燃煤电厂烟气脱硫脱硝一体化技术发展趋势

燃煤电厂烟气脱硫脱硝一体化技术发展趋势

樊丹

樊丹

南通天生港发电有限公司，江苏，南通226003

[摘要]火电厂燃烧需要排放大量的氮氧化物和硫化物，这是我国当今大气污染严重的主要来源之一。如何更经济、更环保、更有效地控制燃烧电厂对外排放的氮氧化物和硫化物，是现阶段我国燃烧电厂转型的方向。电厂烟气脱硫脱硝一体化技术可以将脱硫与脱硝技术通过一个设备一同处理，本文分析了各种常见的烟气脱硫脱硝一体化技术的自身特点及其存在问题，并预测了脱硫脱硝一体化技术未来的发展趋势。

关键词:电厂烟气；脱硫脱硝一体化；发展趋势

煤炭燃烧会排放大量包括氮氧化物和硫化物等在内的酸性气体，这也是造成大气污染的主要构成成分，是造成现阶段光化学烟雾、雾霾、酸雨的主要来源。现阶段较为常用的脱硫脱硝方法一般是对煤炭燃烧后的烟气进行脱硫脱硝，我国有着众多的燃煤电厂，其脱硫脱硝技术多种多样，典型的技术方法有电子束法、湿式氨法、简易湿法、旋转喷雾干燥法等等。国外燃煤脱硝技术多选择使用催化还原技术，我国燃煤脱硫技术多选择使用低氮化物燃煤技术。现阶段单独的脱硫或脱硝技术还面临不少问题，比如，石灰石-石膏法的脱硫率还不够高，催化还原法生成的还原气面临二次污染、安全运输等。对我国电厂烟气脱硫脱硝一体化技术来说应该保存单独脱硫与脱硝技术的优点，改善单独脱硫与脱硝技术的不足。受当下雾霾的影响，我国政府愈来愈重视环保问题，走低碳经济的发展道路是符合时代的选择。

一、脱硫脱硝的原理

脱硫脱硝一体化技术将传统的脱硫与脱硝单独处理的工艺合并在一个流程内完成，同时达到脱硫脱硝的目的，如此会大幅度节省相关的费用，减少投资成本，便于运营及维护，也能降低废气物的排放，利于环保。现阶段电厂脱硫脱硝技术通常采用的技术有金属氧化物催化法、脉冲电晕法、电子束照射法、臭氧氧化法、炭基材料法等等。这些技术的本质大体相似，都是将气态的氮氧化物和硫化物经过化学反应的处理，变成固体的形态，比如最终转变为硝酸盐、硫酸盐等再重复利用到工业生产中。

二、脱硫脱硝一体化技术研究现状

1炭基材料法

炭基材质分子结构空隙较大，化学性质比较稳定，具有较高的耐酸耐碱特性，可以再次重复利用，是天然的催化剂和吸附剂。常用的炭基材料有活性半焦、活性炭纤维、活性焦及活性炭。活性焦脱硫脱氮技术起源于德国，该工艺的设备主要是活性焦流化床吸附器。通过吸附器的处理，可以将烟气中的SO2成分氧化处理，产生的SO3可以溶解于水，形成的稀硫酸气溶胶被活性焦吸附。对吸附着SO2的活性焦进行热处理，可以再次生成SO2，经过克劳斯反应就可以把硫收回来，而活性炭可以多次反复利用。活性炭吸附技术不仅能脱除SO2及NOx,还可以对烟气中的重金属、汞、烟尘粒子、微量元素、易挥发的有机物等。使用炭基材料脱硫脱硝技术投资成本较小，工艺操作较简单，占用空间也较小，还能够起到很好地脱硫脱硝的作用。

2电子束法

电子束照射法发展于上世纪七十年代，其是利用电子束对烟气进行照射处理，可以脱除烟气中的NOx和SO2，并将其转化为硝酸铵和硫酸铵。其可以适应各种烟气环境，生产的副产品可以当化肥使用。而且通过电子束的照射可以大幅减少氧化反应所需的能量，且化学反应比较环保，不会再次产生废渣、废水等，综合来看该技术的脱硫率可以达到80%，脱硝率可以达到20%。

3脉冲电晕法

脉冲电晕法是指通过对两极施加高电压，从而击穿两个电极及附近的气体，由该放电现象可以取得非热平衡等离子体。该等离子体内部分子是高能活性粒子，可以完成在一般环境下无法开展的化学反应，从而脱除烟气中的污染物。近年来脉冲电晕法的发展有了新的突破，有脱硫脱硝试验的数据表明该技术的脱硫率达90%，脱硝率达60%以上。

4金属氧化物催化法

金属氧化物催化法是指通过金属氧化物催化剂对烟气进行脱硫脱硝的技术，通常采用的催化剂有AL2O3及Cu0等。氧化铜干法的使用环境需要适宜的温度，如此会提高吸收SO2效率，吸收剂可以重复利用，且吸收温度和再生温度基本相等。该技术为了进一步增大脱硫的效率，增强耐热性能，而将氧化铜放置于多孔的载体中。虽然该技术的催化剂与烟气的接触面积很大，但是催化剂的磨损成本也很高，因此推动了移动开发床的研发和应用，如此降低了催化剂的磨损成本。其次，还有研究表明，TiO2及SnO2虽然单独没有催化效果，但是组合在一起的固溶体可以达到很好的活性，从而产生较好的协同效应。

5氯酸氧化法

氯酸氧化法是湿式工艺的一种，其脱硫和脱氧的效率很高，都能达到95%以上。氯酸钠电解可以形成氯酸，可以在氧化塔中对SO2和NO进行氧化。后续工艺会在碱式吸收塔中用NaOH和Na2S吸收掉残余的污染气体。强氧化剂的脱硫脱硝方法的催化活性高，脱硫脱硝的效率较高，但会腐蚀相应的设备，还存在着无法回收废液体或者高成本回收氧化剂及废气溶解液的难题。

6其他工艺方法

其他的工艺方法还有臭氧氧化法，其通过臭氧氧化脱除烟气中的硫和硝。金属螯合物法，其采用以石灰、粉煤灰、添加剂等基础原料的吸收剂吸附烟气中的硫和硝，但是该法的重复利用率较低，运行成本居高不下。还有近几年发展的新技术，比如光催化氧化法、液相脱硫脱硝技术等。

三、脱硫脱硝一体化技术的发展趋势

上文介绍了几中典型的脱硫脱硝技术，还有很多脱硫脱硝一体化技术并未囊括在本文中，还有一些一体化技术还没有利于应用。但从近几年来全球烟气治理技术的发展现状看，最为受重视的一体化脱除硫、硝、重金属等在内的联合一体化处理技术。随着世界各国对环保的重视，以及新技术的发展，烟气治理行业开始逐步引进工程学理论及先进技术，比如气体液化工艺、膜分离工艺、电化学工艺、催化氧化工艺等，这些工艺、技术及理论的引进，支持着烟气治理技术的发展，并促进烟气治理技术的更新换代，完善烟气综合治理体系。

每种工艺和方法都有优点和缺点，很多工艺还处于研究试验期间，在一些方面还有待进一步改善，比如投资成本过高、二次污染、能耗较大等方面。脱硫脱硝一体化技术虽然还不太成熟人，但是为净化烟气提供了新的发展思路和方向。同时，我国政府还应该制定鼓励脱硫脱硝一体化技术创新与应用的政策，引导企业进入脱硫脱硝商业技术配套行业，提高该产业的商业化运作水平，并加强对市场的监督和管理，提高该行业的内生性增长。

国外在电厂烟气治理方面的技术发展得比较早，也比较先进。脱硫脱硝一体化技术的难点在于脱硫技术发展较成熟，但是脱硝技术的发展一直比较滞后，客观上制约了脱硫脱硝技术一体化的发展速度。单独进行脱硫处理根本无法提高排放烟气的质量，因此电厂烟气治理技术的重点在于加大脱除NOx技术的研发投入。其次，一体化技术的发展不仅是技术的问题，其还是一个系统性问题，技术是根本的问题，其还需要解决投资成本过高、二次污染、废弃物难运输、能源消耗成本大、推广应用难度大等问题。因此应该统筹发展脱硫脱硝一体化技术，既要投资于适用于未来的技术，也要注重发展适用于现阶段的过渡性的脱硫脱硝技术。

参考文献

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