煙氣脫硫脫硝工藝的現狀分析

文/劉坤林 吳葉 裴璐，彭州華潤燃氣有限公司

1 燃煤煙氣脫硫脫硝技術概述

作為全球最大的煤炭生產國，中國對煤炭的生產和應用是非常普遍的。但是，隨著生產的不斷發展及對煤炭需求量的日益增加，使得燃煤煙氣中的SO2和NOx含量不斷增加，對環境造成的威脅愈加嚴重。近年來，自然環境給人類發出的警號越來越來頻繁，降低SO2和NOx的排放成為一項緊迫而嚴峻的任務。傳統的脫硫脫硝程序是分步進行的，即脫硫與脫硝不能同時進行，并且出現脫硫脫硝時間長、過程復雜、步驟繁多、耗用資金多、脫硫脫硝效率不高等實質性問題。這些問題的出現，使得生產率下降，與現代生產要求不相符合，不能適應生產發展的需要，與構建社會主義和諧社會的宗旨更是相去甚遠。

2 聯合脫硫脫硝技術分析

2.1 石灰、石灰石煙氣脫硫—SCR聯合技術

聯合脫硫脫硝技術的工業化發展一般選擇高性能的石灰/石灰石煙氣脫硫系統從而脫除SO2以及選擇性催化還原的工藝來消除N Ox。一般而言，石灰、石灰石脫硫體系所用的濕式工藝，但是，S CR體系為干式工藝范疇之內。這一工藝目前在德國、日本或者瑞典等都進入到工業的應有階段。[2]其主要優點是無論入口處的NOx或者SO2濃度比大小為多少，都能夠達到NOx或者SO2脫硫率達到理想的效果。

2.2 SNOXTM技術SNOXTM

關鍵技術包括SO2和SCR的WSA以及轉化，這一工藝首先把煙氣加熱超過405℃，通過布袋除塵器對顆粒物加以去除，并在SCR單元進行脫硫，在SCR單元內部使用氨氣對NOx進行催化氧化處理，并將其轉變成水蒸氣和氮氣。煙氣在第二個催化反應器內部把SO2轉變成成SO3。最后，煙氣通過換熱器實現降溫之后，通過玻璃管冷凝器將水轉變成硫酸。這項技術脫硫率和脫硝率分別為95%以及94%。這項技術的有點就是可靠性較高、維護費用相對較低，不會出現二次污染，其投資費用較高、能耗相對較大。

3 煙氣脫硫脫硝一體化工藝試驗

3.1 催化劑的制備

3.1.1 浸漬沉淀法

按照偏釩酸胺溶液與硝酸銅以合理的比例準備出來作為備用，再將適量的分子篩成顆粒狀最后作為催化劑的載體，通過干燥烘焙后處理后與酸性硫酸銅溶液兩者混合在一起，浸漬2小時后，再相應地加入偏釩酸銨溶液，把其pH調制為堿性，在此基礎上進行干燥和焙燒，最后放入反應器中，催化劑的完成為實驗做好了準備。

3.1.2 共混法

通過合理的比例將偏釩酸銨和硝酸銅進行混合配置，分子篩成粉末狀并加入其中，將混合物進行均勻攪拌，從中加入適量的水，之后催化劑有了初步的雛形，隨后將其制作成顆粒狀，顆粒的大小直徑大概為5mm左右，隨后在一次進行干燥焙燒，最后催化劑放置在反應器中，為實驗做準備。

3.1.3 多組分浸漬法

首先在偏釩酸胺酸性溶液中投入分子浸漬，通過干燥焙燒后，再一次將其投入硝酸銅溶液進行浸漬，浸漬完成后進行干燥焙燒，想獲得較好的負載量在此工藝上可以多次重復進行浸漬，催化劑制備好后填入反應器中等待進行試驗。

3.2 實驗過程

在實驗過程中，一是對于煙氣進行合理的定量，在煙氣模擬進入空氣中時，經過燃燒后進行分析，并測量出氣體再生出反應后與之前的氮氧化合物和SO2中的所存在有的含量；二是，在制備的混合氣體進入到反應器中，會立馬呈現出其催化反應，再利用其設備對于殘留的氣體和三氧化硫對其進行吸收，再利用干燥劑來進行烘焙，最后分析出其結果，通過對于其工藝進行測量，最終得出氮氧化物與SO2的含量；三是同樣在經過煙氣模擬進入空氣中后，反應器在煙氣通過換熱器進入之后，對其進行脫硫脫硝的催化反應，對于其中反映情況利用分析儀進行分析，以此測量出在此實驗中的氮氧化物和SO2在其氣體的含量。

3.2.1 制備催化劑最佳方法的確定

催化劑脫硫脫硝活性在通過各種不同制備方法制作出來，在此實驗中從而得知在其溫度隨著空速的升高而對于脫硫效率和脫硝效率都在一定程度中存在下降。而釆取浸漬沉淀法制備的催化劑表現出較高的脫硫脫硝活性；所制得的催化劑效果則介于多組分浸漬法前兩者之間；煙氣中的SO2在低空速下采用共混法制備所得的催化劑雖然能夠完全脫除，但是在其中脫銷效果還是比較差，此情況不適合用于同時脫硫脫硝中的實驗。

3.2.2 催化劑中的脫硝效率比較

研究出的共混法制備的催化劑在低空速下的活性會隨時間變化的關系，對于試驗中的共混法制備的催化劑在脫硫方面具有一定的功效，其中脫硝效率在其增加后有一定的降低，查閱參考文獻中內容分析其原因，是因為硫化物在催化劑中負載一部分，硫化物能夠影響到氮氧化物的脫除；幾分鐘后果然脫硝效果直線呈現下降，分析其中的結果是因為硫化物中存在這過多的催化劑才會使SO2中毒。

3.2.3 催化劑的效率評價

為了使脫硫脫硝達到最佳的效果，首先對于工藝參數要有一定的準確性，主要旨在空速變化與溫度變化的確定下。同時溫度固定的同時，在一定催化劑的體積下，改變進氣速度，測得在不同氣速下所得到的脫除效果。

4 結束語

綜上所述，為了能夠從根本上減少氮氧化物和二氧化硫可能會對大氣造成的污染，首先，要能夠對燃燒技術抑制的生成技術進行改進；其次，要對煙氣中的氮氧化物和二氧化硫進化處理。在今后的煙氣脫硫脫硝工藝研究過程中，要能夠加深對反應動力、反應機理的研究力度，從而為相關工藝實現工業化發展提供有力、充分的理論指導。發電廠要能夠結合我國的實際國情，開發能夠運用在中小型鍋爐上,低耗能、高效、操作性較強的脫硫脫硝工藝，促進我國電力事業的不斷發展。