煙氣脫硫脫硝工藝的現(xiàn)狀分析

文/劉坤林 吳葉 裴璐，彭州華潤(rùn)燃?xì)庥邢薰?/p>

1 燃煤煙氣脫硫脫硝技術(shù)概述

作為全球最大的煤炭生產(chǎn)國(guó)，中國(guó)對(duì)煤炭的生產(chǎn)和應(yīng)用是非常普遍的。但是，隨著生產(chǎn)的不斷發(fā)展及對(duì)煤炭需求量的日益增加，使得燃煤煙氣中的SO2和NOx含量不斷增加，對(duì)環(huán)境造成的威脅愈加嚴(yán)重。近年來(lái)，自然環(huán)境給人類發(fā)出的警號(hào)越來(lái)越來(lái)頻繁，降低SO2和NOx的排放成為一項(xiàng)緊迫而嚴(yán)峻的任務(wù)。傳統(tǒng)的脫硫脫硝程序是分步進(jìn)行的，即脫硫與脫硝不能同時(shí)進(jìn)行，并且出現(xiàn)脫硫脫硝時(shí)間長(zhǎng)、過(guò)程復(fù)雜、步驟繁多、耗用資金多、脫硫脫硝效率不高等實(shí)質(zhì)性問(wèn)題。這些問(wèn)題的出現(xiàn)，使得生產(chǎn)率下降，與現(xiàn)代生產(chǎn)要求不相符合，不能適應(yīng)生產(chǎn)發(fā)展的需要，與構(gòu)建社會(huì)主義和諧社會(huì)的宗旨更是相去甚遠(yuǎn)。

2 聯(lián)合脫硫脫硝技術(shù)分析

2.1 石灰、石灰石煙氣脫硫—SCR聯(lián)合技術(shù)

聯(lián)合脫硫脫硝技術(shù)的工業(yè)化發(fā)展一般選擇高性能的石灰/石灰石煙氣脫硫系統(tǒng)從而脫除SO2以及選擇性催化還原的工藝來(lái)消除N Ox。一般而言，石灰、石灰石脫硫體系所用的濕式工藝，但是，S CR體系為干式工藝范疇之內(nèi)。這一工藝目前在德國(guó)、日本或者瑞典等都進(jìn)入到工業(yè)的應(yīng)有階段。[2]其主要優(yōu)點(diǎn)是無(wú)論入口處的NOx或者SO2濃度比大小為多少，都能夠達(dá)到NOx或者SO2脫硫率達(dá)到理想的效果。

2.2 SNOXTM技術(shù)SNOXTM

關(guān)鍵技術(shù)包括SO2和SCR的WSA以及轉(zhuǎn)化，這一工藝首先把煙氣加熱超過(guò)405℃，通過(guò)布袋除塵器對(duì)顆粒物加以去除，并在SCR單元進(jìn)行脫硫，在SCR單元內(nèi)部使用氨氣對(duì)NOx進(jìn)行催化氧化處理，并將其轉(zhuǎn)變成水蒸氣和氮?dú)?。煙氣在第二個(gè)催化反應(yīng)器內(nèi)部把SO2轉(zhuǎn)變成成SO3。最后，煙氣通過(guò)換熱器實(shí)現(xiàn)降溫之后，通過(guò)玻璃管冷凝器將水轉(zhuǎn)變成硫酸。這項(xiàng)技術(shù)脫硫率和脫硝率分別為95%以及94%。這項(xiàng)技術(shù)的有點(diǎn)就是可靠性較高、維護(hù)費(fèi)用相對(duì)較低，不會(huì)出現(xiàn)二次污染，其投資費(fèi)用較高、能耗相對(duì)較大。

3 煙氣脫硫脫硝一體化工藝試驗(yàn)

3.1 催化劑的制備

3.1.1 浸漬沉淀法

按照偏釩酸胺溶液與硝酸銅以合理的比例準(zhǔn)備出來(lái)作為備用，再將適量的分子篩成顆粒狀最后作為催化劑的載體，通過(guò)干燥烘焙后處理后與酸性硫酸銅溶液兩者混合在一起，浸漬2小時(shí)后，再相應(yīng)地加入偏釩酸銨溶液，把其pH調(diào)制為堿性，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行干燥和焙燒，最后放入反應(yīng)器中，催化劑的完成為實(shí)驗(yàn)做好了準(zhǔn)備。

3.1.2 共混法

通過(guò)合理的比例將偏釩酸銨和硝酸銅進(jìn)行混合配置，分子篩成粉末狀并加入其中，將混合物進(jìn)行均勻攪拌，從中加入適量的水，之后催化劑有了初步的雛形，隨后將其制作成顆粒狀，顆粒的大小直徑大概為5mm左右，隨后在一次進(jìn)行干燥焙燒，最后催化劑放置在反應(yīng)器中，為實(shí)驗(yàn)做準(zhǔn)備。

3.1.3 多組分浸漬法

首先在偏釩酸胺酸性溶液中投入分子浸漬，通過(guò)干燥焙燒后，再一次將其投入硝酸銅溶液進(jìn)行浸漬，浸漬完成后進(jìn)行干燥焙燒，想獲得較好的負(fù)載量在此工藝上可以多次重復(fù)進(jìn)行浸漬，催化劑制備好后填入反應(yīng)器中等待進(jìn)行試驗(yàn)。

3.2 實(shí)驗(yàn)過(guò)程

在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，一是對(duì)于煙氣進(jìn)行合理的定量，在煙氣模擬進(jìn)入空氣中時(shí)，經(jīng)過(guò)燃燒后進(jìn)行分析，并測(cè)量出氣體再生出反應(yīng)后與之前的氮氧化合物和SO2中的所存在有的含量；二是，在制備的混合氣體進(jìn)入到反應(yīng)器中，會(huì)立馬呈現(xiàn)出其催化反應(yīng)，再利用其設(shè)備對(duì)于殘留的氣體和三氧化硫?qū)ζ溥M(jìn)行吸收，再利用干燥劑來(lái)進(jìn)行烘焙，最后分析出其結(jié)果，通過(guò)對(duì)于其工藝進(jìn)行測(cè)量，最終得出氮氧化物與SO2的含量；三是同樣在經(jīng)過(guò)煙氣模擬進(jìn)入空氣中后，反應(yīng)器在煙氣通過(guò)換熱器進(jìn)入之后，對(duì)其進(jìn)行脫硫脫硝的催化反應(yīng)，對(duì)于其中反映情況利用分析儀進(jìn)行分析，以此測(cè)量出在此實(shí)驗(yàn)中的氮氧化物和SO2在其氣體的含量。

3.2.1 制備催化劑最佳方法的確定

催化劑脫硫脫硝活性在通過(guò)各種不同制備方法制作出來(lái)，在此實(shí)驗(yàn)中從而得知在其溫度隨著空速的升高而對(duì)于脫硫效率和脫硝效率都在一定程度中存在下降。而釆取浸漬沉淀法制備的催化劑表現(xiàn)出較高的脫硫脫硝活性；所制得的催化劑效果則介于多組分浸漬法前兩者之間；煙氣中的SO2在低空速下采用共混法制備所得的催化劑雖然能夠完全脫除，但是在其中脫銷效果還是比較差，此情況不適合用于同時(shí)脫硫脫硝中的實(shí)驗(yàn)。

3.2.2 催化劑中的脫硝效率比較

研究出的共混法制備的催化劑在低空速下的活性會(huì)隨時(shí)間變化的關(guān)系，對(duì)于試驗(yàn)中的共混法制備的催化劑在脫硫方面具有一定的功效，其中脫硝效率在其增加后有一定的降低，查閱參考文獻(xiàn)中內(nèi)容分析其原因，是因?yàn)榱蚧镌诖呋瘎┲胸?fù)載一部分，硫化物能夠影響到氮氧化物的脫除；幾分鐘后果然脫硝效果直線呈現(xiàn)下降，分析其中的結(jié)果是因?yàn)榱蚧镏写嬖谶@過(guò)多的催化劑才會(huì)使SO2中毒。

3.2.3 催化劑的效率評(píng)價(jià)

為了使脫硫脫硝達(dá)到最佳的效果，首先對(duì)于工藝參數(shù)要有一定的準(zhǔn)確性，主要旨在空速變化與溫度變化的確定下。同時(shí)溫度固定的同時(shí)，在一定催化劑的體積下，改變進(jìn)氣速度，測(cè)得在不同氣速下所得到的脫除效果。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，為了能夠從根本上減少氮氧化物和二氧化硫可能會(huì)對(duì)大氣造成的污染，首先，要能夠?qū)θ紵夹g(shù)抑制的生成技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)；其次，要對(duì)煙氣中的氮氧化物和二氧化硫進(jìn)化處理。在今后的煙氣脫硫脫硝工藝研究過(guò)程中，要能夠加深對(duì)反應(yīng)動(dòng)力、反應(yīng)機(jī)理的研究力度，從而為相關(guān)工藝實(shí)現(xiàn)工業(yè)化發(fā)展提供有力、充分的理論指導(dǎo)。發(fā)電廠要能夠結(jié)合我國(guó)的實(shí)際國(guó)情，開(kāi)發(fā)能夠運(yùn)用在中小型鍋爐上,低耗能、高效、操作性較強(qiáng)的脫硫脫硝工藝，促進(jìn)我國(guó)電力事業(yè)的不斷發(fā)展。