薛振華
(中船澄西船舶修造有限公司,江蘇 江陰 214400)
(1)石灰石脫硫。在煙氣脫硫技術(shù)中應(yīng)用石灰石與石膏的濕法脫硫技術(shù)較為常見,此種技術(shù)的工作原理主要是利用碳酸鈣等物質(zhì)的粉末,使其形成料漿后再應(yīng)用于煙氣脫硫工作中。具體脫硫的過程為煙氣與堿性料漿在噴淋塔處發(fā)生反應(yīng),這時(shí)可以有效地將煙氣中的含硫物質(zhì)溶于水中,并且在接觸到碳酸鈣漿液后可以產(chǎn)生出亞硫酸鈣,這一過程屬于強(qiáng)制的氧化反應(yīng),并最終獲得了石膏。石膏屬于煙氣脫硫之后的副產(chǎn)品?,F(xiàn)階段在煙氣脫硫過程中應(yīng)用此技術(shù)可以達(dá)到97%左右的脫硫率,能夠有效的減輕煙氣對(duì)大氣造成的污染。但是這一技術(shù)需要合理的處理煙氣脫硫之后產(chǎn)生的副產(chǎn)品。
(2)氨法脫硫。在煙氣濕法脫硫技術(shù)中,氨法脫硫也是常見的手段之一。根據(jù)相關(guān)資料可知,應(yīng)用此技術(shù)進(jìn)行煙氣脫硫可以實(shí)現(xiàn)97%左右的脫硫率。除此以外應(yīng)用該種方法所造成的能耗較少,并且氨水這一吸收劑也具有利用率高的優(yōu)點(diǎn),重要的是與石灰石脫硫技術(shù)相比,氨法脫硫之后形成的副產(chǎn)品可以制作成農(nóng)業(yè)生產(chǎn)所需的肥料。根據(jù)我國(guó)的環(huán)境污染特點(diǎn),此種煙氣脫硫方法在我國(guó)具有較強(qiáng)的適用性,但是其缺點(diǎn)是無法對(duì)空氣進(jìn)行徹底凈化,在脫硫的過程中極有可能產(chǎn)生其他污染大氣的成分。雖然此種煙氣脫硫技術(shù)所產(chǎn)生的副產(chǎn)品可以用于農(nóng)業(yè)肥料,但是肥料的應(yīng)用與需求量受種植市場(chǎng)與季節(jié)的影響,導(dǎo)致肥料的銷售情況產(chǎn)生一定的波動(dòng),使氨法脫硫技術(shù)的應(yīng)用成本不穩(wěn)定。
(3)海水法脫硫。由于船舶的燃料主要是柴油與重油,因此其尾氣中含有大量的含硫含硝物質(zhì)。在尾氣脫硫方面,還可以應(yīng)用海水法脫硫。海水可以作為一種吸收劑,通過此種方法脫硫后形成的硫酸鹽可以直接排放到海水中,其脫硫率非常高,可以達(dá)到90%以上。海水脫硫技術(shù)也是煙氣脫硫手段之一,但是此種脫硫技術(shù)在使用過程中需要應(yīng)用大量的海水資源,具有較強(qiáng)的地域局限性,其應(yīng)用范圍也較小。
(4)其他脫硫技術(shù)。以上兩種脫硫技術(shù)應(yīng)用較為廣泛,除此以外還有半干法脫硫技術(shù)。此種方法的工作原理為利用脫硫劑與煙氣中的含硫物質(zhì)進(jìn)行反應(yīng),并且保證反應(yīng)環(huán)境的密閉性,但是此種方法的脫硫率較低,無法滿足95%的脫硫率,這使得脫硫后的煙氣也不能夠達(dá)到我國(guó)規(guī)定的煙氣排放標(biāo)準(zhǔn),因此阻礙了此項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用范圍。
造成大氣污染的主要排放物之一就是氮氧化物,這一物質(zhì)會(huì)造成酸雨等污染現(xiàn)象。脫硝技術(shù)可以應(yīng)用于物質(zhì)燃燒過程中的各個(gè)階段。針對(duì)燃燒前的脫硝方法一般是通過處理燃燒物,這一過程會(huì)極大地增加脫硝成本,因此該種脫硝方法不常用。針對(duì)燃燒過程中的脫硝方法,一般利用低氮燃燒的手段達(dá)到脫硝的目的。而燃燒后的脫硝方法主要是SNCR、SCR 技術(shù)以及電子束脫硝技術(shù)等。因此在考慮脫硝成本的前提下,可以常用以下技術(shù)進(jìn)行煙氣脫硝:
(1)低氮燃燒。低氮燃燒是應(yīng)用于燃燒過程中的脫硝技術(shù),其工作原理是通過改變?nèi)紵臈l件進(jìn)而減少煙氣中的氮氧化物的含量,最終減少排放到大氣中的污染物。在低氮燃燒技術(shù)中還分為煙氣再循環(huán)技術(shù)與空氣分級(jí)燃燒技術(shù)等。在應(yīng)用此種方法進(jìn)行脫硝時(shí),主要會(huì)改變空氣的混合成分與方式,導(dǎo)致空氣比降低,通過控制空氣混合成分控制燃燒的溫度,并有效地減少氮氧化物的生成量。但是此項(xiàng)技術(shù)的脫硝率較低,并且在降低空氣比的過程中容易出現(xiàn)燃料沒有完全燃燒的問題,極大地影響了燃燒效率,對(duì)不完全燃燒后的產(chǎn)物也無法妥善處理。
(2)選擇性非催化還原。SNCR 脫硝技術(shù)的應(yīng)用方法為首先必須要在高溫的環(huán)境下進(jìn)行,需要控制溫度在800 ~1000℃,使氨類化合物與煙氣中含有的氮氧化物進(jìn)行發(fā)應(yīng),在反應(yīng)后可以生成N2,由此可以分離出煙氣中的氮元素,直接減少了煙氣中氮氧化物的排放,能夠有效地改善空氣質(zhì)量。由于此項(xiàng)技術(shù)是在高溫的條件下進(jìn)行,可以避免使用催化劑使其進(jìn)行反應(yīng),并且高溫可以確保物質(zhì)的活化反應(yīng)。此項(xiàng)技術(shù)具有操作簡(jiǎn)便、阻力小、應(yīng)用成本低等優(yōu)點(diǎn)。但是該種方法的脫硝率非常低,只能達(dá)到30%左右,在提高脫硝率的同時(shí)其氨逃逸率也素質(zhì)提高,造成環(huán)境的二次污染。
(3)選擇性催化還原。SCR 技術(shù)是選擇性催化還原中的主要技術(shù)手段,其工作原理為應(yīng)用催化劑,使氨與煙氣中含有的氮氧化物進(jìn)行反應(yīng),反應(yīng)之后會(huì)產(chǎn)生N2與水,應(yīng)用此種脫硝技術(shù)需要控制反應(yīng)環(huán)境的溫度在300 ~400℃。此項(xiàng)技術(shù)的脫硝率非常高,可以達(dá)到90%的脫硝率,因此火力發(fā)電領(lǐng)域多應(yīng)用該項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行煙氣的脫硝。
(1)炭基新型催化技術(shù)。為了提高污染物的處理效率,必須研發(fā)高效、清潔的煙氣處理技術(shù),有效地改善環(huán)境質(zhì)量。經(jīng)過相關(guān)實(shí)驗(yàn)可知,利用催化法進(jìn)行煙氣脫硝脫硫可以在保證安全的基礎(chǔ)上,實(shí)現(xiàn)高效處理。其中活性炭以其自身孔隙結(jié)構(gòu)大、穩(wěn)定性高等優(yōu)點(diǎn)多被用作煙氣脫硫脫硝的材料。同時(shí),應(yīng)用活性炭不會(huì)出現(xiàn)二次污染的問題,獲取方法也較為廣泛且便捷。相關(guān)專家利用活性炭研究了解決上述技術(shù)中存在的一些缺點(diǎn)問題,主要是利用改變活性炭的化學(xué)改性或者在活性炭上負(fù)載稀土金屬等方法,研究出了新型的煙氣脫氧脫硝技術(shù),便是炭基新型催化技術(shù)。此項(xiàng)方法主要是將活性炭進(jìn)行特殊處理后改變自身的物理屬性以及活性位點(diǎn),進(jìn)而將活性炭的主要功能由吸附轉(zhuǎn)變?yōu)榇呋?,有效地提高了脫硫脫硝的效率,并且此種方法可以在低溫環(huán)境下進(jìn)行。當(dāng)前一些燃煤電廠由于應(yīng)用了劣質(zhì)的高硫煤,并且沒有使其燃燒充分,導(dǎo)致排放的煙氣存在含硫量高的特點(diǎn),實(shí)現(xiàn)多種污染物的超低排放,其難度較大。因此對(duì)煙氣排放的治理需要結(jié)合實(shí)際情況,考慮實(shí)際因素,結(jié)合煙氣的特點(diǎn)選擇合適的處理技術(shù),并應(yīng)用全局觀念綜合性、科學(xué)性的應(yīng)用多種煙氣脫硫脫硝處理技術(shù),最終實(shí)現(xiàn)超低排放的目標(biāo),這一研究方向也是未來大氣污染治理的重要內(nèi)容。
(2)RECO 技術(shù)。為了改善大氣污染情況,需要嚴(yán)格控制廢棄物的排放量,在煙氣脫氧脫硫方面也要采取綜合性的處理手段,應(yīng)用多種煙氣處理技術(shù),有效地減少含硫含硝物質(zhì)的排放量。但是在綜合應(yīng)用煙氣脫硝脫硫手段時(shí)需要加大投資規(guī)模,導(dǎo)致處理成本的增加,還極易引發(fā)二次污染的問題。為了有效地改善這一窘境,需要發(fā)展與研究一體化的煙氣脫硝脫硫技術(shù)?,F(xiàn)階段我國(guó)已經(jīng)研究出了RECO 的一體化控制技術(shù),在進(jìn)行完煙氣脫硫脫硝反應(yīng)之后,可以將其產(chǎn)生的反應(yīng)物制成硫酸制品。同時(shí)可以利用氧化等方式處理氮氧化物,并將其制作成農(nóng)業(yè)所需要的硝酸制品。這一技術(shù)可以極大地提高煙氣脫硝脫硫的效率,還可以避免出現(xiàn)二次污染的問題。RECO 技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)高效率的廢棄物轉(zhuǎn)化,同時(shí)應(yīng)用此項(xiàng)技術(shù)的成本較低。此項(xiàng)技術(shù)可以有效地解決兩項(xiàng)問題,首先是硫資源短缺的問題。我國(guó)需要從國(guó)外進(jìn)口硫磺礦產(chǎn)等資源來實(shí)現(xiàn)硫酸的生產(chǎn),而應(yīng)用此技術(shù)可以在煙氣脫硝脫硫的過程中將廢棄物制成硫酸制品。其次,我國(guó)農(nóng)業(yè)需要大量的氮肥,而應(yīng)用此技術(shù)可以將煙氣廢棄物制成氮肥,促進(jìn)了農(nóng)業(yè)的發(fā)展,有助于我國(guó)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略目標(biāo)。
(3)改性海水法。針對(duì)與船舶的尾氣脫硝脫硫技術(shù),現(xiàn)階段當(dāng)船舶尾氣中含有較低的含硫含硝物質(zhì)時(shí)可以應(yīng)用海水洗滌法,但是在面對(duì)高濃度的含硫含硝煙氣時(shí)此種方法的脫除效果非常不明顯。為了解決這一問題,專家對(duì)改性海水法進(jìn)行了深入的研究。主要是利用電解的方法實(shí)現(xiàn)海水改性,進(jìn)而形成氫氧化鈉溶液來有效提高海水的PH 值。但是船舶上的電量無法滿足電解海水的電量需求。因此,在這一基礎(chǔ)上改進(jìn)了此種方法,主要是利用氫氧化鎂與海水混合,以提高海水的堿性值。但是氫氧化鎂并不是船舶常備的物資,此種方法也具有一定的局限性,需要專家們進(jìn)行深入的研究。
綜上所述,為了減輕煙氣排放對(duì)環(huán)境造成的污染程度,我國(guó)現(xiàn)階段主要采用的是石灰石脫硫與氨法脫硫的濕法脫硫技術(shù)。在煙氣脫硝技術(shù)方面主要應(yīng)用的是低氮燃燒以及選擇性非催化還原或催化還原的技術(shù)。由于以上的煙氣脫硫脫硝技術(shù)均具有一定的缺陷,因此,在未來應(yīng)著重發(fā)展與研究RECO 技術(shù),進(jìn)而提高我國(guó)對(duì)污染物的治理能力,實(shí)現(xiàn)我國(guó)可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)。