集成技術工藝在煙氣脫硫脫硝的應用

白興

碧水藍天環保集團有限公司

集成技術工藝在煙氣脫硫脫硝的應用

白興

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本文通過分析煤炭生物脫硫法、物理法、化學法以及煤轉化脫硫、型煤固硫、循環硫化床燃燒脫硫、回收法和拋棄法幾中技術探討了燃燒前、燃燒中、燃燒后的脫硫技術，通過分析低氮氧化物燃燒、分段燃燒、煙氣再循環、吸收、吸附、催化還原幾中技術探討了煙氣脫硝技術，旨在為集成技術工藝在煙氣脫硫脫硝的應用提供有效參考。

集成技術；煙氣；脫硫脫硝；煤炭

1 前言

煙氣中的煙塵、氮氧化物和含硫氣體是造成溫室效應、酸雨和大氣環境污染的主要污染源，據相關部門不完全統計我國超過58.3%的城市空氣質量劣于三級，只有少部分城市空氣質量達到二級標準，預計二氧化硫排放量到2020年將產生3500萬噸，由此可見我國的含硫氣體、氮氧化物的污染已經十分嚴重。集成技術工藝是結合多種技術綜合脫硫脫硝的新工藝，下面本文主要探討我國集成技術常用的幾種煙氣脫硫脫硝工藝。

2 燃燒前的脫硫技術

燃燒前的脫硫技術是指在煤燃燒前利用一切辦法凈化煤中的硫元素，燃燒前的脫硫技術主要有煤炭生物脫硫法、物理法和化學法。煤炭生物脫硫法主要是利用微生物將煤炭中的無機硫氧化、溶解，以達到脫硫的目的。微生物脫硫主要有兩種，一種是微生物直接作用脫硫，另一種是中間產物引起煤中硫的純粹化學作用。這兩種方法脫硫方法即節約成本、耗能量少又不污染環境，是脫硫中比較好的方法，但是脫硫微生物比較難制作，我國缺少檢測煤中硫的先進技術，且微生物脫硫不穩定，多方面原因導致微生物脫硫很難推廣應用。物理脫硫主要是選煤，利用黃鐵礦、清潔煤和灰分的比重不同將黃鐵礦和灰分去除，但是這種方法只能去除無機硫，并不能去除有機硫。化學脫硫有純化學脫硫和物理化學結合脫硫兩種方法，純化學脫硫是指利用化學反應脫硫，比如堿法脫硫、氫化法脫硫、氣體脫硫等。物理化學脫硫就是指浮選，即是根據煤中硫物理化學性質不同進行將含硫成分剔除。煤轉化中脫硫技術是指將固體煤轉化成煤氣液化煤，這種方法即可將煤中硫去除又可提高煤的利用率，是我國應用最普遍的方法。

3 燃燒過程中脫硫脫硝技術

3.1 燃燒過程中的脫硫技術

燃燒過程中脫硫在我國應用比較普遍的技術只要有兩種，一種是型煤固硫技術，另一種是循環硫化床燃燒脫硫技術。型煤固硫技術是指在燃燒前按一定比例配煤，然后將配好的煤粉碎加入預處理后的混合劑（混合劑有兩種一種是粘結劑，另一種是固硫劑），最后是利用機械設備擠壓、干燥。這種技術脫硫原理是煤在燃燒時固硫劑中的氧化鈣會和燃燒產生的二氧化硫和三氧化硫結合發生化學反應，將硫以硫酸鈣的形式析出。這種技術投資成本比較高，我國一般用有機化工廠的電石渣和無機化工廠的廢渣制固硫劑，用造紙黑液火花黏土制粘結劑。據相關部門統計這種廢物再利用的方法的型煤固硫率在40%-75%之間，煙氣排放量脫出的硫量在50%-80%之間，同時還可脫25%-40%的硝含量，不僅可明顯節約成本還提高了型煤的成煤率，是我國進行大批量生產型煤的重要條件。循環流化床燃燒脫硫技術的原理是利用高溫除塵器將飛出的煤塵吸回爐膛再循環利用，它是通過提高煤的硫化燃燒率減少煙氣中的含硫物，這種技術適應各種煤炭脫硫，在爐膛內脫硫簡單快捷，可將煤炭燃燒率提高到99%以上，煤炭的有效利用率超過90%，脫硫率超過90%，同時低溫燃燒降低了氮氧化物的生成量。由此可知，循環硫化床燃燒脫硫技術是一項比較實用的技術。

3.2 燃燒過程中的脫硝技術

燃燒中的脫硝技術主要是通過根據煙氣中氮氧化物的形成原理進行脫硝，目前已經有的脫硝技術有低氮氧化物燃燒技術、分段燃燒技術和煙氣再循環技術等。煙氣再循環技術是將煤炭燃燒后的煙氣重返爐膛再次燃燒，重返的煙氣經過冷卻后不僅含氧量降低到8%，還可降低爐膛中的燃燒溫度，以此達到抑制氮氧化物生成量的目的。但是這種方法投資成本高、技術難度大，并未被我國應用推廣。分段燃燒技術是我國目前應用比較廣泛的脫硝技術，其中二段燃燒又是分段燃燒應用較多的技術。二段燃燒脫硫是指在鍋爐中通入少于理論的空氣量，讓煤炭在缺氧的情況下不完全燃燒，鍋爐氧氣量和溫度被降低，生成的氮氧化物也會降低。然后將煙氣冷卻后重返鍋爐通入足量空氣，二次利用的煙氣在低溫氧氣充足的情況下也會有效降低氮氧化物生成量。據相關專家統計這種方法可降低25%-50%的氮氧化物生成量，煙氣脫硝效果明顯。低氮氧化物燃燒是集合分段燃燒、再循環利用燃燒等技術形成一種新工藝進行煙氣脫硝，這種技術的脫硝率可達68%以上。

4 燃煤后煙氣脫硫脫硝技術

4.1 燃燒后煙氣脫硫技術

燃煤后煙氣脫硫技術是我國也是世界上唯一大規模商業化應用的脫硫技術，這種技術東西方各國總共研制出200多種方法，但是應用在商業中的還不到20種。按煙氣脫硫后的產物是否回收可將之分為回收法和拋棄法兩種，其中回收法因投資成本高且效果不好甚至會讓廠家虧損，不被商業化應用。拋棄法是指將煙氣中的硫化物轉化成硫酸、液體硫化物和硫磺固體、化肥、農藥等有用物質回收，但是因我國技術不能有效處理脫硫后的廢渣、廢液，也不能將脫硫資源制成化肥、農藥等有用物質，因此這種方法在我國應用不是很廣泛。

4.2 燃燒后煙氣脫硝技術

燃燒后煙氣脫硝技術可分為催化還原技術、吸附技術和吸收技術，催化還原法是指選用一些還原性比較高的碳氫還原劑，使之在適合的溫度和催化劑的作用下將煙氣中的氮氧化物還原成氮氣和水，實現煙氣脫硝的目的。吸附技術是通過周期性控制溫度或者壓力利用吸附劑將氮氧化物吸附出來進行脫硝，這種方法脫硝率較高，脫硝后的產物可回收再利用，是目前比較經濟的一種脫硝方法。

5 結束語

目前，我國煙氣脫硫脫硝技術多種多樣。集成技術工藝即是將多種脫硫脫硝技術以某種工藝連接起來，形成一種新工藝。煙氣脫硫技術大致可分為三類，分別是是燃燒前的脫硫技術、燃燒中的脫硫技術、燃燒后煙氣脫硫技術。但是脫硝技術只有燃燒中的脫硝技術和燃燒后的脫硝技術兩種。

[1] 王雪濤,王沛迪,劉予,任建興.燃煤電廠煙氣脫硫脫硝一體化技術發展趨勢[J].能源與節能,2014(8):11～13.

[2] 丁佳生.煙氣脫硫脫硝工藝一體化設計與探究[J].科技展望,2015(29):130～130.