煙氣脫硫脫硝技術的現狀與發展探討

蘇 新

（安徽皖欣環境工程有限公司，安徽 合肥 230601）

我國工業化進程正在不斷推進，隨之而來造成的環境污染問題也日益嚴重，尤其是大氣污染，所造成的全球變暖已經是人類需要共同關注的話題，這不僅僅是環境問題，更威脅到人類的生存。一些工業企業的燃料燃燒產生的廢氣，包含大量氮氧化物和硫化物，它們是造成大氣污染的主要原因之一。因此，開發新能源、發展新技術以減少大氣污染迫在眉睫。

1 煙氣脫硫脫硝技術的重要意義

近年來，我國的空氣質量問題較為嚴重，很多地區都出現了霧霾天氣，這對于人們的生活質量和健康都造成了很大的影響。根據霧霾的調查數據顯示，硝酸鹽和二次硫酸是霧霾中占比較大的兩種污染物，這兩種污染物通常情況下主要由二氧化硫、氮氧化物等反應形成，二氧化硫、氮氧化物等物質的主要的來源是工業煤煙的排放。二氧化硫的來源較為廣泛，一旦排放超標，會對人體造成很大的傷害，如二氧化硫會進入人體的呼吸道或毛孔，使人們產生惡心、嘔吐等刺激情況。同時，二氧化硫和氮氧化物也是造成酸雨、溫室效應等情況的主要原因，很大程度上威脅到人類賴以生存的自然環境。脫硫脫硝技術是有效解決煙氣中污染物對空氣污染的有效方式，脫硫可以脫去煙氣中的二氧化硫產物，脫硝則是脫去煙氣中的氮氧化物，這兩種氣體物質的有效脫除，對于環境是非常有利的。所以，脫硫脫硝技術的使用和發展滿足了社會的需要，對于企業來說，企業要想得到長久的發展就需要自覺承擔社會責任，不斷更新自己的設備，加大脫硫脫硝技術的應用，進一步推進保護環境工作。對于國家來說，指導并監督企業應用脫硫脫硝技術是促進工業可持續發展的重要手段，也是實現環境保護的重要方式。煙氣脫硫脫硝技術有效地保護了自然環境，響應了環保的號召，對于實現環境和資源經濟的可持續發展有重要的推進作用和意義。

2 煙氣脫硫技術現狀

2.1 氨法脫硫

氨法脫硫在煙氣的濕法脫硫技術中較為常見，是有效實現煙氣脫硫的途徑之一。氨法脫硫技術主要通過氨水吸收劑與煙氣中的二氧化硫進行反應，從而實現脫硫。據相關數據統計，使用氨法脫硫技術進行煙氣脫硫時，可以實現高達97%的脫硫率，并且該技術的氨水作為吸收劑運用時利用率較高，消耗能源較少，氨法脫硫技術應用后的產物可以作為農產品所需的肥料。雖然使用氨法脫硫技術可以適用于我國現有的需求特點，但是仍然存在一些缺點和不足，如在使用這一方法時無法對廢氣進行徹底凈化，在運行過程中還會產生其它的污染大氣的物質，雖然氨法脫硫的產物可以用作肥料，但由于肥料的銷售情況不穩定，在市場上也受到很多因素的影響，因此導致氨法脫硫技術的利潤會有一定波動，無法得到保障[1]。

2.2 石灰石脫硫

石灰石脫硫法也是在煙氣脫硫技術中常用的一種方式，石灰石脫硫法主要是應用石灰石與石膏的濕法脫硫，利用碳酸鈣等固體物質，在其形成料漿之后應用于煙氣脫硫技術當中，主要過程是將堿性料漿和煙氣發生作用和反應，煙氣中的硫化物質有效地溶于水，在與碳酸鈣的漿液接觸后形成亞硫酸鈣。該技術可以達到95%-99%的脫硫率，效率較高，穩定性較好，并且在這一強氧化反應的過程中，石膏作為石灰石脫硫法的產物之一，可以應用在很多領域，但如何處理大量的石膏也是需要重點解決的問題。使用石灰石脫硫法既能夠有效地防止空氣污染，又能夠使產物在恰當的處理方式下得到應用。

2.3 SDS干法脫硫

SDS脫硫是利用脫硫劑（NaHCO3）超細粉與煙氣充分混合、接觸，在催化劑和促進劑的作用下，與煙氣中SO2快速反應（如圖1所示）。在反應器、煙道及布袋除塵器內，脫硫劑超細粉一直與煙氣中的SO2發生反應。反應快速、充分，在2秒內即可生產副產物Na2SO4。通過布袋回收副產物，作為化工產品加以利用。

圖1 SDS干法脫硫技術流程圖

2.4 半干法脫硫

半干法脫硫采用石灰作為脫硫吸收劑，將石灰研磨成細粉狀，與水混合攪拌成吸收漿液，石灰粉經消化處理后加水制成吸收劑漿液。在吸收塔內，吸收漿液與煙氣接觸混合，煙氣中的二氧化硫與漿液中的氫氧化鈣進行化學反應從而被脫除。干粉狀的脫硫產物進入布袋除塵器后，進行凈化除塵，除塵后的凈煙氣滿足大氣排放要求，可以經由風機抽引送到煙囪，排入大氣。該法脫硫過程無廢水排放，脫硫副產品呈干態。但脫硫后除塵負荷大大增加，煙塵特性改變大，煙道磨損增加，除塵難度加大，投資和運行費用增加。

3 煙氣脫硝技術現狀

3.1 低氮燃燒技術

脫硝技術一般可以應用于物質燃燒的每個階段當中，在物質燃燒前進行脫硝所需成本較高，所以一般不在燃燒前進行脫硝，在物質燃燒中進行脫硝的方法就是低氮燃燒，低氮燃燒技術分為空氣分級燃燒技術和煙氣再循環技術。低氮燃燒主要的工作原理是通過對燃燒條件的改變，進而改變燃燒過程中生成的產物，減少氮氧化物的排放量，降低空氣污染。低氮燃燒會改變空氣的成分和混合方式，降低空氣的含量，從而控制燃燒過程中的溫度，進而減少污染物的形成。這種方法在煙氣脫硝技術中較為常見，使用成本也較低。但該技術也有較大不足，如脫硝率較低，燃料沒有充分燃燒以及對未完全燃燒的產物處理較為困難等，影響脫硝的效率。

3.2 選擇性非催化還原技術

選擇性非催化還原技術主要是在燃燒后使用，在使用選擇性非催化還原技術時，必須要在800攝氏度至1 000攝氏度的高溫下進行，使煙氣中的氮氧化物與氨類化合物充分發生反應，生成氮氣，減少煙氣中的氮元素的含量，進而減少煙氣中氮氧化物的排放量，并且在高溫下進行反應可以保證物質的活化反應，減少使用催化劑，較好地控制氮氧化物與氨類化合物發生反應的程度，這一方法的操作較為簡單，應用成本也比較低，但是其脫硝效率只有30%左右，脫硝率過低，容易造成二次污染，這一方法還有待改進[2]。

3.3 選擇性催化還原技術

選擇性催化還原技術也是在燃燒后進行的方法之一，其主要工作原理是在煙氣中的氮氧化物與氨進行反應的過程中使用催化劑，產生水和氮氣，使用這一方法的脫硝率較高，大概在90%左右，但是這一方法需要使反應環境嚴格控制在300攝氏度至400攝氏度之間。選擇性催化還原技術在脫硝時效率較高，被應用的較為廣泛。

4 同時脫硫脫硝技術現狀

4.1 干式脫硫脫硝技術

干式脫硫脫硝技術中較為常見的方法是電子束照射法。電子束照射法是目前較為典型、應用較廣泛的同時脫硫脫硝技術，是一種堿性噴霧的干燥法，這種方法主要是在煙氣進入到反應器之后，加入氨氣，并使用電子加速器誘發電子束照射反應器中的煙氣，使氧、水蒸氣等分子激發出高能的自由基，通過這些自由基使煙氣中的氮氧化物和硫化物在短時間內就可以被氧化，在反應器中和氨氣反應形成硝酸銨和硫酸銨化肥。使用這一技術既可以同時實現脫硫、脫硝，又可以保證脫硫脫硝的高效率，并且產物可以用作化肥，有效實現資源再利用，保護環境的同時實現資源可持續發展[3]。

4.2 濕式脫硫脫硝技術

濕式脫硫脫硝技術中主要有氯酸氧化技術和配合吸收技術，氯酸氧化技術主要用來脫去煙氣中的二氧化硫和氮氧化物，通過氧化吸收塔和堿式吸收塔兩部分進行工作，其中氧化吸收塔主要是對于二氧化硫和一氧化氮以及一些有毒金屬進行處理，堿式吸收塔主要用來對其他殘余的酸性氣體進行處理，使用時還需要配合氫氧化鈉作為吸收劑。配合吸收法是指金屬螯合物在中性或堿性環境中配合亞鐵離子，形成新的螯合物，這種螯合物可以吸收一氧化氮形成新的作物，再配合一氧化氮溶解之后的其他污染氣體，但這一技術還處在初級發展階段，應用率不太高。

5 煙氣脫硫脫硝技術發展前景

5.1 炭基新型催化技術

催化技術是一種新型的技術，經研究數據表明，使用炭基新型催化技術可以有效地提高對污染物處理的效率，很大程度地改善環境的質量問題。炭基新型催化技術是一種較為清潔、高效的煙氣脫硫脫硝處理技術。活性炭具有很多的優勢使其可以成為煙氣脫硫脫硝的重要材料之一，如穩定性高、孔隙結構大等，活性炭的獲取方法也較為方便，可應用的范圍比較廣，并且一般應用活性炭處理污染物不會出現二次污染的問題。相關專家通過對目前脫硫脫硝技術中存在的問題進行實驗總結發現，炭基新型催化技術可以利用在活性炭上負載一些稀土金屬或者改變活性炭的化學性質等方式，來完成脫硫脫硝工作，是一種新型煙氣中脫硫脫硝的技術。炭基新型催化技術一般是在低溫下進行，使用此方法將活性炭進行特殊處理后改變活性炭本身的活性位點和物理屬性，將活性炭的吸附功能改為主要催化的功能，通過這一方式可以大大提高脫硫脫硝的效率。當然，現在仍然存在一些工廠操作不合規的現象，使用一些劣質的高硫煤，不充分燃燒等行為使其產生的污染物種類較多，致使在脫硫脫硝工作中難度較大。所以在煙氣脫硫脫硝工作中要結合實際情況，科學合理地選擇可行的方法，以達到最高效率的脫硝脫硫，解決空氣污染問題[4]。

5.2 改性海水法

在現階段的脫硫脫硝技術中，針對船舶尾氣的脫硫脫硝方法可以采用海水法，但是這種方法只能更好地適用于在含硫、硝污染物濃度較低的環境中，在含硫含硝的物質濃度較高時使用這一方法的效果就不是很顯著了。對此，相關專家進行了深入研究，研究出改性海水法，這種方法主要的原理是利用電解的方法改變海水性質，形成氫氧化鈉溶液，進而提高海水的pH值。并且為了解決電解海水所需要大量的電量作為支撐的問題，還將海水與氫氧化鎂進行混合，改進這一方法，提高海水的堿性，但由于氫氧化鎂在船舶當中不是常用的物質，在運行過程中也不方便隨時攜帶，所以這一方法也存在一定的局限性，需要進一步研究突破。

6 結論

綜上所述，煙氣中的硫化物和氮氧化物對于環境的污染十分嚴重，煙氣脫硫脫硝技術是解決這一問題的關鍵。目前所廣泛使用的脫硫脫硝技術在應用過程中有效地改善了其產物對于空氣污染的程度，但仍存在一定的不足和需要改進的地方，相關專家正在針對其中存在的問題進一步探究，已經發現脫硫脫硝效率更高的技術，相關部門應加大研究力度，不斷深入煙氣脫硫脫硝技術，爭取實現更高效率地脫硫脫硝，最大程度地避免環境污染問題，促進全社會的綠色可持續發展。