脱硫脱硝一体化研究进展

脱硫脱硝一体化研究进展

赵海峰  ,元鹏云

内蒙古京能电力检修有限公司  内蒙古自治区呼和浩特   011500

摘 要：随着国家环保法规的逐渐严格，对工业烟气脱硫以后，对其再进行脱硝和其他多污染物脱除是种必然趋势。而如果采取分级治理方式，即针对不同污染物加装不同的去除装置显然是不合理的，因为这种分级治理的方式存在投资、运行费用高、占地面积大和烟气系统复杂等缺点。而如果能够仅在同一个烟气治理设备中，将SO2，NOx，甚至包括二噁英以及其他重金属等污染物全部同时脱除，就避免了上述分级治理的缺点。因此，开发经济高效、简单可靠的脱硫脱硝一体化技术对我国工业烟气治理有着极为重要的意义。

关键词：湿式氨法；活性碳法；脱硫脱硝

前言

　　我国经济和工业化进程的不断发展，大气污染物排放的问题日益突出。在排放的大气污染物当中，对生态环境和公众健康影响最为严重的有SO2，NOx，二噁英以及工业废气中掺杂的多种重金属等。其中SO2和NOx是酸雨的前体物，NOx还是光化学烟雾的前体物，二噁英以及重金属有严重的致毒致癌作用。而且这些大气污染物的排放量正在逐年增加。据中国环境科学研究院、清华大学等单位在2011年研究结果表明：单由SO2一项导致的酸雨污染，每年给我国造成的经济损失超过1100亿元；整个大气污染造成的损失，每年约占中国GDP总量的2％～3％。我国SO2和NOx的排放主要是来自于燃煤电厂的锅炉废气和钢铁冶金行业的烧结烟气。目前，火电厂烟气脱硫已取得了较大改观，国家“十二五”要求电厂开始对烟气进行脱硝，2015年前后80%的电厂将加装脱硝装置，从而实现“十二五”期间SO2减排8%，NOx减排10%的整体目标。火电厂烟气脱硫主要应用湿式石灰石-石膏法，脱硝主要选用的是选择性催化还原（SCR法）工艺，在两种技术日趋成熟、火电厂烟气排放达标的背景下，钢铁冶金行业的烟气治理与减排压力正日益增大，也将成为国内工业烟气治理的下一个重点。

一、湿式氨法脱硫脱硝一体化工艺

二、　　湿式氨法脱硫技术十分适合于钢铁联合企业，因为钢厂中焦炉煤气中废氨水可以作为脱硫的吸收剂，直接打入到湿式脱硫塔里，参与吸收反应，同时脱硫产物硫胺可以用作化肥。这样可将烧结烟气脱硫和焦化脱氨结合，达到以废治废、产物综合利用、发展循环经济的目的。同时也能省去了湿式石灰石-石膏法对脱硫剂石灰石的购买，运输等问题，因此是烧结烟气治理的首选方案。目前，在国内武汉的都市环保和北京中冶设备研究设计院对钢厂冶金烧结烟气的氨法脱硫工艺研究的较多，尤其北京中冶设备研究设计院在湿式氨法脱硫方面获得了多项专利和工程奖。该院现在正在成熟的氨法脱硫工艺的基础上，开发脱硫脱硝一体化技术及脱硝副产物可回收利用工艺。该工艺按照氧化吸收的思路进行，即在湿式洗涤塔前或烟道的局部，加装一层氧化喷淋区，烟气在进塔之前，先完成氧化阶段的反应，其中NO氧化为更易溶的NOx，然后再在后续的湿式洗涤中，被氨水固定吸收为NH4NO3，而SO2则更多的被氧化吸收为（NH4）2SO4。

三、　1.1碳质材料吸附法

四、        碳材料吸附法的应用原理为固体吸附作用，主要利用活性炭等固体材料的吸附性质，与燃煤烟气充分混合，吸附并脱离其中的硫化物和氮氧化物。根据吸附材料的不同，主要使用的技术有活性炭吸附法、氧化铜吸附脱硫脱硝法以及r-氧化铝吸附法等。其中活性炭吸附法具有较高的脱硫率，通常情况下能够达到98%，而在100~200℃范围内的脱硝率能够得到80%。使用活性炭进行脱硫脱硝处理时可以避免二次污染，且吸附剂来源广泛，能够有效去除废气中的氟化氢、氯化氢、砷、汞等污染物，但脱硝处理存在一定的温度限制。氧化铜吸附脱硫脱硝法主要使用氧化铜复合物作为吸附剂，包括CuO-SiO2、CuO-Al2O3等，其对硫化物与氮氧化物的吸附作用需要保持较高的温度，在温度达到700摄氏度左右时，吸附效果达到最佳，同时也具有极高的除尘效果[1]。

五、1.2气固催化脱硫脱硝技术

六、　　此类技术主要运用化学催化剂来帮助硫化物和氮氧化物进行反应，通过促进还原反应来生成无害物质，从而达到电厂脱硫脱硝的处理效果。该技术根据催化剂使用的不同，在实际脱硫脱硝的效果上也存在着差异。选择性催化还原法是其主要的技术原理，针对二氧化硫和氮氧化物能够有效脱除，相关开发的工艺有snox工艺和desonox工艺。其中snox工艺主要针对二氧化硫进行氧化处理，将其转化为三氧化硫并制成硫酸进行回收，同时还能够利用选择性催化还原来去除氮氧化物，能够有效去除燃煤烟气中的硫、硝等颗粒物。desonox工艺对此进行了升级，能够将一氧化碳等未燃烧的烃类物质转化为二氧化碳和水，具有更好的脱硫脱硝作用，且技术简单，处理成本较低，能够广泛应用于燃煤电厂的废气处理。

七、1.3吸收剂喷射技术

八、　　吸收剂喷射技术主要利用吸收剂来与硫化物和氮氧化物进行反应结合，从而实现脱硫脱硝的处理效果。在实际应用过程中，该技术也会受到烟气中硫、硝的含量以及气体温度影响，其处理效果与气体中有害物质的含量正相关，常用的工艺包括炉膛石灰（石）/尿素喷射工艺和整体干式排放控制工艺。前者主要运用选择非催化还原的技术原理，结合钙基和氨类物质进行吸收反应，能够有效中和硫化物和氮氧化物[2]。后者采用下置式燃烧器，通过缺氧燃烧来抑制氮氧化物的产生，通常情况下可减少50%~70%的氮氧化物生产，适用于旧型号的中小燃烧机组。

九、2电厂脱硫脱硝一体化技术的发展

十、2.1脱硫脱硝一体化工艺研究现状

十一、　　在现如今科学技术高度发展的时代，针对燃煤电厂废气的脱硫脱硝技术也有着众多选择，而相关技术的研究不仅需要注重提高脱硫脱硝效果，还需要保证技术的适用性和经济效益。部分工艺技术有着可观的处理效果，但工艺流程较为复杂，且成本较高，或对脱硫脱硝的处理条件有一定要求，因此也导致了技术适用性的降低。还有部分工艺技术在脱硫脱硝过程中，虽然有效减少了硫化物和氮氧化物的含量，但同时也产生了其他有害的副产物，如果未有效收集处理，则同样也会对环境产生污染，违背了脱硫脱硝处理的初心。因此，现阶段的技术研究也需要针对相关成本控制和二次污染问题进行探索，对现有技术不断升级与改进，从而实现脱硫脱硝一体化工艺的全面推广。

十二、2.2吸附法脱硫脱硝工艺的发展

十三、        在未来的发展中，该方法也主要针对材料和温度问题进行突破，从而使该工艺技术具有更高的适用性。材料学中对新型吸附材料的研究有r-氧化铝等，该材料能够在吸收氮氧化物后经过加热重新释放，因此可以循环送回燃烧炉中，使内部的氮氧化物维持在饱和平衡状态，以此来抑制新的氮氧化物生产，减少燃煤产生的氮氧化物总量。在此基础上，通过多种吸附材料的配合使用也能够有效提高吸附法脱硫脱硝工艺的整体适用性，如活性炭与氧化铜的混合应用，可有效增加吸附材料的应用温度范围，再配合一步法干式洗涤，能够去除燃煤烟气中99%的硫化物和氮氧化物，全面提升脱硫脱硝处理效果。

十四、        [1]刘翔.燃煤电厂烟气脱硫脱硝一体化技术发展趋势[J].中国石油和化工标准与质量,2021,41(17):159-160.

十五、        [2]安恩政,何仙平.探究电厂锅炉脱硫脱硝及烟气除尘技术[J].天津化工,2021,35(01):83-85.