燃煤煙氣同時(shí)脫硫脫硝技術(shù)研究進(jìn)展

楊忠凱，武寧，何如意，李玉，李濤，任保增

(鄭州大學(xué) 化工學(xué)院，河南 鄭州 450001)

我國(guó)“富煤”的能源結(jié)構(gòu)，意味著煤炭在我國(guó)的能源利用中有著舉足輕重的地位，這也使得我國(guó)成為了世界上生產(chǎn)煤炭的第一大國(guó)，同時(shí)也是煤炭消耗的第一大國(guó)。2016年我國(guó)煤炭消耗量達(dá)到3.8×105萬(wàn)t，在我國(guó)能源消耗總量中占到62%[1]。在總共利用的煤炭中84%是以直接燃燒的方式被消耗掉，煤炭采用直接燃燒的利用方式將會(huì)產(chǎn)生大量的廢氣污染物，比如，煙塵、SO2、NOx等，嚴(yán)重影響了生態(tài)環(huán)境的平衡和人們的身體健康。據(jù)國(guó)家統(tǒng)計(jì)[1]，我國(guó)2017年排放的SO2和NOx較往年有明顯下降，分別排放了875.4萬(wàn)t和1 258.83萬(wàn)t，這與近年來(lái)我國(guó)對(duì)大氣污染的有效治理有著密切聯(lián)系；自2008年以來(lái)我國(guó)的煤炭消耗量大致呈現(xiàn)增長(zhǎng)的趨勢(shì)，2013年達(dá)到2 809.99萬(wàn)t標(biāo)準(zhǔn)煤，之后趨于平穩(wěn)狀態(tài)，2008～2017年我國(guó)煤炭消耗量、SO2排放量和NOx排放量的變化趨勢(shì)見(jiàn)圖1[1]。

近年來(lái)，SO2和NOx的排放引起了國(guó)家的高度重視，十三屆全國(guó)人大第二次會(huì)議的政府工作報(bào)告中明確提出：2019年SO2和NOx的排放量要較2018年下降3%。目前傳統(tǒng)的煙氣脫硫和脫硝技術(shù)治理成本高、系統(tǒng)復(fù)雜且污染物脫除技術(shù)單一，因此探究高效且穩(wěn)定的煙氣同時(shí)脫硫脫硝技術(shù)成為了國(guó)內(nèi)外研究者的關(guān)注重點(diǎn)。同時(shí)脫硫脫硝就是指在同一個(gè)系統(tǒng)內(nèi)對(duì)SO2和NOx等多種污染物實(shí)現(xiàn)同時(shí)脫除，目前對(duì)該類技術(shù)可以分為氧化法同時(shí)脫硫脫硝技術(shù)、等離子體法同時(shí)脫硫脫硝技術(shù)以及吸附法同時(shí)脫硫脫硝技術(shù)等[2]。

圖1 2008～2017年我國(guó)煤炭消耗量與SO2和NOx排放量示意圖Fig.1 Coal consumption and SO2 and NOxemissions in China during 2008～2017

1 傳統(tǒng)煙氣脫除技術(shù)

1.1 傳統(tǒng)煙氣脫硫技術(shù)

目前在世界上各種脫硫技術(shù)中，煙氣脫硫(FGD)是一種應(yīng)用最為廣泛、最成熟的二氧化硫脫除技術(shù)，國(guó)內(nèi)外對(duì)于煙氣脫硫技術(shù)已經(jīng)開(kāi)發(fā)出了近200多種，但在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中只有約十幾種技術(shù)[3]。排放的煙氣中的SO2呈酸性，煙氣脫硫技術(shù)就是利用堿性物質(zhì)與煙氣中的酸性SO2進(jìn)行中和反應(yīng)，從而達(dá)到脫硫的目的。以煙氣脫硫中所利用脫硫劑的干濕狀態(tài)以及脫硫后產(chǎn)物的漿液狀態(tài)，將煙氣脫硫技術(shù)可以分為三類：濕法脫硫技術(shù)、半干法脫硫技術(shù)以及干法脫硫技術(shù)，其中濕法脫硫技術(shù)占脫硫市場(chǎng)的85%。目前國(guó)內(nèi)外在脫硫市場(chǎng)中應(yīng)用最多的脫除技術(shù)有：石灰石-石膏法、氨法、雙堿法、海水法、循環(huán)流化床法等，雖然這幾種技術(shù)在市場(chǎng)份額中占有很高比重，但多數(shù)都存在或多或少的一些問(wèn)題，對(duì)幾種主流的煙氣脫硫技術(shù)的特征做對(duì)比見(jiàn)表1。

表1 脫硫工藝技術(shù)對(duì)比Table 1 Desulfurization process technology comparison

1.2 傳統(tǒng)煙氣脫硝技術(shù)

脫硝可以分為三類：煤炭燃燒前的脫硝、煤炭在燃燒過(guò)程中脫硝以及煤炭燃燒后脫硝(即煙氣脫硝)。燃燒前的脫硝技術(shù)常采用加氫、洗選等對(duì)NOx進(jìn)行脫除；燃燒中脫硝常用的有低氮燃燒技術(shù)、煙氣再循環(huán)技術(shù)等；但在脫硝市場(chǎng)上煙氣脫硝是應(yīng)用最廣泛、最成熟的脫硝技術(shù)，煙氣脫硝與煙氣脫硫技術(shù)分類方式相同，以煙氣脫硝中所利用脫硝劑的干濕狀態(tài)以及脫硝后產(chǎn)物的漿液狀態(tài)分為干法和濕法兩種方式[4]。目前，煙氣脫硝市場(chǎng)上應(yīng)用最廣泛的技術(shù)有三種：選擇性催化還原技術(shù)(SCR)、選擇性非催化還原技術(shù)(SNCR)以及SNCR-SCR聯(lián)合脫硝技術(shù)，但此三種技術(shù)同樣存在著SCR催化劑易中毒、SNCR氨逃逸高、SNCR+SCR聯(lián)合技術(shù)還原劑消耗量過(guò)大等問(wèn)題。對(duì)三種煙氣脫硝技術(shù)做對(duì)比見(jiàn)表2。

表2 脫硝工藝技術(shù)對(duì)比Table 2 Denitration process technology comparison

2 氧化法同時(shí)脫硫脫硝技術(shù)

NO是NOx中的主要污染物，燃煤煙氣中的NOx中90%都是NO，無(wú)論是堿性溶液或水都不易將其溶解。氧化法同時(shí)脫硫脫硝就是利用氧化劑在吸收塔內(nèi)創(chuàng)造一種強(qiáng)氧化環(huán)境，將NOx中的主要污染物NO(不易溶)氧化為易溶于堿性溶液或水的高價(jià)態(tài)NOx，以此來(lái)達(dá)到脫除NO的目的。其中，O3、NaClO2、KMnO4、H2O2等強(qiáng)氧化劑是氧化法同時(shí)脫硫脫硝常用的氧化劑。

2.1 臭氧(O3)氧化法

臭氧(O3)具有很強(qiáng)的氧化性，且在氧化過(guò)程中無(wú)二次污染，是一種清潔氧化劑。臭氧氧化法同時(shí)脫硫脫硝就是利用了O3強(qiáng)氧化性的特點(diǎn)，在污染物脫除過(guò)程中，首先將煙氣中的SO2和NO氧化為高價(jià)態(tài)的氧化物(SO2、NO2、NO3等)，氧化后的高價(jià)態(tài)氧化物再由堿液進(jìn)行濕法吸收脫除。在臭氧氧化法脫硫脫硝的機(jī)理研究中，仝明[5]在臭氧氧化結(jié)合鈣法吸收同時(shí)脫除SO2和NOx實(shí)驗(yàn)中對(duì)前人提出的反應(yīng)機(jī)理總結(jié)如下。

NO+O3=NO2+O2

(1)

(2)

(3)

臭氧氧化法脫硫脫硝一直以來(lái)都受到了國(guó)內(nèi)外大量研究者的關(guān)注，針對(duì)臭氧氧化法同時(shí)脫硫脫硝的研究發(fā)現(xiàn)：反應(yīng)溫度、停留時(shí)間以及O3與NO的摩爾比等對(duì)同時(shí)脫硫脫硝均有影響。Zhang等[6]在O3氧化法同時(shí)脫硫脫硝實(shí)驗(yàn)中，采用了NaOH溶液吸收污染物中的SO2和NO，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，O3與NO的摩爾比對(duì)實(shí)驗(yàn)中NO的脫除效率影響較大，且當(dāng)O3與NO的摩爾比為3時(shí)，NO的氧化效率高達(dá)90%，溫度恒定時(shí)NO的氧化效率隨氧化劑O3的使用量增加而增加。代邵凱等[7]在臭氧氧化法同時(shí)脫硫脫硝的實(shí)驗(yàn)研究中探究了溫度對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響，結(jié)果表明，溫度介于150 ℃以下時(shí)，NO氧化效率較穩(wěn)定，且氧化效率不隨溫度變化而變化；但當(dāng)溫度高于150 ℃時(shí)，NO的氧化效率會(huì)隨溫度的升高而降低。Lin等[8]在O3氧化低溫脫除氮氧化物實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，溫度和停留時(shí)間對(duì)高價(jià)態(tài)氧化物N2O5的形成有很大影響，當(dāng)溫度為60 ℃、停留時(shí)間為5 s時(shí)N2O5的形成穩(wěn)定，但實(shí)驗(yàn)中將溫度升高，且溫度高于100 ℃時(shí)，N2O5明顯受溫度的升高而發(fā)生熱分解。O3氧化法同時(shí)脫硫脫硝具有清潔環(huán)保、脫除效率高、氧化能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，且在低溫狀態(tài)下可以同時(shí)脫除多種污染物；但目前臭氧氧化法脫硫脫硝所需臭氧量較大、投資成本較高，現(xiàn)階段還較難滿足市場(chǎng)工業(yè)化需求。因此，O3氧化法同時(shí)脫硫脫硝還需進(jìn)一步研究。

2.2 NaClO2氧化法

脫硫過(guò)程：

(6)

(7)

(8)

脫硝過(guò)程：

ClO2+NO→NO2+ClO-

(10)

ClO-+NO→NO2+Cl-

(11)

近年來(lái)，NaClO2氧化法同時(shí)脫硫脫硝是一種較受歡迎的氧化法脫除工藝，國(guó)內(nèi)外學(xué)者針對(duì)該氧化方法做了大量實(shí)驗(yàn)研究。趙靜等[10]在同時(shí)脫硫脫硝實(shí)驗(yàn)中采用NaClO2/NaClO復(fù)合吸收劑脫除SO2和NO，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)反應(yīng)溫度為55 ℃、實(shí)驗(yàn)液氣比(L/G)為20 L/m3、吸收液的pH=6的條件下，SO2和NO的脫除率分別可達(dá)99.8%和94%。且使用復(fù)合吸收劑NaClO2/NaClO的氧化效率要高于單獨(dú)使用NaClO2作為吸收劑的氧化效率；Wang等[11]同樣采用NaClO2/NaClO復(fù)合吸收劑脫除燒結(jié)煙氣中的污染物，探究了實(shí)驗(yàn)過(guò)程中脫除率的影響因素，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，溫度、pH、NaClO2/NaClO摩爾比等對(duì)SO2和NOx脫除率皆有影響，當(dāng)溫度處于55 ℃時(shí)，控制NaClO2/NaClO摩爾比為1.3，此時(shí)的SO2和NOx脫除效果最優(yōu)，且此時(shí)的脫硫和脫硝率分別可以達(dá)到99.7%和90.8%。Hao等[12]考察了復(fù)合吸收劑中NaClO2與Na2S2O8的配比對(duì)脫硫脫硝率的影響，結(jié)果表明，NaClO2與Na2S2O8的最佳配比為4%∶4%，此時(shí)的脫硫率和脫硝率分別為100%和82.7%。近年來(lái)亞氯酸鈉氧化法同時(shí)脫硫脫硝技術(shù)因氧化性強(qiáng)、脫除效率高、簡(jiǎn)單易行等優(yōu)點(diǎn)成為了脫硫脫硝行業(yè)的主流技術(shù)之一，但如何優(yōu)化反應(yīng)條件、解決設(shè)備易腐蝕、減少脫硫脫硝過(guò)程中造成的二次污染等問(wèn)題是NaClO2氧化法同時(shí)脫硫脫硝技術(shù)需要進(jìn)一步研究的。

2.3 其它氧化劑氧化法

以H2O2作為氧化劑同時(shí)脫除SO2和NOx，利用的是氧化劑產(chǎn)生的強(qiáng)氧化性的·OH，將SO2和NOx氧化為高價(jià)態(tài)氧化物，然后結(jié)合堿液進(jìn)行吸收脫除。近年來(lái)，眾多研究者開(kāi)展了以H2O2為基礎(chǔ)的高級(jí)氧化技術(shù)的研究，例如采用UV或者堿性溶液與H2O2結(jié)合同時(shí)脫硫脫氮。Liu等[13]在SO2和NO脫除實(shí)驗(yàn)中，利用UV與H2O2結(jié)合的方法，在實(shí)驗(yàn)中UV能夠和H2O2很好的協(xié)同，且增加UV功率NO的脫除率將會(huì)增大，實(shí)驗(yàn)中的脫硫率可達(dá)100%。Hao等[14]采用UV/H2O2同時(shí)脫除SO2和NO，實(shí)驗(yàn)中通過(guò)調(diào)節(jié)溫度以及H2O2質(zhì)量濃度等，探究了其對(duì)污染物脫除率的影響，結(jié)果表明，當(dāng)H2O2質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15%、蒸發(fā)溫度40 ℃時(shí)脫硫脫硝效果最佳，其中SO2脫除率可達(dá)100%，NO脫除率可達(dá)87.8%。H2O2氧化法同時(shí)脫硫脫硝具有污染物脫除率高、氧化劑價(jià)格低廉、無(wú)二次污染等優(yōu)點(diǎn)；但該方法投資費(fèi)用高、H2O2利用率低且氧化劑易分解等缺點(diǎn)限制了該方法的工業(yè)化應(yīng)用。

KMnO4氧化性很強(qiáng)，在同時(shí)脫硫脫硝實(shí)驗(yàn)中經(jīng)常被作為氧化劑使用。目前采用的KMnO4與微波或堿液結(jié)合的方法對(duì)SO2和NOx同時(shí)脫除，取得了很好的脫除效果。Wei等[15]借助微波反應(yīng)器與KMnO4結(jié)合同時(shí)脫除SO2和NOx，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，脫硫率和脫硝率都達(dá)到90%以上。張忠梅等[16]采用KMnO4與NaOH結(jié)合作為復(fù)合吸收劑對(duì)SO2和NOx同時(shí)脫除，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，SO2脫除率可達(dá)98%，NOx脫除率可達(dá)70%，且實(shí)驗(yàn)中SO2濃度則會(huì)影響NOx的脫除效率，當(dāng)SO2濃度低時(shí)會(huì)促進(jìn)NOx氧化吸收速率，反之，煙氣中SO2濃度高則會(huì)抑制NOx氧化吸收速率。KMnO4氧化法煙氣處理工藝具有高脫除率、操作易行等優(yōu)點(diǎn)。但該方法還需要解決氧化劑KMnO4成本高、吸收劑難制備、反應(yīng)易生成副產(chǎn)物以及設(shè)備易堵塞等一些問(wèn)題。

3 等離子體法同時(shí)脫硫脫硝技術(shù)

等離子體法以其過(guò)程易控制、煙氣處理量大、能源利用率高等優(yōu)點(diǎn)受到越來(lái)越多研究者的關(guān)注。電子束法(EBA)和脈沖電暈法是等離子體法研究最廣泛的兩種同時(shí)脫硫脫硝技術(shù)，兩種技術(shù)在脫硫脫硝原理上保持相同，主要區(qū)別在于獲得高能電子的方式不一樣，電子束法產(chǎn)生的高能電子是通過(guò)電子束的照射獲得，而脈沖電暈法同時(shí)脫硫脫硝技術(shù)的高能電子則是通過(guò)脈沖放電產(chǎn)生。兩者的反應(yīng)流程相同，首先煙氣經(jīng)過(guò)電除塵之后通入到冷卻塔，經(jīng)由冷卻塔降溫后進(jìn)入反應(yīng)器，在反應(yīng)器內(nèi)，煙氣中的SO2和NO等污染物被反應(yīng)所需的高能電子氧化，然后與供氨系統(tǒng)添加的氨反應(yīng)生成銨鹽，脫除SO2和NO后的煙氣繼續(xù)進(jìn)入電除塵，再經(jīng)過(guò)電除塵后直接由煙囪排出。具體流程見(jiàn)圖2。

圖2 等離子體法同時(shí)脫硫脫硝技術(shù)流程圖Fig.2 Flow chart of simultaneous desulfurization and denitrification by plasma method

3.1 電子束法

電子束法最早由日本荏原公司于1970年提出，20世紀(jì)八九十年代，美國(guó)、德國(guó)等分別建立了電子束法示范裝置，2000年12月清華大學(xué)成功建立了煙氣處理量為1萬(wàn)m3/h的煙氣凈化裝置[17]，其中脫硫效率達(dá)到了90%，但脫硝率較低，僅為30%。該法是一種干法脫除技術(shù)，原理是利用高能帶電離子發(fā)生碰撞，碰撞后的帶電離子可以產(chǎn)生大量活性自由基(OH·、HO2·、N·、O·等)，活性自由基可以將煙氣中的SO2和NO氧化，氧化后的SO2和NO最終生成H2SO4和HNO3，然后與氨反應(yīng)生成銨鹽。針對(duì)電子束法同時(shí)脫硫脫硝反應(yīng)機(jī)理歸納總結(jié)如下。

生成自由基：

N2+O2+H2O+e-→

OH·+HO2·+N·+O· (13)

SO2和NO被氧化：

SO2→SO3→H2SO4

(14)

NO→NO2→HNO3

(15)

與氨反應(yīng)生成銨鹽：

H2SO4+2NH3→(NH4)2SO4

(16)

HNO3+NH3→NH4NO3

(17)

Calinescu等[18]在采用電子束法同時(shí)脫硫脫硝的實(shí)驗(yàn)中，采用介質(zhì)增加電子束的能量效率，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，增加高能電子束能量與細(xì)水滴介質(zhì)結(jié)合具有良好的節(jié)能效果。Pawelec等[19]采用電子束法對(duì)位于沙特阿拉伯的一重油鍋爐排放的煙氣進(jìn)行處理，中試結(jié)果表明，脫硫和脫硝效果較好，SO2和NOx的脫除效率分別為98.5%和83.1%。電子束法具有高效節(jié)能、同時(shí)脫除效率高、設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、副產(chǎn)物可以作化肥使用等優(yōu)點(diǎn)，該方法具有良好的應(yīng)用前景，但該方法運(yùn)行費(fèi)用高、耗電量大且電子槍有輻射對(duì)人體有害。因此，應(yīng)當(dāng)加大開(kāi)發(fā)價(jià)格低廉且更適于工業(yè)應(yīng)用的電子槍。

3.2 脈沖電暈法

脈沖電暈法同時(shí)脫硫脫硝技術(shù)有著與電子束法同樣的脫硫脫硝原理，但脈沖電暈法不同于電子束法，脈沖電暈法的高能電子通過(guò)高壓電源產(chǎn)生，而電子束法的高能電子則是通過(guò)電子束照射的方法產(chǎn)生。Mizuno于1984年首先提出了脈沖電暈法，并且第一次采用該方法進(jìn)行了SO2模擬脫除的實(shí)驗(yàn)。2000年國(guó)內(nèi)工程物理研究院采用脈沖電暈法對(duì)一自備電廠排放的煙氣進(jìn)行SO2和NOx工業(yè)脫除實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，SO2和NOx在能耗<5 W·h/m3時(shí)脫除效率分別為85%和50%[20]。

眾多研究者針對(duì)堿液與脈沖電暈相結(jié)合同時(shí)脫硫脫硝的方法做了大量研究，Zhang等[21]利用脈沖電暈等離子體技術(shù)研究了NO的脫除動(dòng)力學(xué)，結(jié)果表明NO的去除率隨放電電壓的增大而增大。Huang等[22]利用脈沖電暈法與堿液Ca(OH)2相結(jié)合的方法同時(shí)脫除SO2和NOx，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，SO2的脫除率為75%，而NOx的脫除率則為40%。國(guó)內(nèi)吳祖良等[23]利用濕式吸收劑NaOH溶液與電暈放電相結(jié)合的方法同時(shí)脫硫脫硝，實(shí)驗(yàn)中增加NaOH的濃度，NOx的脫除率同樣會(huì)增大，且當(dāng)電壓為20 kV、NaOH濃度為0.3 g/L條件下，NOx的脫除率可以增大30%。脈沖電暈法同時(shí)脫硫脫硝技術(shù)與電子束法相比具有一定優(yōu)勢(shì)，成本僅為電子束法成本的40%，且脈沖電暈法操作簡(jiǎn)單、能效高、無(wú)二次污染、脫除效率高等優(yōu)點(diǎn)；但該法在工業(yè)應(yīng)用中尚處于中試階段，依然存在效率不穩(wěn)、能耗高、反應(yīng)器不能與電源有效匹配、反應(yīng)后副產(chǎn)物(NH4)2SO4和NH4NO3難處理等問(wèn)題。

4 吸附法同時(shí)脫硫脫硝技術(shù)

吸附法同時(shí)脫硫脫硝技術(shù)是一種工業(yè)分離技術(shù)，該法脫除原理就是采用吸附劑將煙氣中的污染物SO2和NOx同時(shí)脫除，其中物理吸附和化學(xué)吸附是吸附法在應(yīng)用中最廣泛的兩種吸附技術(shù)。吸附法具有很好的研究前景，目前碳基吸附技術(shù)和鈣基吸附技術(shù)是吸附法同時(shí)脫硫脫硝中研究較多的兩種方法。

4.1 碳基材料吸附技術(shù)

碳基吸附材料之所以應(yīng)用廣泛，因?yàn)槠鋼碛胸S富的表面基團(tuán)，且吸附材料孔隙結(jié)構(gòu)發(fā)達(dá)，比表面積大，碳基吸附就是利用這些優(yōu)良的吸附材料將SO2和NOx同時(shí)脫除，在吸附過(guò)程中應(yīng)用較多的吸附劑有：活性炭吸附劑、活性焦吸附劑、活性炭纖維以及改性后的碳基吸附材料[24]。采用活性炭對(duì)污染物脫除過(guò)程中，需要經(jīng)過(guò)物理和化學(xué)吸附兩個(gè)階段，煙氣中的SO2和NOx首先被活性劑吸附于活性位，此時(shí)煙氣中含有的H2O和O2與SO2和NOx發(fā)生化學(xué)作用，SO2被氧化后與煙氣中本來(lái)含有的H2O反應(yīng)生成H2SO4，然后向反應(yīng)中加入氨，NOx將被氧化還原為N2?；钚蕴坷w維(ACF)在煙氣處理中不僅可以作為吸收劑，還可以作為催化劑載體。常溫常壓下ACF脫除SO2的原理是ACF將SO2吸附到微孔表面，煙氣中本來(lái)存在水蒸氣，SO2與水蒸氣反應(yīng)生成硫酸，NO的脫除則是ACF將其首先吸附氧化為NO2，與煙氣中存在的水蒸氣反應(yīng)生成HNO3。

對(duì)于碳基吸附法同時(shí)脫硫脫硝，眾多研究者將研究目光聚焦在對(duì)碳基吸附材料的改性上面。Lau等[25]采用Cu對(duì)稻殼灰改性作為吸附劑同時(shí)脫硫脫硝，研究了不同溫度、不同濃度下的最佳吸附活性，結(jié)果表明，溫度為100 ℃且SO2和NO分別為 2 000 mg/L和500 mg/L時(shí)，吸附活性最優(yōu)。Yi等[26]采用不同金屬(Cu、Ca、Mg、Zn)對(duì)椰殼改性同時(shí)脫除SO2、NO和CO2，通過(guò)4種金屬對(duì)椰殼的改性結(jié)果對(duì)比表明，Cu對(duì)椰殼改性的效果最好，脫除率最優(yōu)。Ma等[27]采用微波輻射與活性炭相結(jié)合的方法研究了O2含量對(duì)吸附脫除的影響，結(jié)果表明，增加O2濃度，脫除效率增加，實(shí)驗(yàn)中增加微波輻射的功率，則O2的含量則會(huì)增加，隨之活性炭的質(zhì)量則會(huì)下降。王猛等[28]采用RnAlZrX3對(duì)活性炭改性同時(shí)脫除SO2和NOx，結(jié)果表明，改性后的內(nèi)改性樣品 CFZr-n污染物脫除效率最高，且比未改性樣品CF0的脫硫率和脫硝率分別提高了8.8%和79%。碳基吸附法同時(shí)脫硫脫硝吸附劑表面基團(tuán)豐富、吸附劑來(lái)源廣泛且吸附能力強(qiáng)，發(fā)生吸附反應(yīng)時(shí)反應(yīng)溫度低、無(wú)二次污染等；但該技術(shù)同樣具有吸附劑再生費(fèi)用大、活性炭等碳基吸附劑成本高、吸附劑再生困難等問(wèn)題，雖然該技術(shù)的發(fā)展尚處于發(fā)展階段，技術(shù)尚不成熟，但該技術(shù)發(fā)展具有很大的上升空間。

4.2 鈣基材料吸附技術(shù)

鈣基材料吸附法同時(shí)脫硫脫硝技術(shù)發(fā)展于20世紀(jì)80年代，鈣基材料吸附同時(shí)脫硫脫硝利用的是鈣基吸收劑(CaO、CaCO3、Ca(OH)2)將煙氣中的SO2、NO轉(zhuǎn)化生成CaSO4、CaNO3等。為了提升鈣基吸收劑的吸附效率，眾多研究者提出可通過(guò)對(duì)吸收劑改質(zhì)或改變反應(yīng)條件使其具有良好的活性。Galloway[29]在CaO吸附實(shí)驗(yàn)中研究了煙氣中的H2O和CO2等組分對(duì)SO2脫除的影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，H2O可以增強(qiáng)SO2與CaO的表面結(jié)合，而CO2則會(huì)削弱硫表面的化學(xué)鍵，對(duì)吸附產(chǎn)生負(fù)面影響。武存喜等[30]在鈣基吸附同時(shí)脫硫脫硝實(shí)驗(yàn)中利用催化氧化劑(FeCl3/Al2O3)對(duì)鈣基吸附劑進(jìn)行改性，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，氧化劑添加量對(duì)脫硝效率有影響，氧化劑添加量與脫硝效率成正比，且實(shí)驗(yàn)中的平均脫硫率和脫銷率分別為57.5%和51.4%。丁衛(wèi)科等[31]采用低溫等離子體技術(shù)結(jié)合鈣基吸附劑改性進(jìn)行脫硫?qū)嶒?yàn)，結(jié)果表明改性后的單位吸附量比改性前提高61.7%。

鈣基吸附法同時(shí)脫硫脫硝具有吸附劑資源分布廣泛、原料廉價(jià)易得、投資費(fèi)用低、易于維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)，成為了煙氣污染物脫除市場(chǎng)上的主流吸附劑。雖然眾多研究者對(duì)鈣基吸附法的關(guān)注度很高，該方法如果進(jìn)行大規(guī)模工業(yè)應(yīng)用還需要解決吸收劑利用率低、脫硝率低、生成副產(chǎn)物難處理等問(wèn)題。

5 同時(shí)脫硫脫硝技術(shù)對(duì)比

以脫除率和存在的特點(diǎn)對(duì)氧化法、等離子體法、吸附法同時(shí)脫硫脫硝做技術(shù)對(duì)比，結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 同時(shí)脫硫脫硝技術(shù)對(duì)比Table 3 Simultaneous desulfurization and denitration technology comparison

6 結(jié)束語(yǔ)

針對(duì)同時(shí)脫硫脫銷技術(shù)，雖然多數(shù)工藝方法尚不成熟仍處于試驗(yàn)研究階段。但都具有很大的發(fā)展空間。對(duì)于氧化法同時(shí)脫硫脫硝技術(shù)需要進(jìn)一步完善和優(yōu)化副產(chǎn)物的排放以及提高副產(chǎn)物的利用率；等離子體法需要解決如何讓電源穩(wěn)定有效運(yùn)行、運(yùn)行費(fèi)用相對(duì)較低的問(wèn)題；在運(yùn)用吸附法同時(shí)脫硫脫硝時(shí)，吸附劑的利用效率較低，因此需要提高吸收劑的利用率，使吸收劑保持良好的再生性?？傮w而言，同時(shí)脫硫脫硝技術(shù)已經(jīng)成為未來(lái)脫硫脫硝市場(chǎng)的發(fā)展趨勢(shì)，對(duì)于同時(shí)脫硫脫銷技術(shù)，應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)同時(shí)脫硫脫硝機(jī)理研究，對(duì)現(xiàn)有技術(shù)不斷優(yōu)化，探究高效、滿足經(jīng)濟(jì)與環(huán)境需求、符合我國(guó)國(guó)情且可資源化的新技術(shù)是當(dāng)前我國(guó)脫硫脫硝的必經(jīng)之路。