煙氣脫硫脫硝技術的現狀與發展

秦達飛

摘 要：煙氣中含有大量的含硫與含硝物質，這些物質會對大氣造成嚴重的污染，破壞生態環境。為了有效地解決煙氣 對環境的污染問題，需要對煙氣脫硫脫硝技術進行深入的研究與分析。本文闡述了煙氣脫硫脫硝技術的現狀，并對此技術 的未來發展趨勢進行探討。

關鍵詞：煙氣;脫硫脫硝;技術現狀

前言

隨著我國經濟的發展%在能源消費中帶來的環 境污染也越來越嚴重&其中大氣煙塵$酸雨$溫室效 應和臭氧層的破壞已成為危害人民生存的四大殺 手&燃煤煙氣所含的煙塵$二氧化硫$氮氧化物等有 害物質是造成大氣污染$酸雨和溫室效應的主要根 源&我國南方及西南部地區相當一大片地域頻繁發 生酸雨和酸霧的災害&cddd年全國環境狀況公報表 明在統計的 eef個城市中%gehij的城市超過國家 空氣質量二級標準%其中超過三級標準的有 kkc個 城市%占監測城市的eehkj&我國煤炭儲量豐富%每 年的產量超過 kd億 G&我國燃煤取得的能量達到能 源總量的lij以上%而且這種能源結構在近年不會 改變&與此同時燃煤煙氣中排放的二氧化硫和氮氧 化物占全國總排放量的mdj&因此在我國對燃煤煙 氣進行脫硫脫硝是刻不容緩的任務&

1 聯合脫硫脫硝技術分析

當前發電廠使用較為廣泛的脫硫脫硝技術就是聯合脫硫脫硝工 藝，因為選擇的 SCR 以及 FGD 工藝能夠互相獨立，大都能夠達到 對 NOx 以及 SO2 脫硫效果。

1.1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 NOx。一般而言，石灰、石灰石脫硫體系所用的濕式工藝，但是， SCR 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。

1.2 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。[3] 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。

2煙氣脫硝技術現狀

造成大氣污染的主要排放物之一就是氮氧化物，這一物 質會造成酸雨等污染現象。脫硝技術可以應用于物質燃燒過 程中的各個階段。針對燃燒前的脫硝方法一般是通過處理燃 燒物，這一過程會極大地增加脫硝成本，因此該種脫硝方法 不常用。針對燃燒過程中的脫硝方法，一般利用低氮燃燒的 手段達到脫硝的目的。而燃燒后的脫硝方法主要是 SNCR、 SCR 技術以及電子束脫硝技術等。因此在考慮脫硝成本的前 提下，可以常用以下技術進行煙氣脫硝：

（1）低氮燃燒。低氮燃燒是應用于燃燒過程中的脫硝 技術，其工作原理是通過改變燃燒的條件進而減少煙氣中的 氮氧化物的含量，最終減少排放到大氣中的污染物。在低氮 燃燒技術中還分為煙氣再循環技術與空氣分級燃燒技術等。 在應用此種方法進行脫硝時，主要會改變空氣的混合成分與 方式，導致空氣比降低，通過控制空氣混合成分控制燃燒的 溫度，并有效地減少氮氧化物的生成量。但是此項技術的脫 硝率較低，并且在降低空氣比的過程中容易出現燃料沒有完 全燃燒的問題，極大地影響了燃燒效率，對不完全燃燒后的 產物也無法妥善處理。

（2）選擇性非催化還原。SNCR 脫硝技術的應用方法為 首先必須要在高溫的環境下進行，需要控制溫度在 800 ～ 1000℃，使氨類化合物與煙氣中含有的氮氧化物進行發應， 在反應后可以生成 N2，由此可以分離出煙氣中的氮元素，直 接減少了煙氣中氮氧化物的排放，能夠有效地改善空氣質量。 由于此項技術是在高溫的條件下進行，可以避免使用催化劑 使其進行反應，并且高溫可以確保物質的活化反應。此項技 術具有操作簡便、阻力小、應用成本低等優點。但是該種方 法的脫硝率非常低，只能達到 30% 左右，在提高脫硝率的同 時其氨逃逸率也素質提高，造成環境的二次污染。

3煙氣脫硫脫硝技術的未來發展趨勢

（1）炭基新型催化技術。為了提高污染物的處理效率， 必須研發高效、清潔的煙氣處理技術，有效地改善環境質量。經過相關實驗可知，利用催化法進行煙氣脫硝脫硫可以在保 證安全的基礎上，實現高效處理。其中活性炭以其自身孔隙 結構大、穩定性高等優點多被用作煙氣脫硫脫硝的材料。同 時，應用活性炭不會出現二次污染的問題，獲取方法也較為 廣泛且便捷。相關專家利用活性炭研究了解決上述技術中存 在的一些缺點問題，主要是利用改變活性炭的化學改性或者 在活性炭上負載稀土金屬等方法，研究出了新型的煙氣脫氧 脫硝技術，便是炭基新型催化技術。此項方法主要是將活性 炭進行特殊處理后改變自身的物理屬性以及活性位點，進而 將活性炭的主要功能由吸附轉變為催化，有效地提高了脫硫 脫硝的效率，并且此種方法可以在低溫環境下進行。當前一 些燃煤電廠由于應用了劣質的高硫煤，并且沒有使其燃燒充 分，導致排放的煙氣存在含硫量高的特點，實現多種污染物 的超低排放，其難度較大。因此對煙氣排放的治理需要結合 實際情況，考慮實際因素，結合煙氣的特點選擇合適的處理 技術，并應用全局觀念綜合性、科學性的應用多種煙氣脫硫 脫硝處理技術，最終實現超低排放的目標，這一研究方向也 是未來大氣污染治理的重要內容。

（2）氯酸氧化工藝分析

該項工藝技術是在設備內部脫除煙氣中的 NOX 以及 SO2 的方法， 這項工藝所用的氧化吸收塔以及堿式吸收塔兩段不同的工藝，氧化 吸收塔所用的氧化劑主要是使用對 SO2、NO 以及有毒金屬進行氧化 處理，堿式吸收塔作為后期的工藝則使用 NaOH 以及 Na 2S 作為吸收 劑，從而對殘余的酸性氣體加以吸收。

（3）濕式配合吸收工藝分析

濕式 FGD 配合金屬螯合物工藝在中性溶液或者堿性溶液中配合 亞鐵離子，從而形成氨基羥酸亞鐵螯合物。[4] 這類螯合物通過吸收 NO 形成亞硝酰亞鐵螯合物，配合 NO 之后能夠連同溶解之后的 O2 以及 SO2 而形成 N2O和N2，連同硫酸鹽和二硫酸鹽以及 N—S 化合 物等。這類工藝需要從吸收液去除硫酸鹽、而硫酸鹽等。這一工藝 技術依然處在初級階段，其利用率相對較低。

結語

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。

參考文獻：

[1]岳濤 ， 莊德安 ， 楊明珍 ， 鄧九蘭 ， 張迎春 . 我國燃煤火電廠煙氣 脫硫脫硝技術發展現狀 [J]. 能源研究與信息 ，2008（03）：125-129.

[2]沙 乖 鳳 . 燃 煤 煙 氣 脫 硫 脫 硝 技 術 研 究 進 展 [J]. 化 學 研 究 ，2013（03）：315-321.

[3] 王旭偉 ， 鄢曉忠 ， 陳彥菲 ， 譚旦輝 . 國內外電廠燃煤鍋爐煙氣同 時脫硫脫硝技術的研究進展 [J]. 電站系統工程 ，2007（04）：5-7+39.