火力发电厂脱硫脱硝的技术发展

火力发电厂脱硫脱硝的技术发展

黄丽

黄丽

东南大学建筑设计研究院有限公司江苏南京210096

摘要：当前火电厂锅炉排放物与机动车尾气、工业废气是我国最大的三个氮氧化物排放源。其中，火电厂锅炉烟气中的硫氧化物和氮氧化物的虽然浓度不高，但总量很大。传统采用的分步脱硫脱硝技术已经得到了深入的研究和广泛的应用。脱硫脱硝一体化技术作为火电厂烟气处理技术日益受到人们的关注，本文简要介绍几种典型的联合脱硫脱硝技术和同时脱硫脱硝技术的工艺流程、特点和应用前景，并对我国火电厂烟气脱硫脱硝一体化技术的发展提出了几点建议，对实际应用具有一定参考价值。

关键词：脱硫；脱硝；一体化技术

1联合脱硫脱硝一体化技术

联合脱硫脱硝一体化技术，应用传统的烟气脱硫技术(FGD)联合选择性催化还原技术(SCR)各自独立工作，分别脱除烟气中的SO2和NOx，是将单独脱硫和脱硝技术进行整合而形成的一体化技术，通常是在脱硫装置后面加装一套脱硝装置，联合脱硫脱硝技术一般都具有较理想的脱硫脱硝效率，但这种分级治理方式仍是两个独立的工艺流程，通常采用两套装置分别进行脱硫和脱硝(有时也在同一个反应设备中完成)，存在占地面积大、流程复杂、投资和操作费用高等缺点。

1.1SNRB(SOx－NOx－ROx－BOx)烟气净化工艺

该工艺的特点是：综合运行于脉冲喷射式布袋除尘室，把脱硫、脱硝和除尘三者结合为一体。烟气中的SO2通过在布袋除尘器前的烟道内喷入钙基或钠基脱硫剂并利用布袋外表的过滤层脱除；NOx的脱除通过向烟道内喷入氨气，然后由设置在布袋内部的选择性催化还原剂(SCR)来实现，除尘则是通过布袋的自身特性完成的。在适当条件下，该法的脱硫效率和脱硝效率分别可达80%和90%。SNRB工艺由于将三种污染物的脱除集中在一个设备上，从而降低了成本和减少了占地面积。由于该工艺是在选择性催化剂脱硝之前除去SO2和颗粒物，因而减少硫酸铵在催化剂层的堵塞、磨损和中毒。

1.2活性(焦)炭法

活性炭法脱除机理为：烟气中的SO2在脱硫塔中被活性炭吸附，并被催化氧化为吸附态硫酸，随脱硫塔中活性炭一起被送入分离塔；脱去SO2的烟气将被送入第二级脱硝塔中，在活性炭的催化作用下NOx与NH3在塔中反应生成N2。在分离塔中吸附了H2SO4的活性炭在350℃下热解再生，同时释放出高浓度SO2。该法反应温度为100～200℃，SO2脱除率可达90%，NOx脱除率可达70%。活性炭的制备过程包括原料性质、炭化过程、活化条件以及活性炭担载的活性物质是影响其脱除特性的关键因素。在工艺中，活性炭的滞留时间、入口烟温、烟气流量、液NH3浓度等是影响此工艺脱硫脱硝效率的重要参数。

2同时脱硫脱硝一体化技术

同时脱硫脱硝一体化技术是应用一种技术在整个系统内同时脱除SO2和NOx的新的SOx/NOx联合脱除技术。同时脱硫脱硝技术大多处在研究阶段，尚未得到大规模工业应用。同时脱硫脱硝技术又可分为两大类：炉内燃烧过程的同时脱除技术和燃烧后烟气中的同时脱除技术。其中燃烧后烟气脱硫脱硝是今后进行大规模工业化应用的重点，典型的工艺分为干法和湿法两种。

2.1干式同时脱硫脱硝一体化技术

2.1.1高能辐射法

高能辐射法可分为电子束照射法(EBA)和脉冲电晕等离子体法(PPCP)。电子束法是利用电子加速器产生的高能等离子体氧化烟气中的SO2和NOx等气态污染物，烟气中的SO2和NOx被高能电子强烈氧化后，与水蒸气反应生成雾状的硫酸和硝酸，并与事先注入的氨发生反应，得到硫酸铵和硝酸铵，净烟气经烟囱排入大气。而脉冲电晕法则主要利用高压脉冲电源发电代替价格昂贵的加速器电子束，反应机理与电子束法一致。

2.1.2NOxSO工艺

NOxSO处理法是一种干式、可再生系统，它可脱除燃用中、高硫煤锅炉烟气中的SO2和NOx。该处理法可用于75MW或更大的电站和工业锅炉，适用于燃高硫煤的烟气脱硫脱硝。该处理过程还能生产出商业等级的硫，这是一种较畅销的副产品。对希望提高SO2和NOx脱除率的电厂和灰渣综合利用的电厂，该技术具有吸引力。

2.1.3LILAC法

LILAC法是Hokkaido电力公司和Mitubishi重工业有限公司联合开发的以增强活性石灰－飞灰化合物(LILAC)为吸收剂的同时脱硫脱硝技术。在处理箱内将消石灰和石膏与5倍于总固重的水混合制得。在小试中，将吸收剂喷射到喷雾干燥塔内能同时脱除90%的SO2和70%的NO。当SO2/NOx增加时，NOx的脱除率也大大增加。1993年该法在日本进行了示范试验，处理烟气量为10000m3/h，在Ca/S为1.5时，能脱除80%的SO2和40%的NO。LILAC法优点是没有废水排放，设备简单。但缺点是脱除效率低，需要过剩的脱除剂提高脱除效率，因而运行成本高。

2.1.4尿素法

尿素净化烟气工艺由俄罗斯门捷列夫化学工艺学院等单位联合开发，可同时去除SO2和NOx，SO2的脱除率近100%，NOx脱除率＞95%。此工艺采用的吸收液pH值为5～9，对设备无腐蚀作用；SO2、NOx的脱除率不受烟气中NOx、SO2初始浓度影响；尾气可直接排放；吸收液经处理后可回收硫酸按。但烟气处理量太小不满足工业应用的要求，此工艺还有待改进。

2.2湿法烟气同时脱硫脱硝技术

湿法烟气同时脱硫脱硝技术是加入强氧化剂将NO氧化为NO2，或者通过加入添加剂来提高NO的溶解度。主要的湿法同时脱硫脱硝工艺有氯酸氧化法、NaClO2/NaOH法、湿式合吸收法、尿素净化法等。

2.2.1WSA－SNOx工艺

烟气先经过SCR反应器，在催化剂作用下NOx被氨还原成N2，随后烟气进入改质器，SO2被催化氧化为SO3，在瀑布膜冷凝器中凝结、水合为硫酸，进一步浓缩为可销售的浓硫酸。该技术除消耗氨气外，不消耗其它化学药品，不产生废水等二次污染，具有很高的脱硝率(可达95%以上)和可靠性，运行和维护要求较低。缺点是投资费用高，副产品浓硫酸的储存及运输困难。

2.2.2氯酸氧化法

采用含有氯酸的强氧化剂氧化吸收SO2和NO，其特点是能在一套装备中对烟气同时脱硫脱硝，该工艺采用氧化吸收塔和碱式吸收塔两段工艺，脱除效率较高，同时还可以脱除有毒微量金属元素，并且与利用催化氧化原理的技术相比没有催化剂中毒、失活等问题。该工艺适用性强，对入口烟气的限制范围不高，在常温、吸收剂浓度较低时也可进行氧化吸收。但存在氯酸吸收剂难制取、对设备腐蚀性强、产生废酸等二次污染等问题。

3结束语

目前各种脱硫脱硝技术都存在着一定程度的不足,因此火力发电厂增建脱硫设施时,必须充分考虑自身原有条件,不应片面地追求高脱硫率,选择最适合自身特点的脱硫脱硝工艺。

参考文献

［1］胡勇，李秀峰．火电厂锅炉烟气脱硫脱硝协同控制技术研究进展和建议［J］．江西化工，2011(2)：27－31．

［2］葛荣良．火电厂脱硝技术与应用以及脱硫脱硝一体化发展趋势［J］．上海电力，2007(5)：458－467．

［3］宋增林，王丽萍，程璞．火电厂锅炉烟气同时脱硫脱硝技术进展［J］．热力发电，2005(2)：6－10．