煙氣脫硫脫硝一體化技術(shù)研究探討

張賾

摘 要：隨著我國經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，對能源的需求也日益增加。尤其是煤炭的大量耗用，雖然滿足了經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求，但同時(shí)對大氣環(huán)境造成了嚴(yán)重污染。目前由于燃煤產(chǎn)生的硫氧化物及氮氧化物已嚴(yán)重危害人們的健康生活，并且二氧化硫的過度排放形成的酸雨已令國家經(jīng)濟(jì)造成重大損失。因此脫硫脫硝技術(shù)的研究及應(yīng)用已勢在必行。該文通過對一體化脫硫脫硝技術(shù)的簡介，詳細(xì)探討了目前重點(diǎn)研究中的聯(lián)合脫硫脫硝一體化技術(shù)和同時(shí)脫硫脫硝一體化技術(shù)的幾種方法，分析了各種方法的優(yōu)點(diǎn)及存在的難點(diǎn)和缺陷，對該技術(shù)的未來發(fā)展起到總結(jié)引導(dǎo)的作用。

關(guān)鍵詞：脫硫脫硝一體化 聯(lián)合脫硫脫硝 同時(shí)脫硫脫硝

中圖分類號(hào)：X701 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2015）02（c）-0090-01

隨著我國經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，對能源的需求也日益增加。尤其是煤炭的大量耗用，雖然滿足了經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求，但同時(shí)對大氣環(huán)境造成了嚴(yán)重污染。目前由于燃煤產(chǎn)生的硫氧化物及氮氧化物已嚴(yán)重危害人們的健康生活，并且二氧化硫的過度排放形成的酸雨已令國家經(jīng)濟(jì)造成重大損失。因此脫硫脫硝技術(shù)的研究及應(yīng)用已勢在必行。

目前存在的脫硫脫硝技術(shù)主要有兩類，一類是傳統(tǒng)的脫硫脫硝技術(shù)，主要采用分步脫除法，即單獨(dú)進(jìn)行脫硫或單獨(dú)進(jìn)行脫硝，或者將脫硫脫硝的設(shè)備裝置進(jìn)行簡單的組合串聯(lián)。這種方法脫除時(shí)間長、效率低，且裝置系統(tǒng)繁雜，維護(hù)成本高，在實(shí)際應(yīng)用中無法推廣應(yīng)用。目前此種方法已無法適應(yīng)實(shí)際需求，正逐步退出此領(lǐng)域。另一類方法是本文要重點(diǎn)探討的一體化脫硫脫硝方法，即在同一個(gè)裝置中同時(shí)達(dá)到脫硫脫硝的目的。此技術(shù)減少了反應(yīng)裝置的占用面積，同時(shí)縮短了脫硫脫硝的時(shí)間，提高了應(yīng)用效率。

1 一體化脫硫脫硝技術(shù)簡要

目前許多國家都在進(jìn)行一體化脫硫脫硝技術(shù)的研究，但大多處在研究階段，以技術(shù)成熟進(jìn)行大規(guī)模推廣的還比較少。眾多的脫除技術(shù)大致可分為兩類：聯(lián)合脫硫脫硝及同時(shí)脫硫脫硝技術(shù)。兩者的共同點(diǎn)是脫除過程都在同一個(gè)裝置中完成，不同點(diǎn)為聯(lián)合脫除技術(shù)將分兩步完成脫硫和脫硝過程，而同時(shí)脫除技術(shù)將在同一個(gè)過程中一次性完成脫硫和脫硝。

2 聯(lián)合脫硫脫硝技術(shù)

2.1 活性炭和活性焦吸附法

該吸附法主要是指利用活性炭和活性焦的微孔結(jié)構(gòu)對煙氣進(jìn)行吸附，整個(gè)過程需加入氨進(jìn)行催化還原。二者的使用原理相同，活性焦因比活性炭吸附能力更好，因此脫硫脫硝性能更強(qiáng)。煙氣在進(jìn)入裝置時(shí)，首先SO2會(huì)被預(yù)置的活性炭或活性焦吸附，在催化作用下可生成硫酸。煙氣通過預(yù)置吸附層后，向裝置內(nèi)噴入氨，氨可與氮氧化物反應(yīng)生成水和氮?dú)?。該技術(shù)可達(dá)到97%的除硫率和80%以上的除硝率。在該技術(shù)中如何控制溫度、水等對活性炭及活性焦的脫除能力的影響，將是今后研究的重點(diǎn)。

2.2 CuO吸附法

CuO吸附法也是目前重點(diǎn)研究的一種聯(lián)合脫硫脫硝技術(shù)。該技術(shù)是將凈化后的煙氣與適量氨氣混合，通過CuO吸收層后，CuO與硫氧化物生成CuSO4，而CuO與CuSO4會(huì)進(jìn)一步催化氨氣對氮氧化物的吸收。吸收飽和后的吸附劑可以再生循環(huán)利用，減少資源浪費(fèi)。此技術(shù)可達(dá)到90%以上的脫硫率和75%以上的脫硝率，且整個(gè)過程不產(chǎn)生廢棄廢渣等污染物。該技術(shù)的缺點(diǎn)是吸附劑表面容易因?yàn)檠趸X的硫酸鹽化而降低對硫氧化物的吸收，不能長期循環(huán)利用，限制了廣泛推廣應(yīng)用。

2.3 電子束照射法

電子束照射法是近年來研究較多的方法之一，并已取得了良好的效果。此方法脫硫脫硝過程簡單，先將煙氣凈化冷卻后注入反應(yīng)裝置，在裝置中經(jīng)過電子束的輻照生成大量OH、OH2、O等活性基。這些活性基將和煙氣中的硫氧化物和氮氧化物反應(yīng)生成硫酸和硝酸。同時(shí)向裝置內(nèi)注入適量的氨，最后反應(yīng)生成硫酸銨和硝酸銨。該技術(shù)可達(dá)到95%的脫硫率和80%以上的脫硝率，且產(chǎn)生的硫酸銨和硝酸銨還可作為化肥利用，不產(chǎn)生其他污染物。但該技術(shù)所利用的電子束裝置需要大量的資金投入和高昂的維護(hù)費(fèi)用。

2.4 脈沖電暈法

脈沖電暈法與電子束照射法基本原理相同，只是獲得活性基的方法不同。脈沖電暈法是利用高壓電源形成等離子體產(chǎn)生高能電子，而電子束照射法是利用加速器獲得高能電子。脈沖電暈法只加速產(chǎn)生自由基的離子，其他離子不加速，因此脈沖電暈法比電子束照射法更節(jié)約成本，且不影響電站鍋爐的安全運(yùn)行。但此方法同樣存在著脈沖性能不穩(wěn)定、耗能高等問題，仍需要進(jìn)一步研究才能推廣應(yīng)用。如何克服以上技術(shù)難點(diǎn)，此技術(shù)將最適用于現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展的需要。

3 同時(shí)脫硫脫硝技術(shù)

3.1 干式吸附再生法

目前干式吸附再生法主要采用NOXSO技術(shù)。該技術(shù)以擔(dān)載在γ-Al2O3圓球上的鈉鹽為吸附劑，達(dá)到脫硫脫硝的目的。首先將凈化后的煙氣注入吸收裝置，吸附劑會(huì)在此將硫氧化物和氮氧化物脫除，凈化后的煙氣會(huì)通過出氣管道排出，而吸附飽和后的吸附劑會(huì)進(jìn)行再生重復(fù)利用。再生過程中，在600℃的溫度下飽和的吸附劑可釋放出氮氧化物，氮氧化物濃度達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，可形成化學(xué)平衡，從而進(jìn)行吸收利用。

3.2 亞鐵螯合劑法

亞鐵螯合劑法屬于濕法脫硫脫硝技術(shù)，該技術(shù)是在溶液中加入亞鐵離子生成氨基羥酸亞鐵螯合物。再利用此亞鐵螯合物吸收氮氧化合物生成亞硝酰亞鐵螯合物。最終再與硫氧化合物反應(yīng)生成硫酸鹽和連二硫酸鹽等。該技術(shù)目前還在試驗(yàn)階段，由于螯合物再生困難目前還無法推廣應(yīng)用。

3.3 氯酸氧化吸收法

氯酸氧化吸收法設(shè)置兩個(gè)階段。首先在氧化吸收塔內(nèi)先用氯酸氧化SO2和氮氧化物，然后再利用堿性溶液吸收剩余的酸性氣體。該方法可達(dá)到95%以上的脫硫效果，不僅如此該技術(shù)對有毒重金屬也有較好的去除作用，例如Hg、Cr、Be、Pb等都有能有效去除。但該技術(shù)同時(shí)會(huì)造成設(shè)備腐蝕，生成物無法再利用等問題，目前還待進(jìn)一步研究。

3.4 光催化脫硫脫硝技術(shù)

光催化脫硫脫硝技術(shù)是近年來研究的新型一體化脫硫脫硝技術(shù)。該技術(shù)耗能低、無污染、開發(fā)前景良好。它主要是利用TiO2的光催化作用，產(chǎn)生電子和空穴對，與煙氣作用產(chǎn)生大量的活性基團(tuán)。這些活性基團(tuán)催化氧化氮氧化物和硫氧化物達(dá)到脫硫脫硝的目的。目前該技術(shù)的難點(diǎn)是如何大面積安全利用紫外線光源作業(yè)，對這一難點(diǎn)的攻克未來將成為脫硫脫硝技術(shù)的一個(gè)研究方向。

4 結(jié)語

從目前來看，傳統(tǒng)的脫硫脫硝技術(shù)由于效率低下、耗能耗資巨大顯然已不符合發(fā)展需求，而新型的一體化脫硫脫硝技術(shù)還存在各種各樣的難點(diǎn)和缺陷，是今后要研究的重點(diǎn)方向。無論如何對于污染煙氣的治理勢在必行。

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