煙氣同時脫硫脫硝一體化技術研究

鄧連超

航天環境工程有限公司 天津 300450

人類活動例如化石燃料如煤炭的使用、硝酸的制備及利用等產生了大量的NO、NO2tul。NOx的危害極大，能造成酸雨等惡劣氣候天氣。其次，NO還會絡合血液中的血紅細胞，減弱血液的送氧功能，使人產生頭暈目眩的感覺。長期在NO含量高的環境下生活和工作，細胞的分裂和信息的遺傳會發生變異，使人患有癌癥的幾率增大。在空氣中，NO很容易被氧化，生成NO2。NO2會與水反應，使空氣中硝酸含量的增多而造成酸雨，NO2還會與其他物質混合造成光化學煙霧。另外，人體吸入NO2后，NO2會破壞肺細胞和支氣管細胞，造成器官的損傷或衰竭，嚴重情況下造成死亡。

1 燃煤煙氣脫硫脫硝一體化技術

煙氣脫硫脫硝一體化指的是在一個設備中同時實現脫硫和脫硝的目的。目前，國際和國內都在進行大量的研究。雖然研制成功了多種一體化吸收裝置，但離大規模工業化仍有很大距離。現階段主要的研究集中于研發或者中試實驗。一體化脫硫脫硝根據吸收方式的差異分為：干法、輻射法和濕法[1]。

1.1 干法煙氣脫硫脫硝一體化技術

（1）CuO脫硫脫硝一體化工藝。該工藝的吸收劑為活性氧化銅，常用的有CuO/A1203和CuO/SiO2。吸收劑中氧化銅含量大約為4-6%。該工藝在300-450°C的區間內進行，分兩步進行脫硫脫硝：①吸附器中反應。包括氧化銅脫硫反應；氧化銅、硫酸銅脫硝反應。②再生器中再生。利用H2或者CH4作還原劑，還原硫酸銅變為Cu或Cu2S，繼續氧化得到CuO重新利用，再生過程中生成的二氧化硫吸收制酸。該方法脫除率高，能夠實現脫硫率90%以上，脫硝率在80%左右且無二次污染。但是，該法要求的溫度高，必須添加加熱器，且吸附劑的制備成本高，所以投資運行成本較大。探索效率高、制造成本低的活性劑是該法的關鍵。

（2）NOxSO工藝。NOxSO工藝是一種干式吸附可再生技術。該法吸收劑為高比表面積球形氧化鋁顆粒。在該顆粒表面浸透碳酸鈉，然后通過吸附、再生等工藝流程來完成脫硫脫硝。該工藝特別適合用于中、高硫煤燃煤鍋爐的廢氣處理，脫硫率在97%以上，脫硝率在70%左右。該法的缺點是設備體積大，電耗大，投資成本過高。

（3）SNRB工藝。該工藝在高溫條件下完成脫硫脫硝除塵一體操作。其利用一個集塵室一同脫硫脫硝除塵，有效的減小了設備體積，降低了占地面積和成本。該方法在合適的吸收劑和反應溫度下，脫硝率能夠達到90%；脫硫率可達到90%左右；除塵效率能高達99.89%。其缺點是反應溫度高，要求集塵室的制作材料必須為特殊的能耐高溫的[2]。

1.2 高能輻射膚硫脫硝一體化技術

（1）脈沖電畢等離子體法是在80年代開發出的工藝。通過使用高能電子束，活化煙氣中的O2等分子，產生具有催化作用的強氧化性自由基團，生成產物硫酸和硝酸。然后再利用添加劑與酸中和生成鹽而將氮氧化物和二氧化硫脫除下來。該法能夠同時完成脫硫脫硝，成本低，不產生二次污染，同時生成的副產品硫酸銨和硝酸銨可以作農用復合肥繼續使用

（2）電子束照射法電子束照射法的原理是利用高能電子束照射產生活性基團來幫助脫除氮氧化物和二氧化硫.該法的脫除率主要受到吸收劑量和溫度的影響。在條件合適的情況下，能夠實現大于90%的脫硫率，高于80%的脫硝效率。但是該法在脫除過程中需要耗費大量電量來產生高能電子束，所以過高的運行成本限制了其工業化的推廣。

1.3 濕法煙氣脫硫脫硝一體化技術

目前，火電廠脫硫主要采用濕法，濕法脫硫技術成熟，脫除率高，工業應用廣泛。但是，對于煙氣脫硝而言，NO很難溶于水。所以，該技術在脫除過程中往往需要轉化NO，將NO變為更易溶于水的氮氧化物；或者在過程中使用相轉移催化劑來增大NO的溶解度。

（1）氨法。氨法脫硫脫硝一體化技術使用的吸收劑為廢氨水，利用廢氨水與二氧化硫反應，生成的硫酸銨可回收利用做化肥使用。同時，氨氣也是氮氧化物的還原劑。但是該法存在嚴重的氨逃逸問題。

（2）絡合吸收法。絡合吸收法脫硫脫硝一體化工藝是在脫除過程中加入鐵或鈷的螯合物，通過NO與螯合物的絡合形成絡合物來實現脫硝；脫硝過程中產生的絡合物能夠與亞硫酸根、亞硫酸氫根生成N-S化合物等，加速了二氧化硫的溶解，從而完成了脫硫。該法的優點是能夠實現脫硫脫硝一體化，但是，螯合劑的再生困難，成本高，使用過程中的安全等問題難以解決。目前仍處在試驗階段。

（3）氧化吸收法。氧化法脫硫脫硝一體化工藝是在脫除過程中加入強氧化劑來完成脫硫脫硝的一種方法。目前常用的強氧化劑有氯酸、黃磷等。一般該工藝都分為兩個塔：氧化塔和堿液吸收塔。其優點是脫除率高。但是，該法存在著氧化劑運輸困難、性質不穩定、設備腐蝕嚴重等問題。

（4）還原吸收法。該法是一種通過使用具有還原性的吸收劑來一體化脫硫脫硝的方法。還原劑有尿素、亞硫酸銨等。在還原法過程中通常會補充添加劑來增大效率。目前，濕法脫硫脫硝的探索在國內外以尿素作還原吸收劑的研究較多。尿素法具有工藝設備簡單、投資運行成本低、產物清潔無污染，生成物硫酸銨可做化肥二次使用等優點，在未來有很好的發展前景[3]。

2 結語

現在國家環保法規的逐漸嚴格，對工業煙氣脫硫以后，對其再進行脫硝和其他多污染物脫除是種必然趨勢。而如果采取分級治理方式，即針對不同污染物加裝不同的去除裝置顯然是不合理的，因為這種分級治理的方式存在投資、運行費用高、占地面積大和煙氣系統復雜等缺點。本文對煙氣進行脫硫脫硝一體化作出一些分析及探討，該法脫除率高，產物簡單，無二次污染，具有非常好的應用前景。