鍋爐煙氣脫硫脫硝綜合治理技術(shù)分析

吳麗華

（神華（福州）羅源灣港電有限公司，福州350512）

1 引言

火電廠在生產(chǎn)過程中，鍋爐燃燒產(chǎn)生的煙氣含二氧化硫、氮氧化物和粉塵等污染物，對周邊環(huán)境和人體健康產(chǎn)生了很大的影響。傳統(tǒng)的燃煤電廠脫硫和脫硝技術(shù)主要是降低煙氣中二氧化硫、氮氧化物含量，雖然燃煤電廠煙氣處理在一定程度上取得了很好的效果，但這種脫硫和脫硝技術(shù)的處理量大且工藝相對復(fù)雜，造成成本高，管理難度較大，不僅增加了燃煤電廠的運行成本，也增加了員工的工作量。

2 脫硫和脫硝技術(shù)

2.1 SNRB 工藝

SNRB 工藝廣泛用于火力發(fā)電廠的煙氣脫硫和脫硝。該工藝主要采用一體式噴霧袋過濾器，整合了脫硝、除塵、脫硫功能。火力發(fā)電廠生產(chǎn)過程中所產(chǎn)生的所有煙氣都可以噴灑煙氣脫硫劑，如鈣和鈉粉塵在包裝前被除去，并通過袋外的過濾通道排出。另外，通過將氨注入過濾通道，可以實現(xiàn)NOX分離。將適量的氨氣噴入通道中，然后將合適的選擇性催化還原劑放入袋中，進(jìn)行脫硫和脫硝。此外，在適當(dāng)?shù)那闆r下，利用煙氣凈化過程去除氮氧化物和其他有害物質(zhì)，脫硫和脫硝效率可以達(dá)到90%以上[1]。

此外，由于在NOX煙氣凈化的過程中，火電廠生產(chǎn)排放的氮和氧有害物質(zhì)和城市汽車尾氣、工業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)生的氮和氧有害物質(zhì)可以集中在一個裝置中進(jìn)行分離，可以大大降低火力發(fā)電廠的脫硫和脫硝成本。同時，由于該技術(shù)使用選擇性催化劑，在脫硫和脫硝過程中，硫化銨的催化劑造成堵塞、磨損和中毒的情況大大減少。

2.2 活性焦炭

活性焦炭技術(shù)主要是指在脫硫脫硝設(shè)備中，硫和硝酸的分離是通過活性焦炭的吸附進(jìn)行的，使硫和硝酸等有害物質(zhì)在催化劑的作用下轉(zhuǎn)化為可吸附的硫酸和硝酸。然而，由于活化焦炭脫硫脫硝設(shè)備成本和操作要求高，具有再生條件溫度要求高和反應(yīng)速度慢等缺點，難以大規(guī)模應(yīng)用。另外，從煙道氣中除去的SO2還需經(jīng)過加工后送到第二脫硫和脫硝裝置進(jìn)行處理。在活性炭的作用下，催化劑在第二層裝置中發(fā)生化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生N2。同時，含有硫酸和硝酸的活性焦炭材料在350℃下再生，高溫釋放出更高濃度的SO2。因此，與SNRB 煙氣凈化工藝相比，活性焦炭技術(shù)的脫硫和脫硝效率可達(dá)95%，是煙氣脫硫脫硝工藝中較為先進(jìn)的技術(shù)。對于鋼鐵公司而言，活性焦炭可以直接應(yīng)用于處理尾部燒結(jié)的煙氣。焦炭的獨立生產(chǎn)和銷售消除了固相吸附劑的采購、運輸和儲存問題，大大降低了運營和投資成本。固相吸附劑向活性炭的轉(zhuǎn)化無疑有利于該方法在燒結(jié)煙氣處理中的應(yīng)用[2]。

3 脫硫脫硝的技術(shù)應(yīng)用

降低火電廠煙氣中的二氧化硫、氮氧化物等有害物質(zhì)含量，可以大大改善周邊環(huán)境，提高火電廠的生產(chǎn)效率，降低工業(yè)生產(chǎn)成本。

3.1 濕法脫硫脫硝工藝

3.1.1 NaOH

該技術(shù)首先將煙道氣送至SCR 單元，并與SCR 單元中的催化劑反應(yīng)以將N0轉(zhuǎn)化為N2。然后將煙道氣送至轉(zhuǎn)爐，在煙道氣中產(chǎn)生SO2。這些組分在催化劑的作用下轉(zhuǎn)化為SO2，并轉(zhuǎn)移到冷凝器中進(jìn)行過濾和冷凝。冷凝水與硫酸混合形成濃硫酸，可以進(jìn)行出售。在生產(chǎn)過程中，除了消耗一定量的氨氣外，該技術(shù)不消耗任何物質(zhì)，因此在生產(chǎn)過程中不會造成二次污染，脫硫和脫硝效率可達(dá)95%以上。該方法操作簡單，易于維護(hù)和管理，操作安全穩(wěn)定。但是，由于操作技術(shù)成本高，過濾后產(chǎn)生的濃硫酸難以銷售和儲存，因此該方法的應(yīng)用不是很廣泛。

3.1.2 氯酸氧化

該方法主要適用于完全氧化的二氧化硫和氮氧化物。通過噴灑氯酸、強氧化劑進(jìn)行脫硫脫硝。首先，將大量的氯酸氧化溶劑注入煙氣脫硫脫硝裝置中，氯酸可以將煙氣中的二氧化硫和氮氧化物組分完全轉(zhuǎn)化，從而凈化煙氣中的硫和硝酸鹽物質(zhì)。此外，該方法的最大優(yōu)點是硫酸和硝酸鹽的組分可以在同一設(shè)備中同時進(jìn)行。此外，硫和硝酸鹽的去除率更高，因為該過程分兩個步驟進(jìn)行，即堿性吸收裝置和氧化吸收裝置。同時，該技術(shù)適用于去除氧化劑組合物，其可以除去煙道氣中的有害的金屬元素和痕量元素。此外，在氯酸氧化技術(shù)的處理過程中，所用的氧化還原技術(shù)不含任何其他化學(xué)成分，可避免催化劑中毒情況的發(fā)生。同時，氧化劑也可以將活性成分保留在物質(zhì)中。此外，由于氯化氧化技術(shù)的廣泛適應(yīng)性不會過多地制造煙霧。因此，通常使用氯酸氧化技術(shù)進(jìn)行煙氣脫硫和脫硝。

3.1.3 綜合吸收法

濕法綜合吸收法主要是在原有的濕法脫硫脫硝工藝的基礎(chǔ)上，在設(shè)備中加入一些金屬化合物，加入化合物后可以快速對煙氣進(jìn)行處理，不形成新化合物。除了氧化吸收作用外，該方法還具有很高的脫硫效率和脫硝效率通常高達(dá)98%和80%。然而，考慮到上述氧化劑的高成本和安全性，在研發(fā)出廉價的氧化劑之前難以廣泛地推廣該方法。運用該技術(shù)可以吸收氮氧化物，快速實現(xiàn)煙氣脫硫和脫硝的目的。然而，金屬化合物難以回收，因此濕法合成吸收技術(shù)需要進(jìn)一步改進(jìn)和完善[3]。

3.2 輻射技術(shù)

高能輻射法就是通過對煙氣中有害物質(zhì)進(jìn)行輻射進(jìn)行脫硫脫硝。高能輻射方法一般分為電子輻照法和脈沖電暈等離子體法。電子輻照法是指高能電子產(chǎn)生等離子體的工藝，是去除工業(yè)煙氣中NOX的有效方法之一，等離子將這些有害物質(zhì)氧化成氣態(tài)化合物，如煙霧。超氧化后，有害物質(zhì)與外部水蒸氣反應(yīng)形成霧化硝酸。同時，在硫酸與硝酸銨、硫酸銨和硝酸銨發(fā)生化學(xué)反應(yīng)后，產(chǎn)生了噴霧氨及其他物質(zhì)。經(jīng)過煙氣凈化后，高能輻射的應(yīng)用更加方便，成本更低，已廣泛應(yīng)用于燃煤電廠。該脫硫脫硝工藝的脫硫率可達(dá)90%以上，脫硝率可達(dá)20%。同時，該技術(shù)在生產(chǎn)過程中不產(chǎn)生廢水和二次污染，這是現(xiàn)階段使用最廣泛的脫硫和脫硝技術(shù)。脈沖電暈等離子體技術(shù)主要采用脈沖大電流對煙氣進(jìn)行脫硫脫硝。然而，由于高能量消耗和與電子照射方法的反應(yīng)機理相同，通常不使用該方法。

3.3 干法煙氣技術(shù)

將固體流態(tài)化技術(shù)引入煙氣循環(huán)流化床技術(shù)，是近年來煙氣脫硫脫硝領(lǐng)域的研究熱點。基本原理是使用熟石灰作為吸收劑，對于煙氣中含有的二氧化硫，噴入爐膛的CaCO3高溫煅燒分解成CaO，與煙氣中的SO2發(fā)生反應(yīng)，生成硫酸鈣；采用電子束照射或活性炭吸附使SO2轉(zhuǎn)化生成硫酸銨或硫酸[4]。氣體、液體與固體催化劑三相，同時水被吸收并蒸發(fā)，最后將脫硫產(chǎn)物進(jìn)行干燥。在細(xì)粉分離器收集灰塵后，大多數(shù)固體顆粒返回到流化床循環(huán)。高活性抗氧化劑（液體反硝化添加劑水或濕固體反硝化添加劑作為吸收劑，混合并噴入Ca（OH）2床），Ca 無NOX和氮吸收（OH）2三相達(dá)到反硝化反應(yīng)的目的，實現(xiàn)二氧化硫和氮氧化物的全面清除。與傳統(tǒng)的石灰石—石膏脫硫裝置相比，干法煙氣技術(shù)具有系統(tǒng)操作簡單，工程投資少，運行成本低，占地面積小的特點。它具有吸附劑回收率高，氣固接觸時間長，控制靈活，無廢水產(chǎn)生的優(yōu)點。然而，干法煙氣技術(shù)的最大缺點是脫硫副產(chǎn)物難以被使用，脫硫效率僅為約90%。很難達(dá)到濕法脫硫的效率，這給該技術(shù)的推廣應(yīng)用帶來了一些困難。

4 結(jié)語

火力發(fā)電廠煙氣的脫硫和脫硝可以大大改善空氣質(zhì)量。在煙氣處理中，應(yīng)綜合采用各種處理技術(shù)，提高火電廠煙氣脫硫脫硝效率，提高火電廠的生產(chǎn)和運行效率，降低運行成本。