烟气同时脱硫脱硝技术工艺及其特点

王海斌

（潞安环能股份有限责任公司焦化产业部，山西 襄垣 046204）

燃料燃烧是烟气的主要来源，而烟气中所含有的烟尘、二氧化硫以及氮氧化物等有害物质是造成大气污染和酸雨问题的主要因素。以“十五”期间为例，我国投入了967 亿元用在二氧化硫与酸雨污染防治。如何有效地去除烟气中的二氧化硫和氮氧化物，已经得到全球研究者的重视。

1 典型的烟气同时脱硫脱硝技术

目前，国内外所使用的脱硫脱硝技术主要是Wet-FGD+SCR 的组合，也就是将湿式烟气脱硫与NH3选择性催化还原脱硝相互结合。湿式烟气脱硫是以碱性的溶液或浆液为吸收剂，同SO2相互反应之后，就会有硫酸盐产物，进而去除S0x。NH3选择性催化还原脱硝主要是在含氧的氛围下通过催化剂让烟气之中的NOx 利用氨还原成N2与水，在300～450℃的反应温度下可以达到70%-90%的脱硝率。此技术成熟可靠，目前在全球范围内都得到广泛的应用，但是考虑到其工艺设备的投资偏大，需要预热处理烟气，催化剂价格昂贵并且使用寿命较短，同时还有设备容易腐蚀以及氨泄漏等问题。目前，HC-SCR 和低温SCR 工艺是改良的重点。HC-SCR 脱硝技术是基于有机化合物之中的丙烯、甲烷、丙烷等来替代氨用于还原剂，可以弥补设备腐蚀以及氨泄漏等缺点，并且也可以减少副产物CO 的生成。低温的SCR工艺反应温度一般在150～250℃，可以弥补常规工艺之中烟气余热处理面临的不足，控制运行费用。

2 新兴的烟气同时脱硫脱硝技术

2.1 高能辐射化学法

1）电子束照射法（EBA）

基于阴极发射并且经过电场加速，会直接形成500-800keV 的高能电子束，在辐照烟气时就会有辐射化学反应的出现，从而生成HO2、O、OH 等自由基，然后与NOx 及S0x 相互反应，生成硝酸和硫酸，在通入氨气的情况下会有NH4NO3和（NH4）2SO4等副产品的产生。

这一种方法属于干法处理，其优点在于不会有废水废渣的产生，并且能同时脱硫脱硝，达到90%脱硫以及80%脱硝。其系统操作简单方便，过程也非常容易控制，对于含硫量的实际变化也拥有较好的负荷跟踪性和适应性，脱硫技术消耗的成本要远远低于常规的方法，但是耗电量偏高。

2）脉冲电晕等离子体法（PPCP）

PPCP 属于电晕放电产生的高能电子，其主要是利用电晕和高压电源反应器组合，在电晕和电晕反应器电极气隙之间出现的电晕等离子体，可以利用氧化铝去除SO2和NOx。对于PPCP 方式的利用，其优势在于满足除尘的要求。通过大量的研究表明，烟气之中的粉尘可以提升PPCP的脱硫脱硝效率，并且其成本也明显低于EBA，最终成为具有较强吸引力的烟气治理方法。

2.2 固体吸附-再生法

1）炭质材料吸附法

在整个脱硫脱硝过程中主要包含了吸附塔和再生塔两个部分，通过吸附塔之中的吸附剂，SO2在吸附催化后就会生成硫酸盐或硫酸，从而贮存于吸附材料微孔之中，然后利用再生塔的加热再生处理，就可以形成量少但SO2浓度高的气体，之后就会转化成有一定价值的副产品，如液态SO2、单体硫磺、浓硫酸等。在添加NH3的条件下，NOx 就可以在吸附剂催化作用下直接生成氮气和水排入大气之中，这个过程也能直接除掉烟气中的尘。

2）NO×SO 法

在1982 年，美国开始进行活性氧化铝吸附法脱硫脱硝技术的研究。这一种吸附剂是以r-氧化铝为基本的载体，利用碱或碱成分盐溶液，比如可以利用碳酸钠溶液喷涂载体，之后让浸泡过的吸附剂加热、干燥，去除其残余水分后制成。NOx 和SO2接触带有碱或碱土金属成分的吸附剂之后，可以实现NOx 和SO2最大限度的吸附处理。其再生过程也就是在温度达到600℃左右加热，让NOx 能够释放，然后再将其循环送入锅炉的燃烧器之中，当其浓度达到相对稳定的状态后就会形成化学平衡，只有N2，不会再生成NOx，最终抑制NOx 的生成。

3）CuO 吸附法

这一方式在进行脱硫脱硝处理中主要是利用CuO/Al2O3或CuO/SiO2作吸附剂（其中的CuO 含量在4%～6%之间），整个反应包含：第一，在吸附器之中，处于300-450℃的温度条件时，SO2与吸附剂相互反应，会形成CuSO4，满足脱硫的要求；在进行脱硝的时候，则是因为CuO 与生成的CuSO4针对NH3所还原的NOx 本身带有较高的催化作用，并且与SCR 法相互结合，实现脱硝处理。第二，再生器之中利用H2或CH4还原，在还原之后，Cu 或Cu2O 在吸附剂处理器之中主要是通过空气氧化或烟气氧化形成CuO，也可以重复使用。该方式主要是在吸附温度达到750℃时达到超过90%的脱硫脱硝效果，不会出现新的废弃物，没有二次污染，能达到99.9%的除尘率。但反应的温度偏高，需要为装置加热，并且吸附剂的制备成本也较高。

3 我国烟气同时脱硫脱硝技术的现状及发展方向

在我国烟气治理中，脱硫是重点，其技术主要是选择湿式石灰石-石膏法，也可以考虑电子束照射法和海水脱硫法等，其可以达到超过90%的脱硫效率。目前，脱硝还处于发展阶段，主要是利用SCR 催化还原法。最近几年，国家对于氨氧化物的排放也制定了相应的措施与政策，构建了脱硝示范工程，并且对于脱硫脱硝技术的重视度也在不断提升。

活性炭（焦）也是主要的脱硫脱硝技术发展方向，本工艺的优点在于：第一，能达到98%的脱硫率，并且在100～200℃的低温下也可以达到80%的脱硝率；第二，经过处理之后，烟气排放无需进行热处理；第三，不会使用水，因此没有二次污染；第四，吸附剂来源广泛，也不会有中毒的问题出现，只需要将消耗的部分补充即可；第五，对于废气之中包含HCl、HF、汞等污染物都可以进行深度处理；第六，带有除尘的功能，其出口的排尘浓度要低于10mg/m3；第七，实现高纯硫磺、液态SO2、浓硫酸等副产品的回收；第八，建设费用较低，并且运转过程更经济，占地面积偏小。

使用本工艺的主要缺点在于：第一，活性炭的价格较高，在实际的再生、吸附之中也存在较大损耗；其挥发分较低，不利于脱硝的处理，但可以用活性焦替代活性炭，实现对成本的控制。第二，吸附法脱硫必定会有再生频繁、脱硫速率较慢、脱硫容量低等问题，阻碍其推广应用。第三，喷射氨可以提高活性炭的实际黏附力，导致吸收塔之中的气流出现不均匀分布，同时因为存在氨，会导致管道被腐蚀与堵塞，也容易出现二次污染。第四，由于解吸塔和吸收塔需要长距离传输，会损坏活性炭。经过发展，这一技术能够达到90%的脱硫脱硝率，最近几年，也有相关研究人员将微波技术与活性炭吸附相互结合，利用微波诱导催化还原脱硫脱硝技术。这一种技术是以活性炭为氨氧化物载体，在朝着活性炭床添加微波能之后，就能满足实际要求，达到96%以上的脱硫脱硝率。

4 结语

总而言之，随着烟气排放问题的不断加剧，环保法律也变得越来越严格。所以现阶段应该考虑一些低成本、稳定运行、高效率的技术，这是技术发展的主要趋势。但是脱硫脱硝技术具有良好的灵活性和经济性，加上国外的研究还不够完善，所以我国还需要加大这一块的研究。