燃煤電廠煙氣同時脫硫脫硝技術概況

王曉

摘 ?要：煙氣同時脫硫脫硝技術是控制煙氣中 SO2 和 NOx 最為有效的途徑之一，其中部分方法還能做到同時脫除汞等污染物，符合我國現有國情，是目前我國環境保護工作中一個令人關注的重要課題，而且還具有較大的市場空間。雖然目前上述各個方法均有各自的優點與特色，但是仍有不少可以提高與研究的地方，并且這些技術距離真正的工業化生產還有很長的路要走。我們應該針對一些工藝存在的缺點，早日開發出相關的成熟工藝，這將對我國的大氣污染和環境保護有巨大的意義。基于此， 本文就針對燃煤電廠煙氣同時脫硫脫硝技術進行分析。

關鍵詞：燃煤電廠;煙氣;同時脫硫脫硝技術;概況

1 典型的煙氣同時脫硫脫硝技術

當前國內外廣泛使用的同時脫硫脫硝技術是 Wet-FGD+SCR 組合技術，就是濕式煙氣脫硫（Wet-FGD）和 NH3 選擇性催化還原（SCR）技術脫硝的組合。

濕式煙氣脫硫是利用堿性漿液或溶液作吸收劑，與 SO2 反應生成硫酸鹽產物以除去 SOx。其中以石灰石或石灰為吸收劑的強制氧化濕式脫硫方式是目前使用最廣泛的脫硫技術，其工藝特點是脫硫效率高于 90%，吸收劑利用率可超過90%。其缺點也是很明顯的：工程龐大，初投資和運行費用高，易形成二次污染。

NH3 選擇性催化還原脫硝是在含氧氣氛中利用催化劑將煙氣中NOx 經氨還原為N2 和水。在反應溫度為300～450℃時， 脫硝率可達 70%～90%。該技術成熟可靠，目前在全球范圍尤其是發達國家應用廣泛，但該工藝設備投資大，需預熱處理煙氣，催化劑昂貴且使用壽命短，同時存在氨泄漏、設備易腐蝕等問題。HC-SCR 及低溫 SCR 工藝是該技術改良的重點。HC-SCR 脫硝技術是以有機化合物如甲烷、丙烯、丙烷及辛烷等代替氨作為還原劑，克服了 NH3-SCR 技術的氨泄漏、設備腐蝕等不足，并可減少副產物 CO 的生成。低溫 SCR 工藝的反應溫度為 150～250℃，克服了常規 SCR 工藝中需預熱處理煙氣的缺點，降低了運行費用。目前開發的 CuO/活性炭催化劑在 125～250℃時脫硝率可達 90%，V2O5/活性炭催化劑在150～250℃時脫硝率可達 92%，且抗 SO2 中毒能力強。

2 煙氣同時脫硫脫硝技術

2.1等離子法

電子束照射法電子束法是利用電子加速器產生的強氧化性等離子體來氧化煙氣中的 SO2 和 NOx 等污染物，煙氣中的 SO2 和 NOx 被該高能電子氧化后，與水蒸氣反應生成霧狀的H2SO4和HNO3，并與注入的NH3發生反應，得到NH4SO4和NH4NO3以達到凈化煙氣的目的。該方法具有較高的脫硫、脫硝效率， 對煤種和煙氣量的變化有較好的適應性，可達到 90%以上的脫硫效率和 80%以上的脫硝效率[2]，并且副產物也可以作為肥料使用，但是該法的核心設備功率大、價格昂貴并且設備穩定性仍需進一步提高，這些因素限制了該方法的發展。

2.2脈沖電暈等離子體技術

脈沖電暈等離子體技術的發展是基于電子束照射法的。該法和電子束法均屬于等離子體法，但與其不同的是，脈沖電暈法利用高壓脈沖電源放電獲得活化電子，利用活化電子來獲得非平衡等離子體，即產生大量的高能電子和 O、OH 等活性自由基，進而對工業廢氣中的氣體分子進行氧化、降解等反應，使污染物轉化;再將氨注入反應器中，產生硫銨、硝銨等物質以達到脫硫脫硝的目的。顯著提高了 SO2 和 NOx 的脫除率以及除塵效率，進而實現脫硫脫硝和除塵一體化[3]。由于并沒有使用電子加速器，所以不會有因其產生的不良因素。

2.3活性炭吸附法

活性炭吸收同時脫硫脫硝工藝是日本率先研究的一種干式固相吸收并再生的工藝。該工藝主要由吸附、解吸和回收三部分組成。該法脫除機理為：

煙氣中的 SO2 在脫硫塔中被活性炭吸附，并在吸附狀態中被催化氧化為吸附態硫酸，隨著脫硫塔中的活性炭一起被送入分離塔，反應式如下：

2SO2+O2+2H2O→2H2SO4

脫除 SO2 的煙氣將被送入脫硝塔中，在活性炭的催化作用下 NOx 與NH3 在塔中反應生成 N2：

4NO+O2+4NH3→4N2+6H2O

2.4半干法同時脫硫脫硝技術

進行的半干法的脫硫脫硝技術，就是將尿素溶液溶解至漿料筒內，并配制成一定的濃度，通過離心泵輸送至噴動床頂部的霧化噴嘴，噴出的霧狀液滴會附著在床內循環運動的剛玉球上，并在剛玉球表面形成液膜，一方面尿素液膜吸收模擬煙氣中的 SO2、NOx，另一方面模擬煙氣的熱量蒸發尿素液膜水分使之固化于剛玉球表面。剛玉球間的無規則碰撞使其表面干態物質脫落，新的尿素液滴則會繼續附著在其表面上。模擬煙氣脫除 SO2、NOx 后自上部經旋風分離器捕集粉塵后排空。該方法在一定的操作條件下可獲得 85%以上的脫硫效率和 70%以上的脫硝效率。

2.5電化學法

采用電化學法同時脫硫脫硝有兩種模式：一種是內電池模式（直接法），煙氣中的組分直接在電池液中被吸收及在電極反應中被轉化;另一種是外電池模式（間接法），煙氣中的組分在與電池分設的吸收器中用氧化還原中介劑吸收并轉化，吸收液在電池中進行電化學再生，工業應用一般是兩種模式的組合。

工藝是內電池和外電池模式的組合。采用外電池模式以二連亞硫酸鹽為氧化還原中介劑，將 NOx 還原為 N2 和 N2O，二連亞硫酸鹽被氧化成 SO 2-，經電化學還原而重復使用。采用內電池模式將 SO2吸收在電池液中，并在電極反應中氧化為硫酸，在此反應過程中可得到質量分數為 40%的硫酸。

3 結語

綜上所述，我國最主要的能源來源方式為煤炭燃燒，而煤炭燃燒就會產生大量例如 O2 和 NOx 等的污染物，造成了巨大的環境污染及經濟損失。自 20 世紀起，有著多年的污染物控制技術經驗的西方發達國家開始對煙氣同時脫硫脫硝的研究。而我國對這項技術的研究起步較晚，主要研究的是濕法脫硫，但是隨著新的環保措施的出臺，煙氣同時脫硫脫硝技術已經逐漸得到重視。

參考文獻

[1]陳寶玉.燃煤電廠煙氣同時脫硫脫硝工藝的技術經濟評價研究[D].重慶大學，2009.

[2]鞏夢丹，尹華強.燃煤電廠鍋爐煙氣脫硫脫硝技術及展望[J].熱電技術，2013（2）：1-4.