煙氣脫硫脫硝一體化工藝設計探討

李芝榮（中國瑞林工程技術有限公司杭州分公司，浙江杭州310000）

煙氣脫硫脫硝一體化工藝設計探討

李芝榮（中國瑞林工程技術有限公司杭州分公司，浙江杭州310000）

隨著現代工業技術的不斷進步，雖然直接推動了國家經濟的發展，但也間接導致了大氣環境污染的日益嚴重。其中煤炭資源燃燒是現代工業產能的主要方式，燃燒后的煙氣當中含有大量的硫、氮氧化物是主要污染物質，因此對煙氣進行脫硫脫硝就能夠緩解目前的污染問題。本文即是對煙氣脫硫脫硝一體化工藝進行研究，首先介紹了當前脫硫脫硝的技術，并說明了一體化工藝設計方案和實驗方法，以期能為相關工作提供參考。

煙氣；脫硫脫硝；一體化工藝；設計

煤炭是當前人類最主要的消耗型能源，其在我國經濟發展中擔負著重要的角色，同時我國也是世界上煤炭燃燒大國，國內電能產量中超過80%均是由煤炭燃燒產生。煤炭燃燒時所產生的氣體內含有大量的硫和氮，其與氧氣、水發生反應后可形成酸雨或氧化氮氣體，影響臭氧層和土壤，造成嚴重的污染。

1 煙氣脫硫脫硝一體化技術意義

隨著現代科學技術的發展，大量可行的新的廢氣處理技術被引入煙氣治理，如高效液相催化氧化法以及膜分離技術等勢必在今后可促進技術成熟可行的治理方法的出現。在諸多處理技術中雖各自有各自的優點，但大多尚處于試驗研究階段，許多技術在降低能耗、降低投資以及減少二次污染等方面需要改進，但脫硫脫硝一體化技術為煙氣凈化指明了方向，因而應建立更加完整的脫硫脫硝配套產業技術，并對現有技術進行不斷完善和應用方可更好的處理鍋爐煙氣，達到更好的效果。

2 當前我國煙氣脫硫脫硝技術

煙氣脫硫脫硝是緩解環境污染的主要方式，我國對這類技術的研究已經持續了幾十年，并獲得了相當大的成效。目前國內常用的脫硫技術為濕式脫硫法，而脫銷技術則為選擇性催化還原技術，其中濕式脫硫法的效果明顯，能夠將煤炭燃燒后煙氣中超過90%的二氧化硫脫除，在脫硫的過程中吸收液的可利用率也超過了90%，能夠有效節約成本，適用于目前國內燃燒的各種型號煤炭[1]。但該技術在單獨利用時設備所占面積過大，設備本身的磨損度也較高，而且濕法脫硫產生的廢液也具有一定的污染性，而且還會產生大量的二氧化碳氣體。

催化還原脫硝技術則是利用低氮氧化的原理，對氮元素進行催化還原，同樣可以降低超過90%的含氮氧化物的排放，是目前世界上脫硝技術中效率最高的。但是單獨使用時，氨氣作為反應條件其本身就具有明顯的不穩定性，如泄露很容易造成周圍空氣污染，并且氨氣在催化煙氣脫硝時會產生固體顆粒物質，該物質容易使催化物填充小孔阻塞，從而導致催化物利用率下降[2]。因此，為了進一步滿足現代煤炭燃燒過程中脫硫脫硝的要求，就需要采用一體化生產工藝，將脫硫和脫硝技術進行結合，節省設備占用場地的同時，也可降低廢液、廢氣的排放量。

3 煙氣脫硫脫硝一體化工藝設計和實驗

3.1 煙氣脫硫脫硝一體化工藝設計

煙氣脫硫脫銷一體化工藝設備主要包括三個部分，分別是換熱器、吸收器以及干燥箱，并且可以在設備中加裝燃燒分析儀，對煙氣脫硫脫硝情況進行確定，具體如圖1所示。

圖1當中換熱器主要是對煙氣中的大顆粒物質進行直接吸附，并降低煙氣溫度，避免影響催化劑作用。吸收器則是同時利用濕法脫硫和催化還原脫硝技術，將煙氣中含有的硫、氮元素脫除，并將產生的廢氣導入干燥箱內進行干燥處理，避免形成廢氣排放到空氣中。

圖1 煙氣脫硫脫硝一體化工藝設備示意圖

3.2 煙氣脫硫脫硝一體化工藝實驗方法

3.2.1 催化劑制備方法

主要制備的是選擇性催化還原脫硝工藝中的催化劑，可使用三種方法進行制備。

（1）浸漬沉淀法，選擇濃度為偏釩酸銨和硫酸銅作為主要反應試劑，其濃度為0.5mo1/L和0.75mo1/L，使用分子篩顆粒作為催化劑的載體。將載體干燥后浸漬到硫酸銅溶液當中，大約放置2h后再將偏釩酸銨加入其中，并將混合溶液的酸堿度調整到堿性，經干燥后即可作為催化劑。

（2）多組分浸漬法，所使用的反應試劑種類和濃度與浸漬沉淀法相同，但制備時先將偏釩酸銨溶液先加入到載體當中，經干燥后再加入硫酸銅并干燥。

（3）共混法，也就是將偏釩酸銨和硫酸銅同時加入到載體當中，并對其進行充分的攪拌，之后加入適量的純凈水進行干燥[3]。所制備的催化劑在干燥后應制成直徑為5mm的顆粒，將其放置在圖1吸收器的底部。

3.2.2 實驗方法

根據圖1所示，先將閥門Ⅰ和Ⅱ打開通過適量的煙氣，直接通過燃燒分析儀對煙氣當中的含氮氧化物、含硫物質的含量進行測定，從而為實驗結果提供對比數據。第二步是將三個閥門同時打開，并通過與對比數據相同量的煙氣，其通過換熱器進入到反應器中后，打開濕法脫硫噴頭釋放吸收液，同時位于吸收器底部的催化劑也會與煙氣中的含氮氧化物產生反應。然后通過管道直接將脫硫脫硝后的煙氣傳送到燃燒分析儀當中。需要注意的是，當煙氣進入到反應器內時，吸收液與煙氣反應后可吸收三氧化硫等氣體，并將反應后產生的廢氣排入干燥器內，由干燥器加熱其形成固體。最終將燃燒分析儀中獲得的對照數據和脫硫脫硝數據進行對比，從而獲得脫硫脫硝一體化工藝的效果[4]。

3.3 實驗結果分析

經過結果對比后可以看出，在低空速的情況下脫硫脫硝率可以達到100%，而在將空速提高至5后，脫硝率出現了下降的情況，但總體仍保持在98%以上。同時，在對不同吸收液影響脫硫脫硝效果進行分析時，堿性吸收液起到的效果更為明顯，而利用純凈水作為吸收液導致不同空速下脫硫脫硝率發生了巨大的轉變，其中脫硫率在高空速時下降到95%左右，而脫硝率則下降到88%以下。

經過實驗后可以看出，本文所研究的脫硫脫硝一體化工藝設計方案能夠有效地對煙氣進行處理，而且是同時進行脫硫和脫硝兩類反應，所產生的廢氣可導入干燥箱內轉變為固體，并融入廢液當中，而廢液則可以通過管道進行統一的收集和處理，進而降低了有害氣體收集的難度，使得脫硫脫硝技術在應用時不會造成二次污染。同時，利用堿性吸收劑可以有效地對煙氣中的硫元素進行吸收，本文所使用的是活性炭，其不僅可以起到化學吸附作用，而且具有物理吸附作用。

4 結語

煙氣的處理已經成為了制約世界各國電能生產的主要問題，世界環境保護組織也不斷強調煤炭燃燒后煙氣污染的嚴峻性。為此，我國應該改變以往單獨處理煙氣中含氮和含硫氧化物的方式，而是應該結合現代科技技術，將脫硫脫硝工藝結合在一起，形成一體化設備。一體化后不僅不影響脫硫和脫硝反應，而且還可以節省設備占地面積，縮減煙氣處理時間，節省設備維修成本。而且根據本文研究結果現實，利用一體化工藝脫硫脫硝效率可達到100%，說明該項工藝技術值得推廣應用。

[1]徐嬌霞，丁 明，尤振豐，等.玻璃窯爐煙氣脫硫脫硝除塵一體化技術探討[J].玻璃，2013，40（05）：43～45.

[2]蘆 超.火電廠煙氣脫硫脫硝一體化工藝設計與研究[J].山東工業技術，2016（19）：29.

[3]張學森.基于氨的鍋爐煙氣脫硫脫硝工藝一體化設計與應用[J].齊魯石油化工，2015（03）：177～181.

[4]莊思珍.研究分析火力發電廠煙氣脫硫脫硝的一體化技術[J].建筑工程技術與設計，2015（18）：102～103.

X701.3

A

2095-2066（2016）34-0011-02

2016-11-23

李芝榮（1985-），女，山西大同人，化工工程師，大學本科，專業方向為化學工藝。