燃煤鍋爐同時脫硫脫硝技術工藝性分析

張平夏茂青韓梅

（1煙臺市環(huán)保工程咨詢設計院 山東煙臺 2640002煙臺高新技術產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)建設環(huán)保局 山東煙臺 26467 0）

火力發(fā)電是我國電力供應的主要形式，占據(jù)總發(fā)電量的7 0%以上，同時因為火力發(fā)電而造成的硫化物和氮氧化物污染也極為嚴重。當前典型的處理方法是對硫化物和氮氧化物進行單獨處理，但是單獨處理不僅導致大量的處理設備重復設置，而且運行費用高昂。本身并不符合節(jié)能減排的要求，而且不適于大規(guī)模的工業(yè)應用，因此對燃煤鍋爐同時脫硫脫硝技術工藝性的分析具有鮮明的現(xiàn)實意義。

1 高能電子活化氧化技術

1.1 電子束氨法

電子束氨法是當前處理燃煤鍋爐硫化物和氮氧化物污染的重要技術形式，在實際應用中高能電子束激發(fā)產(chǎn)生高能自由基，能夠瞬間氧化煙氣的硫化物和氮氧化物，形成相應的硫酸和硝酸，在氧化處理完成后進一步與氨結合反應就能夠形成農(nóng)業(yè)用硫酸銨和硝酸銨。

這種處理技術不僅具有高效脫硫脫硝的技術特點，而且能夠?qū)煔馕廴疚锝Y合處理形成農(nóng)業(yè)用肥，進一步降低了燃煤鍋爐脫硫脫硝的整體成本，提升了燃煤鍋爐環(huán)保運行的經(jīng)濟性。

1.2 脈沖電暈氨法

脈沖電暈氨法是電子束氨法處理技術的升級強化形式，其對燃煤鍋爐煙氣中硫化物和氮氧化物處理形式更加多樣，處理效率有較大提升。在實際運行過程中以高壓脈沖電源對處理系統(tǒng)的一個電極進行供電，造成單個電極的瞬時放電壓力極強，在這種突發(fā)的強電場環(huán)境下煙氣中的電子會獲得足夠的能量對煙氣中的硫化物和氮氧化物等化合物進行沖擊，這種沖擊主要會產(chǎn)生兩種結果，一種是將化合物沖散進而實現(xiàn)對化合污染物的降解，另一種是與化合污染物產(chǎn)生反應進而實現(xiàn)對其的氧化，在完成污染物的氧化和降解的過程后，再注入氨氣，提供適應的反應環(huán)境，就可以將煙氣處理后產(chǎn)生的物質(zhì)制成硫酸銨、硝酸銨以及其復鹽。

這種處理技術對煙氣中存在氧化和降解兩種硫化物和氮氧化物的處理機制，對污染物的處理效率提升了很多，通常情況下去除率能夠達到8 0%以上。脈沖電暈氨法的系統(tǒng)結構也要較電子束氨法簡單，系統(tǒng)的建造、運維成本都有不同程度的降低[1]。

2 再生煙氣脫硫脫硝技術

2.1 活性碳加氨吸附工藝

活性炭吸附方式一致是煙氣污染物處理的主要形式，也是當前應用最廣泛的煙氣處理技術。而活性炭加氨吸附工藝是在傳統(tǒng)的活性炭吸附脫硫系統(tǒng)基礎上形成的改進技術形式，具體而言是在活性炭吸附脫硫系統(tǒng)中加入氨，同時實現(xiàn)對氮氧化物的脫除?；钚蕴考影蔽焦に嚨膽镁哂懈脑旌唵?，適應大范圍推廣應用的優(yōu)勢。但是在實際應用中因為煙氣中氮氧化物的脫除系統(tǒng)是后加入的系統(tǒng)，對氮氧化物的吸附效果較差。而且使用活性炭吸附方式必須將煙氣的流速控制在一定范圍內(nèi)，以保證其余活性炭的充分接觸。

2.2 NOXSO工藝

N OXS O是一種專門針對煙氣中硫化物和氮氧化物設置的處理系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)對硫化物和氮氧化物的同時處理，其在實際應用中最大的特點是能夠循環(huán)利用。具體而言在N OXS O系統(tǒng)的流化床吸收塔中，煙氣中的硫化物和氮氧化物會被特制的吸收劑吸收，達到吸收飽和程度的吸收劑會被送入到加熱系統(tǒng)中加熱，高溫作用下吸收劑中的氮氧化物會被釋放并部分分解，一部分用于其他深加工用途，一部分形成氮氣并回到鍋爐中作為保護氣體出現(xiàn)。

這種工藝的突出特點是對硫化物和氮氧化物的處理利用比較全面，硫化物處理后形成的單質(zhì)硫濃度較高，具有商業(yè)價值，而對氮氧化物的處理方式也提升了燃煤鍋爐的運行效率和質(zhì)量[2]。

2.3 CuO法

C u O法又被稱為硫化物和氮氧化物的銅吸收法，這種方法本身以銅為介質(zhì)，對煙氣中的硫化物和氮氧化物進行吸附，然后在對吸附反應產(chǎn)生的化合物進行分解和還原處理，得到氮氣、硫化物、單質(zhì)硫和金屬銅等產(chǎn)物，在充足的反應過程支持下，這一技術關鍵載體C u O可以實現(xiàn)重復利用。在處理過程中C u O會和煙氣中的硫化物反應生成C u S O4，這一過程中產(chǎn)生的生成物硫酸鹽會成為C u O與氮氧化物反應的催化劑，進一步延長反應鏈，提升系統(tǒng)對硫化物和氮氧化物的處理效率[3]。

這種處理技術可以實現(xiàn)對硫化物和氮氧化物的同時處理，而且其處理過程妥善的安排了反應之間的關系，以前一反應的生成物作為后一反應的催化劑，提升了處理的效率，而且脫硫即可以實現(xiàn)重復循環(huán)利用。

3 催化脫硫脫硝技術

3.1 SNOX工藝

SNOX是一種符合催化處理技術，其本身集成了兩種催化劑并以兩種反應形式實現(xiàn)對兩種不同污染物的同時處理，在具體的處理活動中煙氣會被加熱到3 7 0℃的高溫，并與氨氣混合反應形成氮氣和水，經(jīng)過這一處理環(huán)節(jié)后煙氣會被疏導到下一處理系統(tǒng)，在這一系統(tǒng)中著重對煙氣中的硫化物進行處理，以催化劑催化其余氧氣反應形成S O3，在冷凝器的作用下形成濃度較高的硫酸液體[4]。

這一處理工藝對硫化物和氮氧化物的處理是分開單獨進行的，而系統(tǒng)是一個合成系統(tǒng)，即達到了簡化煙氣處理系統(tǒng)的目的，而且針對性處理的處理效果極高。主要的缺點是系統(tǒng)需要對廢氣進行加熱，能耗較大，而且在設備的構建和運維過程中成本較高。

3.2 SNRB工藝

SNRB工藝是一種基脫硫脫硝除塵于一體的綜合性煙氣處理技術，是在傳統(tǒng)的布袋除塵技術基礎上形成的，具體而言就是在布袋除塵器前布置鈣基或者鈉基吸收劑噴霧區(qū)，形成吸收劑的噴霧區(qū)對流經(jīng)煙氣中的硫化物進行處理。并布袋后方設置相應的氨氣噴霧區(qū)，以氨氣為催化劑實現(xiàn)對流經(jīng)煙氣中氮氧化物的脫除處理目的。在具體應用中鈣基或者鈉基吸收劑、氨氣吸收劑以噴霧的形式與流動的煙氣接觸，二者接觸反應的時間比較短，所以單位催化劑的還原比例比較低，催化劑能夠?qū)崿F(xiàn)循環(huán)利用。因為集成了脫硫脫硝和除塵三項功能，所以被業(yè)界和市場所看好，但是當前催化劑的循環(huán)利用還存在問題，大規(guī)模的工業(yè)化應用還有待時日[5]。

4 濕法同時脫硫脫硝技術

濕法脫硫工藝是當前主流的脫硫工藝，在實際應用中對硫的脫除效率能夠達到90%以上，但是氮氧化物在水中的溶解度極低，在濕法環(huán)境下對氮氧化物進行處理幾乎不可能。但是隨著化工技術的進步，研究人員發(fā)現(xiàn)一些金屬螯合物能夠與溶解的氮氧化物快速發(fā)硬。在濕法脫硫工藝的基礎上加入金屬螯合物元素，能夠在溶液中實現(xiàn)對氮氧化物的處理，同時不影響脫硫工藝的正常進行。

在處理工作完成后可以通過對生成物中硫、氮元素的去處來實現(xiàn)金屬螯合物的還原，也可以在生成物的基礎上在加工生成三價鐵螯合物，這種螯合物具有一定的商業(yè)應用價值。但是總體來說因為有金屬螯合物的介入，處理活動的技術門檻極大提高，而且處理的成本也所有上升，當前并不適宜市場應用[6]。

5 結語

燃煤鍋爐是現(xiàn)代火力發(fā)電的主要動力形式，其自身的運行質(zhì)量會對社會經(jīng)濟環(huán)境和自然環(huán)境產(chǎn)生廣泛而深遠的影響，在節(jié)能減排的大時代背景下，對燃煤鍋爐同時脫硫脫硝技術工藝性的分析具有鮮明的現(xiàn)實意義。本文從高能電子活化氧化技術、再生煙氣脫硫脫硝技術、催化脫硫脫硝技術、濕法同時脫硫脫硝技術四個技術角度出發(fā)，細數(shù)了各種同時脫硫脫硝技術，并對其工藝性進行了分析，以期為燃煤鍋爐同時脫硫脫硝技術水平的提升提供支持和借鑒。

[1]張翔宇.活性炭煙氣脫硫脫硝集成工藝研究及廢液燃燒煙氣脫硫方案[D].天津大學,2009.

[2]陳寶玉.燃煤電廠煙氣同時脫硫脫硝工藝的技術經(jīng)濟評價研究[D].重慶大學,2009.

[3]趙燁.MgO/添加劑同時脫硫脫硝反應特性及機理研究[D].華北電力大學,2014.

[4]王旭偉,鄢曉忠,陳彥菲,譚旦輝.國內(nèi)外電廠燃煤鍋爐煙氣同時脫硫脫硝技術的研究進展[J].電站系統(tǒng)工程,2007,04:5-7+3 9.

[5]何昆.一種燃煤鍋爐煙氣N O x-S O2聯(lián)合脫除新工藝的研究[D].北京交通大學,2013.

[6]王瀟.中小鍋爐燃煤煙氣脫硫脫硝一體化控制技術試驗研究[D].浙江工業(yè)大學,2011.