化物；SO3與NO2在水蒸氣作用下生成霧狀的硫酸與硝酸，然后與氨產(chǎn)生硫銨和硝銨用作農(nóng)業(yè)肥料，l經(jīng)過凈化后的煙氣即可直接排入大氣[1]。

2.3 EBA技術(shù)問題

（1）相關(guān)系統(tǒng)設(shè)備的安全性不高。電子束脫硫脫銷設(shè)備的安全性與可靠性得不到保障。

（2）副產(chǎn)品的收集存在不足。（NH4）2SO4和NH4NO3顆粒較小，容易從收集器上逃逸，而其吸濕性進(jìn)一步加大了收集難度。

（3）加入氨氣時(shí)容易產(chǎn)生漏氨的現(xiàn)象，而氨氣壓縮機(jī)容易造成氨的冷凝或氨系統(tǒng)泄露的問題。

3.脈沖電暈等離子法（PPCP法）

3.1 PPCP技術(shù)運(yùn)用

脈沖電暈等離子法早在1980年就被提出，其技術(shù)原理與EBA技術(shù)基本相同，根本差異在于EBA技術(shù)是利用陰極電子發(fā)射以及外電場(chǎng)的加速產(chǎn)生電子能量，而PPCP技術(shù)是利用高壓電源電暈放電，該方法相比電子加速的成本較低[2]。脈沖電暈等離子體技術(shù)是基于電子束技術(shù)所發(fā)展形成，通過脈沖高壓電源的放電產(chǎn)生等離子體，利用脈沖電場(chǎng)的加速致使高能電子（1-20eV）處于非平衡狀態(tài)，生成足量活性粒子，驅(qū)動(dòng)離子的能量利用率較高，通過低能耗即可進(jìn)行有效的脫硫脫硝工作。該技術(shù)流程包括以下幾點(diǎn)：

（1）在脈沖高壓放電的情況下，煙氣產(chǎn)生等離子體，其中含有大量電子、離子、粒子以及自由基，激發(fā)態(tài)粒子的能量較高，通過高能電子、離子與有害分子之間的鍵能碰撞，使氣體分子轉(zhuǎn)化為固體顆粒或者單原子的分子，并且產(chǎn)生大量的具備強(qiáng)氧化性的自由基，再由自由基、各類活性粒子之間的化學(xué)反應(yīng)最終完成有害氣體的轉(zhuǎn)化：O2+e3→2O+e；H2O+e3→H+OH+e；O2+O→O3

（2）電暈在放電過程中，同樣激活SO2 、NO分子，經(jīng)過由活性粒子與自由基為基礎(chǔ)的反應(yīng)生成酸霧，與水反應(yīng)形成酸：

SO2+O→SO3；SO3+H2O→H2SO4；HSO3+OH→H2SO4；NO+O→NO2；NO2+OH→HNO3

（3）再加入氨后促使其生銨鹽，經(jīng)由手動(dòng)裝置進(jìn)入電除塵器或布袋除塵器進(jìn)行收集進(jìn)而完成凈化煙氣： 2NH3+H2SO4→（NH4）2SO4；NH3+HNO3→NH4NO3

3.2 PPCP技術(shù)特點(diǎn)

PPCP技術(shù)可以在單一化學(xué)過程中同時(shí)脫硫脫硝，高能電子由脈沖高壓放電產(chǎn)生，技術(shù)成本較低且能夠同時(shí)完成廢物的收集，其突出優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備單一、操作流程簡(jiǎn)便，相對(duì)EBA技術(shù)成本低50%。在煙氣凈化的過程中，脫硫脫硝工作的耗能較低，不會(huì)產(chǎn)生二次污染，在脈沖放電時(shí)只對(duì)電子進(jìn)行加速，能夠節(jié)約能量，且不影響設(shè)備的正常運(yùn)行，因此，在實(shí)際的生活中得到了廣泛的運(yùn)用。

3.3 PPCP技術(shù)問題

（1）技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)不強(qiáng)。高壓放電對(duì)于反應(yīng)效率的影響無明確認(rèn)識(shí)，同時(shí)，煙氣中存在的過量水蒸氣與CO2 對(duì)于SO2 和NOx的脫除效率的影響尚不清楚。

（2）SO2 和NOx 脫除動(dòng)力問題研究不足，而相關(guān)添加劑對(duì)于能耗以及脫除效率的影響也不清楚[3]。

（3）由于該實(shí)驗(yàn)過程相對(duì)特殊，對(duì)于電源配置以及化學(xué)反應(yīng)器設(shè)置的并不完善，系統(tǒng)匹配問題有待研究。

4.結(jié)束語(yǔ)

目前，煙氣脫硫脫硝技術(shù)是控制煙氣中SO2 以及NOx 的主要手段，尤其是電子束技術(shù)與脈沖電暈等離子技術(shù)的運(yùn)用促進(jìn)了煙氣凈化的快速發(fā)展。這兩種技術(shù)均具備諸多優(yōu)勢(shì)，得到了廣泛運(yùn)用；但是也存在一些不足，相關(guān)人員應(yīng)當(dāng)加大研究與改進(jìn)，開發(fā)更加高效、經(jīng)濟(jì)、安全的煙氣脫硫脫硝技術(shù)，明確其基本原理，進(jìn)而為環(huán)境的改善作出貢獻(xiàn)。

【參考文獻(xiàn)】

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[3]殷士海.工業(yè)鍋爐煙氣濕法脫硫脫硝技術(shù)及實(shí)施要點(diǎn)研究[J].現(xiàn)代鹽化工，2016，08（15）：118.