北極星電力網(wǎng)新聞中心 來源:《建筑工程技術(shù)與設(shè)計(jì)》2018/3/23 9:20:08
【摘要】在煤燃燒排放的煙氣之中含有硫氧化物以及氮氧化物，其中 NO2、NO、SO2 是大氣污染的主要成分，也是形成酸雨的關(guān)鍵物質(zhì)。當(dāng)前煙氣脫硫脫硝一體化技術(shù)已成為各國凈化火力發(fā)電廠煙氣污染的研發(fā)熱點(diǎn)。但目前因技術(shù)不成熟制約了大規(guī)模推廣應(yīng)用。避免煙氣處理技術(shù)副產(chǎn)物的二次污染或者考慮副產(chǎn)物的綜合利用是提高脫硫、脫硝一體化技術(shù)競爭力的重要方面。建議加強(qiáng)副產(chǎn)物的研究，確保開發(fā)的脫硫、脫硝技術(shù)能實(shí)現(xiàn)資源的循環(huán)利用，提高技術(shù)的經(jīng)濟(jì)和社會效益。加強(qiáng)脫硫、脫硝一體化技術(shù)與現(xiàn)有脫硫裝置集成研究。目前，大多數(shù)電廠安裝有煙氣脫硫裝置，考慮充分利用現(xiàn)有的裝置，與現(xiàn)有的脫硫技術(shù)相結(jié)合。實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排、降低投資和運(yùn)行成本。本文簡述了脫硫脫硝機(jī)理，對一體化脫硫脫硝技術(shù)進(jìn)行了研究分析。
我國一次能源的構(gòu)成中，煤炭所占的比例已經(jīng)高達(dá) 70%，其中燃煤電廠是我國耗煤和氮氧化物以及二氧化硫排放的主要場所。因此在控制燃煤電廠所排放的氮氧化物以及二氧化硫，這是當(dāng)今我們國家大氣污染控制領(lǐng)域的首要任務(wù)。
一 .脫硫脫硝機(jī)理
脫硫、脫硝是除去或者是減少燃煤的過程之中的 NOx 和SOX，如何經(jīng)濟(jì)有效地控制燃煤之中 SOX 和 NOx 的排放量是我國甚至是世界節(jié)能減排的領(lǐng)域之中急需要解決的重要問題。迄今為止，達(dá)到工業(yè)應(yīng)用規(guī)模一體化的技術(shù)主要有炭基材料法、臭氧氧化法、電子束照射法、脈沖電暈法、金屬氧化物催化法等。這些技術(shù)采用的方法是把氣態(tài)污染物中的硫和氮經(jīng)過一系列化學(xué)反應(yīng)轉(zhuǎn)化為較穩(wěn)定形態(tài)，如硫酸鹽和硝酸鹽進(jìn)而工業(yè)利用。
二、一體化脫硫脫硝技術(shù)
1、傳統(tǒng)一體化煙氣脫硫脫硝技術(shù)。國內(nèi)外使用比較廣泛的脫硫脫硝一體化技術(shù)主要是 WET-FGD+SCR/SNCR 組合技術(shù)，也就是濕式煙氣脫硫和選擇性非催化還原或者和選擇性催化還原的組合。(WET-FGD：濕式煙氣脫硫;SNCR：選擇性非催化還原;SCR：選擇性催化還原)濕式煙氣脫硫一般用的都是石灰脫硫或石灰石脫硫，其效率均在 90% 以上，但是其缺點(diǎn)就是工程規(guī)模大，一次性的投資以及運(yùn)行費(fèi)用比較高，且易形成二次污染。
2、濕法煙氣同時(shí)脫硫脫硝技術(shù)。濕法煙氣同時(shí)脫硫脫硝工藝主要就是通過添加劑來充分的提高 NO 的溶解度在氣 / 液段就將NO氧化成NO2。濕法同時(shí)脫硫脫硝技術(shù)現(xiàn)今是處于研究的階段，主要包括了氧化法與濕式絡(luò)合法。
(1)氧化法。氯酸氧化工藝采用的是濕式洗滌系統(tǒng)在一套設(shè)備之中同時(shí)的去除二氧化硫以及氮氧化物。該方法采用的是氧化吸收塔以及堿式吸收塔兩段洗滌工藝，在去除二氧化硫和氮氧化物的同時(shí)對有毒重金屬元素也有較好的去除效果，如 Se、Hg、Pb、Cd、Be 以及 As 等等。研究在酸性的條件之下來充分的利用雙氧水將 SO2 和 NOX 氧化成硝酸和硫酸的工藝。
(2)濕式絡(luò)合吸收工藝。濕式絡(luò)合吸收工藝是向溶液中添加絡(luò)合劑，將含有 NO 和 SO2 的煙氣通過含有 Fe(Ⅱ)EDTA 螯合物的溶液，燃煤煙氣中的 NO 與 Fe( Ⅱ )EDTA 反應(yīng)形成亞硝酰亞鐵螯合物，提高了 NO 的吸收速率 , 加大了其吸收容量。配位的NO 能夠和溶解的 SO2 和 O2 反應(yīng)生成 N2、N2O、連二硫酸鹽、硫酸鹽、各種 N-S 化合物和 Fe( Ⅲ ) 螯合物。該工藝可以同時(shí)的進(jìn)行脫硫脫硝，但是該法現(xiàn)今還一直處于試驗(yàn)的階段，其工業(yè)應(yīng)用之中所存在的障礙主要就是在反應(yīng)的過程之中鰲合物的損失以及再生困難，再次利用率低從而造成運(yùn)行費(fèi)用高的問題。
(3)WSA-SNQX 工藝。煙氣先經(jīng)過 SCR 反應(yīng)器，在催化劑作用下 NOx 被氨還原成 N2，隨后煙氣進(jìn)入改質(zhì)器，SO2 被催化氧化為 S03，在瀑布膜冷凝器中凝結(jié)、水合為硫酸，進(jìn)一步濃縮為可銷售的濃硫酸。該技術(shù)除消耗氨氣外，不消耗其它化學(xué)藥品，不產(chǎn)生廢水等第 2 次污染，具有很高的脫硝率和可靠性，運(yùn)行和維護(hù)要求較低。缺點(diǎn)是投資費(fèi)用高，副產(chǎn)品濃硫酸的儲存及運(yùn)輸困難。
3、干法煙氣脫硫脫硝一體化技術(shù)
(1)固體吸附 / 再生法。第一、活性炭纖維法煙氣脫硫技術(shù)?；钚蕴坷w維法煙氣脫硫技術(shù)采用的是脫硫活性炭纖維催化劑這種新材料來去除煙氣中的 SO2 并回收利用硫資源的一項(xiàng)新型脫硫技術(shù)。依據(jù)相關(guān)的資料，使用該技術(shù)，脫硫效率可以達(dá)到 95% 之上。因?yàn)樵摷夹g(shù)有著處理工藝十分的簡便、所用的設(shè)備比較少而且操作簡便等等的眾多優(yōu)點(diǎn)。第二、NOXSO 法。NOXSO 技術(shù)是一種干式吸附再生技術(shù)，采用擔(dān)載在 γ-A1203 圓球 (φ1.6mm) 上的鈉鹽為吸附劑，可同時(shí)去除煙氣中的 SO2 和 N0x，處理過程包括吸收、再生等步驟。具體操作流程是 : 經(jīng)過除塵后的煙氣進(jìn)入吸收器，在此 SO2 和 N0x 同時(shí)被吸附劑脫除，凈化后的煙氣排入煙囪。吸附劑達(dá)到一定的吸收飽和度后，被移至再生器內(nèi)進(jìn)行再生。第三、CuO 吸附法。CuO 所吸附脫硫脫硝工藝法采用的是 CuO/Si02或者是 CuO/A12O3 作吸附劑進(jìn)行脫硫脫硝，該工藝可以達(dá)到 90%之上的二氧化硫脫除率以及 75%~80% 的氮氧化物脫除率。該方法對反應(yīng)的溫度要求是比較高的，需要設(shè)置加熱裝置且吸附劑的制作成本是比較高的。
(2)高能輻射法 . 高能輻射法分為電子束照射法和脈沖電暈等離子體法。電子束法是利用電子加速器產(chǎn)生的高能等離子體氧化煙氣中的 SO: 和 NO 等氣態(tài)污染物，煙氣中的 SO: 和 NO 被高能電子強(qiáng)烈氧化后，與水蒸氣反應(yīng)生成霧狀的硫酸和硝酸，并與事先注入的氨發(fā)生反應(yīng)，得到硫酸銨和硝酸銨，凈煙氣經(jīng)煙囪排入人氣。而脈沖電暈法則主要利用高壓脈沖電源發(fā)電代替價(jià)格昂貴的加速器電子束，反應(yīng)機(jī)理與電子束法一致。電子束法已經(jīng)具備工業(yè)化水平，在某火力發(fā)電廠的示范項(xiàng)目中脫硫率可達(dá) 90% 左右，脫硝率達(dá) 18% 左右。在運(yùn)行過程中無廢水廢渣排放，不會造成二次污染，副產(chǎn)物可作為農(nóng)業(yè)肥料的加工原料，具有很大的綜合效益。缺點(diǎn)是能耗較高，要考慮對 X 射線的防護(hù)，可能在工程實(shí)際中造成污染轉(zhuǎn)嫁，另外液氨的貯運(yùn)也較為困難。
(3)尿素法 . 尿素凈化煙氣工藝由俄羅斯門捷列夫化學(xué)工藝學(xué)院等單位聯(lián)合開發(fā)，可同時(shí)去除 S02 和 NOx，S02 的脫除率近100%，NOx 脫除率> 95%。此工藝采用的吸收液 pH 值為 5~9，對設(shè)備無腐蝕作用;SO2、NOx 的脫除率不受煙氣中 NOx、S02初始濃度影響;尾氣可直接排放;吸收液經(jīng)處理后可回收硫酸銨。但煙氣處理量太小不滿足工業(yè)應(yīng)用的要求，此工藝還有待改進(jìn)。
結(jié)束語：
我國從 20 世紀(jì)70 年代開展多種煙氣脫硫脫銷的工藝實(shí)驗(yàn)，取得了一些成績。但是傳統(tǒng)的技術(shù)對我國不太實(shí)用，對于我國而言，主要的技術(shù)發(fā)展方向應(yīng)該是投資少、運(yùn)行費(fèi)用低、效高、產(chǎn)物資源化的高新技術(shù)，因此應(yīng)加快這類技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化、經(jīng)濟(jì)化研究。大力支持脫硫、脫硝一體化過程機(jī)理的研究。通過深入研究分析煙氣中 SO2 和 NOx 與吸收劑之間的質(zhì)量傳遞過程和氣液反應(yīng)過程的研究，為脫硫、脫硝技術(shù)的工業(yè)化應(yīng)用提供理論依據(jù)。