燃煤電廠煙氣濕法同時脫硫脫硝技術研究

肖冠斌 王欽

摘 ?要：目前對于二氧化硫和氮氧化物的排放控制，國內外一般采用分別加裝濕式脫硫裝置和干法脫硝裝置的方式進行，此治理方式不但占地面積大，而且投資、管理、運行費用高，因此開展燃煤煙氣同時脫硫脫硝新技術研究十分必要。濕法脫硫技術在煙氣脫硫領域中是應用最廣泛，技術最成熟，運行最可靠和裝置最穩(wěn)定的脫硫工藝，占煙氣脫硫總裝機容量近95%以上。

關鍵詞：燃煤電廠;煙氣濕法;脫硫脫硝技術

目前在SO2/NOx的同時脫除技術中主要有2種方法：①采用新方法新設備同時脫除SO2和NOx;②對現(xiàn)有的煙氣脫硫系統(tǒng)進行改造增加脫硝功能。對于目前擁有脫硫系統(tǒng)的火力發(fā)電廠或其他擁有燃煤鍋爐的企業(yè)來講，基于經濟上的考慮，不可能將現(xiàn)有脫硫設備擱置運行而重新建設同時脫硫脫硝設備。因此，對現(xiàn)有的煙氣脫硫系統(tǒng)進行改造增加脫硝功能，可能成為最優(yōu)先大規(guī)模應用的同時脫硫脫硝技術。

1濕法脫硫工藝及特點

濕法脫除煙氣中的SO2的工藝很多，大部分在20世紀70年代初由美國和日本開發(fā)，多用于處理煉油廠和鍋爐的加熱爐煙氣。濕法煙氣脫硫技術的最大優(yōu)點是脫硫率高達95%，運行可靠性高，操作簡單，SO2噸處理成本低。世界各國現(xiàn)有的煙氣脫硫技術中，濕法脫硫技術約占85%左右，我國燃煤鍋爐煙氣脫硫常用的兩種方法即石灰石-石膏法與氨法脫硫。1石灰石-石膏法，石灰石-石膏法又稱濕法鈣法。采用石灰石或石灰漿液吸收煙氣中的SO2，副產為石膏。石膏作為脫硫產物以固體形式排出，經過脫硫產物處理后可循環(huán)利用。根據脫硫產物是否回收，可分為拋棄法、回收法和雙循環(huán)濕式法，該技術又可稱以廢制廢技術。2氨法脫硫，氨法煙氣脫硫，簡稱氨法，是以氨基物質作吸收劑脫除煙氣中的SO2并回收副產物（如硫酸銨等）的濕式煙氣脫硫工藝，一般采用廢氨水或液氨作為吸收劑，氨法煙氣脫硫技術是世界上商業(yè)化應用的脫硫方法之一。該工藝既可高效脫硫又可以部分脫除煙氣中的氮氧化物，副產物為硫酸銨可作為化肥，從而實現(xiàn)資源回收利用，是控制酸雨和二氧化硫污染最為有效和環(huán)保的濕法煙氣脫硫技術。

2工藝分析對比及探討

以上兩種方法都為成熟的燃煤鍋爐煙氣脫硫技術，國內外已投入商業(yè)運行，在脫硫市場上占有較大份額，是任何煤種均可采用的脫硫方式，脫硫率高達95%以上。對于鈣法脫硫，單塔處理量大，對于高硫煤及大機組具有實用價值。采用石灰石或石灰作為吸收劑，成本低廉、易得，產物石膏可作為建筑材料。但該工藝需要消耗大量的水，且易造成結垢堵塞。如果使用CaCl2、Mg2+、NH3等做添加劑可以防止結垢，但成本會增加。如果石膏銷路不好，會造成固體排放物的堆積問題，從而產生二次污染。對于氨法脫硫，適用較大機組，可以利用合成氨車間的廢氨水做吸收劑，產物為硫酸銨，可直接作為肥料用于鹽堿地，也有用于味精廠做精核物質的報道。氨法脫硫存在一個硫酸銨結晶分離的問題，結晶晶粒過小很難實現(xiàn)正常氣固分離，影響正常生產。關于結晶粒徑影響因素也有相關報道，研究表明主要受煙道中氧含量、酚含量及pH大小等的影響較為明顯。通過對兩種技術方法的論述及分析，針對具體項目而言，關于技術選擇還應根據現(xiàn)場的實際條件、吸收劑的資源、副產品的處理以及綜合利用等所有情況綜合考慮，確定最佳脫硫方案。

3實驗分析

在自制鼓泡反應器中同時脫硫脫硝的影響情況。本實驗模擬煙氣流量為395.64m3/h，反應溫度為25℃，進氣管采樣口處測得的NOx質量濃度為516mg/m3，SO2質量濃度為2670mg/m3。隨著pH的不斷增高，SO2的脫除效率持續(xù)增加，并在pH值從4～5時脫除效率有一個明顯的提高。這主要是因為NaClO2在pH值3～4時，會生成大量黃綠色的ClO2氣體，該氣體具有很強的氧化性，能夠迅速把SO2氧化成SO3，SO3在水中的溶解度更高，因而加速了吸收。同時可以看出，NO的脫除效率隨初始pH值的增大而降低，并在pH為3～4時達到最大值。這是因為NO在NaClO2的吸收過程中主要是依靠ClO2的氧化作用。而ClO2主要是當溶液pH值在3～4時產生的。由上分析可知，當模擬煙氣成分主要為SO2并對脫硝效率要求不高時，應適當提高溶液的pH值。當pH值為10時，脫硫效率可達到85%以上，脫硝效率在40%以上;若想獲得較好的同時脫硫脫硝效果，吸收液的pH值應控制在5左右，此時脫硫效率可達到80.5%，脫硝效率可達到62.3%

4一體化技術應用和發(fā)展

通過上述研究對比發(fā)現(xiàn)，各項工藝之間存在很大差異，而且使用技術也有所不同。雖然CuO吸附法脫硫脫硝技術相對比較成熟，但由于很多工業(yè)都是傳統(tǒng)工業(yè)，在使用中對溫度和穩(wěn)定等有很高的條件，使得該技術的應用受到很大制約。但就長期發(fā)展來看，由于燃煤電廠對這些技術的使用中造成一些負面影響，所以還需對這項技術進行改進，讓其一體化的發(fā)展更加符合燃煤電廠的需求和社會發(fā)展的需求。

通過催化氧化、催化還原不僅可以實現(xiàn)資源的有效利用，而且能量削耗低，綠色環(huán)保無污染，是燃煤煙氣脫硫技術發(fā)展的大趨勢。面對工業(yè)發(fā)展與環(huán)境保護矛盾的日益突出，如何更有效地治理、降低污染是很多學者共同面臨的研究課題。在燃煤鍋爐煙氣脫硫技術領域，除上述較為成熟的工藝外，仍有許多前沿工藝處于研究探索過程。

結論

隨著國民對環(huán)保要求的提高以及國家環(huán)保力度的加強，燃煤電廠將向綠色生產和資源綜合利用的方向不斷前進。燃煤鍋爐生產中排放的含硫煙氣作為一種資源可以加以利用，所以實現(xiàn)含硫煙氣綜合利用技術是未來煙氣脫硫技術發(fā)展進步的一個方向。目前各種脫硫工藝利弊并存，但有理由相信隨著科技進步，現(xiàn)有工藝必將更完善，同時也將探索出更多更好的新式脫硫工藝。

參考文獻

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