燃煤煙氣脫硫脫硝一體化技術研究進展

張會軍

浙江百能科技有限公司

燃煤煙氣脫硫脫硝一體化技術研究進展

張會軍

浙江百能科技有限公司

眾所周知，二氧化硫和氮氧化物對生態環境有著十分嚴重的影響，會造成酸雨、霧霾等生態問題。而二氧化硫和氮氧化物的主要來源是燃煤煙氣，為了生態環境安全，需要對燃煤煙氣進行脫硫脫硝處理。由于脫硫脫硝一體化技術有著技術簡單，成本投入少，效果好的優點，已經得到了國內外煙氣控制領域專家學者的關注。本文對煙氣脫硫脫硝技術研究進展進行了介紹，并對相關技術在我國的發展前景進行了分析，說明了推廣燃煤煙氣脫硫脫硝一體化技術的重要性。

燃煤煙氣；脫硫脫硝；一體化技術；研究進展

1 前言

我國的煤炭使用量和生產量都在全球位居前列。而對于煤炭的大量的開發與利用，已經對生態環境造成了十分嚴重的破壞。我國的許多發電廠都是利用燃煤來進行發電的，還有許多大型的工業企業都大量的使用煤炭，所排放出的二氧化硫和氮氧化物對生態環境造成了嚴重的威脅，并成為了我國經濟發展的制約因素。現今煙氣脫硫、脫硝技術，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。但是存在著工藝復雜，投入資本高，占地面積較大、分別建設脫硫和脫硝裝置等問題，而且副產品沒有得到很好的綜合利用。因此開發脫硫脫硝一體化技術有著十分重要的研究意義，目前，許多新技術已經成功地投入到使用當中，也取得了一些成果。下面對主要的脫硫脫硝一體化技術進行介紹。

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生化學反應，隨后吸收劑中的硫或氮會在再生器中釋放出來，從而可以循環利用吸收劑，隨后將回收硫進行下一步處理，得到元素硫或硫酸等，吸收劑可重新循環使用，利用再循環或噴射氨技術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。下述簡要分析了炭質材料的吸附法、氧化銅吸附法脫硫脫硝工藝。

2.1 炭質材料吸附法

活性炭和活性焦是炭質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中就是采用活性炭纖維進行處理，都是在常溫環境下反應，主要產生硫酸、硫酸鹽、硝酸、硝酸鹽等可回收利用的產物。此技術的反應流程為：活性纖維的氧化活性點上會細度二氧化硫，在常溫環境下煙道氣中的氧氣會與其發生反應生成三氧化硫，隨后同水反應成為硫酸。最后，水會將硫酸吸收，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，因為其對堵塞或腐蝕管道。

但是該工藝最大的缺點為富集的二氧化硫氣體需要大量的炭質吸附材料。

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,與煙氣中二氧化硫發生反應,形成的CuSO4及CuO對選擇性催化還原法(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CuSO4進行還原,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，還需要進行進一步的研究開發。

3 液相脫硫脫硝工藝

3.1 絡合吸收法

絡合吸收法脫硫脫硝工藝為在非酸性溶液當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、氮氧化物進行絡合吸收。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雜，鰲合物利用率低，運行費用高，還需要進行進一步的研究。

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，占地面積小，溫度條件要求不高的優點。因此已經受到了國內外的廣泛關注，但是由于工藝過程中所用到的氯酸以及過程中所產生的酸性物質都有極高的腐蝕性，所以設備是一個難題，還需要進行不斷地研究。

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單位開發出來的。尿素作為吸收劑在吸收塔與煙氣進行接觸，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際的應用，尚且停留在研究階段。操作簡便，不需要較高的成本，但是效率并不是很高，而且反應速度很慢，還需要進行進一步的研究完善。

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利用高能電子對煙氣進行脫硫脫硝的。煙氣中的水，氧氣等分子經過高能電子的不斷撞擊能夠產生大量的活性物質，從而將二氧化硫氧化形成三氧化硫，與煙氣中的水反應之后就形成硫酸。而氮氧化物被氧化成為二氧化氮，與水反應之后形成硝酸。硝酸與硫酸與噴入的氨氣反應生成硫酸銨和硝酸銨。利用高能電子來進行脫硫脫硝的方法效率十分高，而且所產生的氨化物還可以作為農用化肥來進行使用前沒有其他的副產物。但是存在能耗高、氨泄漏問題，仍需進一步研究。

5 結束語

隨著我國對于環境治理工作的重視以及節能減排政策的不斷推進，燃煤煙氣脫硫脫硝工作越來越重要。目前，我國的燃煤煙氣脫硫脫硝一體化技術還不具有完備的體系，存在著一系列的問題，還需要不斷地進行研究和發展。隨著脫硫脫硝一體化技術的發展，相信能夠在滿足排放標準的同時，對副產品進行綜合利用，起到環境治理的功效。

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