燃煤烟气脱硫脱硝一体化技术研究进展

张会军

浙江百能科技有限公司

燃煤烟气脱硫脱硝一体化技术研究进展

张会军

浙江百能科技有限公司

众所周知，二氧化硫和氮氧化物对生态环境有着十分严重的影响，会造成酸雨、雾霾等生态问题。而二氧化硫和氮氧化物的主要来源是燃煤烟气，为了生态环境安全，需要对燃煤烟气进行脱硫脱硝处理。由于脱硫脱硝一体化技术有着技术简单，成本投入少，效果好的优点，已经得到了国内外烟气控制领域专家学者的关注。本文对烟气脱硫脱硝技术研究进展进行了介绍，并对相关技术在我国的发展前景进行了分析，说明了推广燃煤烟气脱硫脱硝一体化技术的重要性。

燃煤烟气；脱硫脱硝；一体化技术；研究进展

1 前言

我国的煤炭使用量和生产量都在全球位居前列。而对于煤炭的大量的开发与利用，已经对生态环境造成了十分严重的破坏。我国的许多发电厂都是利用燃煤来进行发电的，还有许多大型的工业企业都大量的使用煤炭，所排放出的二氧化硫和氮氧化物对生态环境造成了严重的威胁，并成为了我国经济发展的制约因素。现今烟气脱硫、脱硝技术，主要分别采用石灰石石膏法脱硫和选择性催化还原法（SCR）/选择性非催化还原法（SN⁃CR）脱硝。但是存在着工艺复杂，投入资本高，占地面积较大、分别建设脱硫和脱硝装置等问题，而且副产品没有得到很好的综合利用。因此开发脱硫脱硝一体化技术有着十分重要的研究意义，目前，许多新技术已经成功地投入到使用当中，也取得了一些成果。下面对主要的脱硫脱硝一体化技术进行介绍。

2 固体吸附/再生脱硫脱硝工艺

在固体吸附（再生脱硫脱硝）工艺中，都会采用固体吸收剂或催化剂来吸收烟气中的二氧化硫和氮氧化物或发生化学反应，随后吸收剂中的硫或氮会在再生器中释放出来，从而可以循环利用吸收剂，随后将回收硫进行下一步处理，得到元素硫或硫酸等，吸收剂可重新循环使用，利用再循环或喷射氨技术在锅炉中将氮组份分解成N2和H2O。一般都是选用活性炭、CuO、分子筛、硅胶等为吸收剂。下述简要分析了炭质材料的吸附法、氧化铜吸附法脱硫脱硝工艺。

2.1 炭质材料吸附法

活性炭和活性焦是炭质吸附材料的主要组成部分，目前被广泛使用的烟道气脱硫脱硝技术中就是采用活性炭纤维进行处理，都是在常温环境下反应，主要产生硫酸、硫酸盐、硝酸、硝酸盐等可回收利用的产物。此技术的反应流程为：活性纤维的氧化活性点上会细度二氧化硫，在常温环境下烟道气中的氧气会与其发生反应生成三氧化硫，随后同水反应成为硫酸。最后，水会将硫酸吸收，并从活性炭纤维中解析。脱氮与脱硫的都是采用氧化法。在常温或稍高于常温的环境下，一氧化氮被氧化成二氧化氮，通过吸收将水与碱溶液除去。在反应过程中无需加入还原剂如氨，这样就避免了氨带来的二次污染问题，因为其对堵塞或腐蚀管道。

但是该工艺最大的缺点为富集的二氧化硫气体需要大量的炭质吸附材料。

2.2 氧化铜吸附法

氧化铜吸附法吸收还原过程一般采用负载型的CuO作吸收剂,CuO含量通常占4%～6%,在300～450℃的温度范围内,与烟气中二氧化硫发生反应,形成的CuSO4及CuO对选择性催化还原法(SCR)还原NOx有很高的催化活性,吸收饱和的CuSO4被送去再生,再生过程一般用H2或CH4气体对CuSO4进行还原,释放的二氧化硫可制酸,还原得到的金属铜或CuS再用烟气或空气氧化,生成的CuO又重新用于吸收还原过程,该工艺的二氧化硫、氮氧化物的脱除效率分别高于95%、90%。在吸收剂的再生过程中,可得到富二氧化硫混合气,便于硫的回收,不产生干的或湿的废渣,没有二次污染。但吸收剂CuO再生后的物化性能有所下降，影响脱硫脱硝效率，目前该工艺尚不太成熟，还需要进行进一步的研究开发。

3 液相脱硫脱硝工艺

3.1 络合吸收法

络合吸收法脱硫脱硝工艺为在非酸性溶液当中加入亚铁离子形成氨基羟酸亚铁鳌合物，将烟气中的二氧化硫、氮氧化物进行络合吸收。这种工艺有着很高的脱硫率和较高的脱硝率。由于本工艺工艺较为复杂，鳌合物利用率低，运行费用高，还需要进行进一步的研究。

3.2 氯酸氧化法

氯酸氧化法脱硫脱硝工艺采用氧化吸收塔和碱式吸收塔两段吸收，烟气先经过氧化吸收塔，一氧化氮和二氧化硫被氯酸氧化形成硫酸、硝酸和盐酸。之后再进入碱式吸收塔，将酸性气体完全吸收。这种工艺的脱硫脱硝率都十分的高，而且有着可操作性强，占地面积小，温度条件要求不高的优点。因此已经受到了国内外的广泛关注，但是由于工艺过程中所用到的氯酸以及过程中所产生的酸性物质都有极高的腐蚀性，所以设备是一个难题，还需要进行不断地研究。

3.3 尿素净化法

尿素净化法脱硫脱硝工艺是由俄罗斯相关单位开发出来的。尿素作为吸收剂在吸收塔与烟气进行接触，将氮氧化物和二氧化硫吸收为硫酸铵和硝酸铵。本工艺还没有能够得到实际的应用，尚且停留在研究阶段。操作简便，不需要较高的成本，但是效率并不是很高，而且反应速度很慢，还需要进行进一步的研究完善。

4 高能电子活化氧化工艺

高能电子活化氧化脱硫脱硝工艺利用高能电子对烟气进行脱硫脱硝的。烟气中的水，氧气等分子经过高能电子的不断撞击能够产生大量的活性物质，从而将二氧化硫氧化形成三氧化硫，与烟气中的水反应之后就形成硫酸。而氮氧化物被氧化成为二氧化氮，与水反应之后形成硝酸。硝酸与硫酸与喷入的氨气反应生成硫酸铵和硝酸铵。利用高能电子来进行脱硫脱硝的方法效率十分高，而且所产生的氨化物还可以作为农用化肥来进行使用前没有其他的副产物。但是存在能耗高、氨泄漏问题，仍需进一步研究。

5 结束语

随着我国对于环境治理工作的重视以及节能减排政策的不断推进，燃煤烟气脱硫脱硝工作越来越重要。目前，我国的燃煤烟气脱硫脱硝一体化技术还不具有完备的体系，存在着一系列的问题，还需要不断地进行研究和发展。随着脱硫脱硝一体化技术的发展，相信能够在满足排放标准的同时，对副产品进行综合利用，起到环境治理的功效。

[1]李艳芳.活性焦烟气联合脱硫脱硝技术[J].煤质技术,2009(1):36～39.

[2]王耀听.活性炭联合脱硫脱硝技术综述[J].电站系统工程,2004(6):41～42.

[3]马双忱,马宵颖.微波改性活性炭用于烟气脱硫脱硝的实验研究[J].燃料化学学报,201038(6):739～744.

[4]张翔宇.活性炭烟气脱硫脱硝集成工艺研究及废液燃烧烟气脱硫方案[D].天津大学,2009:10～11.

[5]邱鸿恩.脱硫脱硝过程与性能研究[D].三亚:海南大学,2005:6.

[6]孙晶,徐铮.活性炭材料在火电厂烟气脱硫脱硝中的应用]J].电力环境保护,2008(1):5～7.