煙氣脫硫技術及脫硫脫硝除塵一體化

顏國利

青島安邦煉化有限公司

煙氣脫硫技術及脫硫脫硝除塵一體化

顏國利

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在化石燃料燃燒的過程中，會產生大量的酸性氣體，比如二氧化硫、氮氧化物等，這些氣體的產生將會對大氣造成嚴重的污染。為了減少有害氣體對大氣的污染，采用煙氣脫硫技術，在傳統的煙氣脫硫技術中，包含濕法、干法、半干法等，不過，經過多年的研究，一些新的脫硫脫硝技術已經出現，由此有了脫硫脫硝除塵一體化技術的研究。

脫硫；脫硝；除塵；一體化

1、一體化技術概要

一體化工藝是指將脫硫脫硝技術合并在同一個設備中進行。許多發達國家已開發出多種煙氣脫硫脫硝一體化裝置，但其中能實現工業化應用的較少，大部分尚處于中間試驗階段。這些技術按照脫除機理的不同可分為兩大類：聯合脫硫脫硝(Combined?SO2/ NOxRemoval)技術和同時脫硫脫硝(Simultaneous?SO2/NOxRemoval)技術。特別指出，這里所提及的聯合、同時脫硫脫硝技術都是在同一個反應設備中完成的。而二者的差異在于能否只用一種反應劑并在不添加氨的條件下直接達到脫除的目的。聯合脫硫脫硝技術實質上還是分兩個工藝流程分別脫除SO2和NOx，采用氨作為還原劑。而同時脫硫脫硝技術才是真正意義上的一體化脫除技術，用一種反應劑在一個過程內將煙氣中的SO2和NOx一并脫除。

2、聯合脫硫脫硝技術

2.1 炭質材料吸附法

炭質吸附材料主要是指活性炭和活性焦。其實，活性焦與活性炭制法相似，但前者的突出特點是比表面積小，強度高，且細孔結構獨特，與活性炭相比具有更好的脫硫、脫硝性能。煙氣中的SO2在活性焦微孔的吸附催化作用下生成硫酸；NOx則在加氨的條件下經活性焦的催化還原生成水和N2。該工藝主要由吸附、解吸和再生三部分組成。煙氣首先進入活性焦吸收塔的第I段，在此SO2被脫除，流經吸收塔的第II段時，噴入氨以除去NOx。

2.2 CuO吸附法

CuO吸收還原法一般采用負載型的CuO作為吸收劑，常見的有CuO/Al2O3。該法的脫硫脫硝過程為：在煙氣中注入適量的NH3，混合后的煙氣通過裝填有CuO/Al2O3吸收劑的床層時，CuO會與SO2在氧化性氣氛中反應生成CuSO4，而CuSO4及CuO對氨氣選擇還原NOx具有很高的催化活性。吸收飽和后的吸附劑被送去再生，再生出的SO2可通過Claus裝置進行回收。CuO/Al2O3法的優點是可聯合脫硫脫硝，不產生干的或濕的廢渣，沒有二次污染。該工藝能達到90%以上的SO2脫除率和75%-80%的NOx脫除率。但長期運行后，吸收劑表面會由于氧化鋁硫酸鹽化而導致吸附SO2能力下降，經過多次循環之后就失去了作用，這也是至今仍沒有工業化報道的主要原因。

2.3 電子束法

電子束照射法，是20世紀70年代發展起來的一種利用電子束(電子能量為?800?keV～1?MeV)照射煙氣，將煙氣中的SO2和NOX脫除并最終轉化成硫酸銨和硝酸銨的煙氣脫除技術，其對煙氣條件有較好的適應性，副產品可以用作化肥。電子束照射法使煙氣脫除過程中的氧化過程所需的能量大大減少，可以降低氧化反應的條件，而且反應以后不產生廢水、廢渣，在燃煤含硫量為?0.18%～3.15%時，其脫硫率與脫硝率分別在?80%和?18%以上。

2.4 脈沖電暈法

脈沖電暈法是在放電兩極加上高電壓，使電極附近氣體介質被局部擊穿產生的放電現象，從而獲得非熱平衡等離子體。非熱平衡等離子體內部存在大量的高能活性粒子，可以促進一些在普通條件下難以進行的化學反應，使煙氣污染物的脫除過程得以實現，近年來該技術已取得很大的進展。趙君科等對某煙氣處理量為12?000～20000Nm/Ph的脈沖電暈等離子體煙氣脫硫脫硝中試裝置作了研究，試驗表明，當能耗低于5Wh/Nm3，SO2和NOX的脫除率分別達?85%和?50%以上。

2.5 金屬氧化物催化法

金屬氧化物催化法是在金屬氧化物催化劑作用下的煙氣脫硫脫硝工藝，已有催化劑包括CuO、Al2O3等，新的催化劑也在不斷試驗中。梁均方等對催化一體化脫硫脫硝的SnO2-TiO2的升溫還原和脫附過程作了研究，SnO2、TiO2單獨作用沒有催化活性，但它們組合成固溶體而具有活性表明兩者具有協同效應。徐云龍等研究了?V2O5/TiO2在同時脫除煙氣中的?SO2和?NOX的性能，結果表明，V2O5/TiO2催化劑可以提高脫硫脫硝活性，脫硫率高但脫硝率稍低，最佳還原溫度為?700?℃。

2.6 氯酸氧化法

氯酸氧化工藝是一種濕式工藝，可同時脫硫脫氮，脫硫率可達?98%，脫氮率達?95%以上。氯酸通常由氯酸鈉電解得到，用于氧化?NO?和?SO2，該過程在氧化塔中進行；后續工藝采用?Na2S?和?NaOH?來吸收殘余的酸性氣體，吸收過程在堿式吸收塔中完成。采用強氧化劑脫硫脫硝具有催化活性高的優點，但是容易對設備造成強腐蝕，另外，氧化劑的回收、吸收廢氣后溶液的處理等較為困難。

3、脫硫脫硝一體化技術展望

隨著科學技術的發展，大量新工程理論及技術被引入煙氣治理領域，如高效液相催化氧化法、電化學法、膜分離技術以及氣體液化技術等，這些新技術、新觀念的引入，必定促進技術成熟、工藝可行的新型煙氣治理技術不斷涌現。盡管這些方法有著諸多的優點，但尚不完善，處于工業推廣或研究試驗階段，許多方面如降低能耗、減少投資成本、減少二次污染及推廣應用等問題需要改進，但脫硫脫硝一體化技術為煙氣凈化指明了比傳統方法更好的方向。

4、結語

煙氣脫硫是目前在世界上唯一大規模商業化應用的脫硫技術。我國應加快國外先進技術國產化進程，鼓勵技術創新，建立更完整的脫硫脫硝配套產業，規范市場，嚴格監督質量等措施，不斷完善和應用現有的技術。

[1]周丹霞.煙氣脫硫技術及脫硫脫硝除塵一體化技術研究[J].資源節約與環保，2015，06：26.

[2]楊文娟.煙氣脫硫技術及脫硫脫硝除塵一體化[J].遼寧城鄉環境科技，1999，02：82-84.