火電廠脫硫脫硝除塵一體化技術(shù)研究

楊 洋

(哈爾濱鍋爐廠環(huán)保工程技術(shù)有限公司，哈爾濱 150040)

0 引 言

近年來(lái)霧霾天氣逐漸加重，出現(xiàn)這種天氣的主要原因是因?yàn)榭諝庵泻械腟O2和NOx等物質(zhì)比較多，而火電廠所排放的煙氣中大部分都是這兩種物質(zhì)，雖然濃度不是很高，但是其排放量巨大，所以嚴(yán)重影響著環(huán)境質(zhì)量。因此加強(qiáng)火電廠煙氣處理具有重要作用，脫硫脫硝一體化技術(shù)的出現(xiàn)，具有強(qiáng)大優(yōu)勢(shì)，一方面工作效率比較高，具有良好的性能，另一方面投入成本比較低，能夠?qū)崿F(xiàn)能源的循環(huán)使用，這一技術(shù)給火電廠的發(fā)展帶來(lái)新的機(jī)遇。

1 脫硫脫硝一體化技術(shù)概要

一體化工藝是指將脫硫脫硝技術(shù)合并在同一個(gè)設(shè)備中進(jìn)行。許多發(fā)達(dá)國(guó)家已開(kāi)發(fā)出多種煙氣脫硫脫硝一體化裝置，但其中能實(shí)現(xiàn)工業(yè)化應(yīng)用的較少，大部分尚處于中間試驗(yàn)階段。這些技術(shù)按照脫除機(jī)理的不同可分為兩大類：聯(lián)合脫硫脫硝技術(shù)和同時(shí)脫硫脫硝技術(shù)。特別指出，這里所提及的聯(lián)合、同時(shí)脫硫脫硝技術(shù)都是在同一個(gè)反應(yīng)設(shè)備中完成的。而二者的差異在于能否只用一種反應(yīng)劑并在不添加氨的條件下直接達(dá)到脫除的目的。聯(lián)合脫硫脫硝技術(shù)實(shí)質(zhì)上還是分兩個(gè)工藝流程分別脫除SO2和NOx，采用氨作為還原劑。而同時(shí)脫硫脫硝技術(shù)才是真正意義上的一體化脫除技術(shù)，用一種反應(yīng)劑在一個(gè)過(guò)程內(nèi)將煙氣中的SO2和NOx一并脫除。

2 火電廠煙氣聯(lián)合脫硫脫硝一體化技術(shù)探析

2.1 SNRB聯(lián)合脫硫脫硝技術(shù)

SNRB聯(lián)合脫硫脫硝技術(shù)主要是利用高溫布袋除塵器來(lái)去除排放氣體中的SO2和NOx。其優(yōu)勢(shì)是對(duì)管道的腐蝕性較小，脫硫率、脫硝率較高，具有除塵的功能，但是運(yùn)行成本較高，因此還未得到廣泛應(yīng)用。

2.2 SNOX聯(lián)合脫硫脫硝技術(shù)

SNOX聯(lián)合脫硫脫硝技術(shù)的工藝原理為利用SCR催化劑，將SO2氧化為SO3，接著與水反應(yīng)生成硫酸，從而去除SO2；NOX與NH3發(fā)生還原反應(yīng)生成N2和H2O。目前，SNOX聯(lián)合脫硫脫硝設(shè)備已投入商業(yè)使用，其適用對(duì)象廣泛，幾乎適用于任何類型的鍋爐。SNOX技術(shù)的脫硫率及脫硝率都非常高，均達(dá)到90%以上，且該技術(shù)的材料成本較低、無(wú)二次污染。然而，濃硫酸的儲(chǔ)運(yùn)問(wèn)題是制約該技術(shù)安全性和可廣泛應(yīng)用的關(guān)鍵問(wèn)題。

2.3 炭質(zhì)材料吸附技術(shù)

炭質(zhì)吸附材料主要是指活性炭和活性焦。其實(shí)，活性焦與活性炭制法相似，但前者的突出特點(diǎn)是比表面積小，強(qiáng)度高，且細(xì)孔結(jié)構(gòu)獨(dú)特，與活性炭相比具有更好的脫硫、脫硝性能。煙氣中的SO2在活性焦微孔的吸附催化作用下生成硫酸；NOx則在加氨的條件下經(jīng)活性焦的催化還原生成水和N2。該工藝主要由吸附、解吸和再生三部分組成。煙氣首先進(jìn)入活性焦吸收塔的第I段，在此SO2被脫除，流經(jīng)吸收塔的第II段時(shí)，噴入氨以除去NOx。

2.4 CuO吸附技術(shù)

CuO吸收還原法一般采用負(fù)載型的CuO作為吸收劑，常見(jiàn)的有CuO/Al2O3。該法的脫硫脫硝過(guò)程為：在煙氣中注入適量的NH3，混合后的煙氣通過(guò)裝填有CuO/Al2O3吸收劑的床層時(shí)，CuO會(huì)與SO2在氧化性氣氛中反應(yīng)生成CuSO4，而CuSO4及CuO對(duì)氨氣選擇還原NOx具有很高的催化活性。吸收飽和后的吸附劑被送去再生，再生出的SO2可通過(guò)Claus裝置進(jìn)行回收。CuO/Al2O3法的優(yōu)點(diǎn)是可聯(lián)合脫硫脫硝，不產(chǎn)生干的或濕的廢渣，沒(méi)有二次污染。該工藝能達(dá)到90%以上的SO2脫除率和75%～80%的NOx脫除率。但長(zhǎng)期運(yùn)行后，吸收劑表面會(huì)由于氧化鋁硫酸鹽化而導(dǎo)致吸附SO2能力下降，經(jīng)過(guò)多次循環(huán)之后就失去了作用，這也是至今仍沒(méi)有工業(yè)化報(bào)道的主要原因。

3 火電廠煙氣同時(shí)脫硫脫硝一體化技術(shù)探析

3.1 電子束照射法

電子束照射法，是20世紀(jì)70年代發(fā)展起來(lái)的一種利用電子束照射煙氣，將煙氣中的SO2和NOx脫除并最終轉(zhuǎn)化成硫酸銨和硝酸銨的煙氣脫除技術(shù)，其對(duì)煙氣條件有較好的適應(yīng)性，副產(chǎn)品可以用作化肥。電子束照射法使煙氣脫除過(guò)程中的氧化過(guò)程所需的能量大大減少，可以降低氧化反應(yīng)的條件，而且反應(yīng)以后不產(chǎn)生廢水、廢渣。

3.2 脈沖電暈法

所謂脈沖電暈法，是指在兩端的電極上加上高電壓，當(dāng)電極附近存在氣體介質(zhì)時(shí)，高電壓會(huì)產(chǎn)生局部擊穿，這樣就會(huì)產(chǎn)生放電現(xiàn)象，進(jìn)而獲得非熱平衡等離子體。在非熱平衡等離子體體內(nèi)，高能活性粒子的數(shù)量比較多，在普通條件下，有些化學(xué)反應(yīng)是很難進(jìn)行的，不過(guò)，通過(guò)高能活性粒子，這些化學(xué)反應(yīng)都可以實(shí)現(xiàn)，從而有效的將煙氣中蘊(yùn)含的污染物予以脫除。現(xiàn)今，在該項(xiàng)技術(shù)的研究方面，已經(jīng)取得了非常好的成果。

3.3 氯酸氧化法

通過(guò)氯酸的強(qiáng)氧化能力來(lái)吸收煙氣中的NO和SO2，該方法的特點(diǎn)是能夠利用一套設(shè)備完成整個(gè)流程，通過(guò)堿式吸收法和氧化吸收法來(lái)實(shí)施，有效地提升了脫出NO和SO2的效果，同時(shí)可以將煙氣中的有毒微量金屬元素進(jìn)行脫出，該技術(shù)優(yōu)勢(shì)在于不會(huì)產(chǎn)生催化劑失活和中毒等現(xiàn)象，適應(yīng)性比較強(qiáng)，同時(shí)對(duì)煙氣的限制范圍比較窄，在正常的環(huán)境下就可以進(jìn)行氧化吸收，但缺點(diǎn)也比較明顯，氯酸吸收劑不容易制取，對(duì)反應(yīng)設(shè)備的腐蝕性比較強(qiáng)，產(chǎn)物中的廢酸會(huì)造成二次污染等情況。

3.4 金屬氧化物催化法

金屬氧化物催化法在進(jìn)行煙氣脫硫脫硝時(shí)，通過(guò)金屬氧化劑的催化作用，有效提高脫硫脫硝的活性。這種脫硫脫硝的方法雖然脫硫率比較高，但是脫硝率差，所以還需要進(jìn)一步的研究。鑒于環(huán)保策略的要求，此種方法的脫硫脫硝率并不能達(dá)到理想的要求。目前，我國(guó)已有CuO、Al2O3等金屬氧化物，但是都無(wú)法達(dá)到較高的脫硫脫硝率，因此還需要進(jìn)一步的研究，新型的催化劑也正在研制中。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷創(chuàng)新和發(fā)展，火電廠煙氣脫硫脫硝一體化技術(shù)得到了有效的發(fā)展，同時(shí)也成為當(dāng)下煙氣污染治理的重要措施之一，但是部分技術(shù)由于水平較低，成本消耗過(guò)高，導(dǎo)致很多技術(shù)得不到有效的應(yīng)用，所以，要加大對(duì)相關(guān)技術(shù)的探究力度，解決技術(shù)中存在的缺點(diǎn)，為環(huán)境治理貢獻(xiàn)力量。