煙氣脫硫脫硝一體化技術的現(xiàn)狀與展望

摘 要：煙氣脫硫脫硝一體化技術是將脫硫脫硝技術合并在一個設備中進行，目前國際雖研發(fā)出多種一體化裝置，但大多并未實現(xiàn)工業(yè)化應用，大部分仍處于研發(fā)或中間試驗階段，從多種技術角度論述了煙氣脫硫脫硝一體化技術的研究及應用現(xiàn)狀，并對今后該類技術的發(fā)展進行了展望。a

關鍵詞：絡合；炭基；尿素；脈沖電暈

中圖分類號：X70 文獻標識碼：A

煙氣脫硫脫硝一體化技術是將脫硫脫硝技術合并在一個設備中進行，目前國際雖研發(fā)出多種一體化裝置，但大多并未實現(xiàn)工業(yè)化應用，大部分仍處于研發(fā)或中間試驗階段，按照脫除機理可分為聯(lián)合脫硫脫硝技術和同時脫硫脫硝技術，在實際應用中則以金屬氧化物為主要活性組分的一體化吸收進行聯(lián)合脫硫脫硝等技術，相比較而言，同時脫硫脫硝技術才是真正意義上的一體化脫硫技術，文章對多種一體化技術現(xiàn)狀進行了綜述，并對今后發(fā)展方向進行了展望。

1 金屬氧化物一體化技術

氧化銅干法吸收在適宜的溫度環(huán)境中不僅可很好地吸收SO2，且吸收劑也可實現(xiàn)良好再生，甚至可實現(xiàn)再生溫度基本等同于吸收溫度而簡化流程。應用中為提高脫硫劑內(nèi)脫硫組分的利用效率、防止銅催化劑燒結(jié)、提高其耐熱性和抗毒性能而常將氧化銅分散的固定在多孔載體上，多種載體比較而言硫酸鹽的生成反應活性更低，因此試劑表面積大小并不影響載體活性，而硅基樣品活性則大致等同于純微晶CuO載體特性。

該技術雖在很大程度上增大了煙氣與催化劑的接觸面積，但催化劑在通過反應器過程中的磨損成本和壓降將大幅度的提高運行成本，因而促成了移動床的開發(fā)，在移動床反應器內(nèi)煙氣以錯流形式流經(jīng)含有催化劑的填料床導致其在重力作用下緩慢向下移動，因移動床屬于錯流裝置，因此催化劑流量在接近化學計量比時脫硫效率達到最大值，同時因催化劑作為填料并且床層移動緩慢，因而可忽略反應器內(nèi)催化劑的磨損。過程中的硫化程度可分為表面硫化、輕度硫化和深層硫化幾個階段，因應避免反映溫度和載銅量不應過高以免深層硫化導致降低催化劑性能。

2 濕法同時脫硫脫硝技術

2.1 絡合吸收法

當前大多聯(lián)合濕法技術多采用在WFCD內(nèi)摻加金屬螯合物來實現(xiàn)脫除SO2和NOx的目的，但過程中溶液內(nèi)的Fe易被氧化且工藝復雜而不利于大規(guī)模應用，因而開辟了用含有-SH基團的亞鐵絡合物作為吸收液的同時脫硫脫硝技術，其采用半胱氨酸亞鐵溶液等具有強還原性的物質(zhì)來吸收、還原煙氣內(nèi)的SO2和NOx，并將其轉(zhuǎn)移至液相。

2.2 NaClO2氧化吸收法

自上世紀70年代末多位外國學者則嘗試用NaClO2溶液吸收煙氣中的NOx，國內(nèi)華北電力大學劉風等通過自行設計的小型鼓泡反應器進行了對煙氣的同時脫硫脫硝試驗研究，并實現(xiàn)了在最佳條件下非常高的脫硫脫硝效果；總之該技術符合脫硫脫硝一體化思想，并能與當今主流濕法工藝實現(xiàn)有效結(jié)合，同時可減少占地面積，保證較高的脫硫脫硝效率等優(yōu)點，但同時該技術的生成物相對復雜而不易進行二次利用，并會對設備造成腐蝕。

2.3 脈沖電暈等離子法

該技術原理基本等同于電子束法，其差異主要在于電子束法是通過陰極電子發(fā)射和外電場的加速獲得，而脈沖電暈則是采用高壓電源電暈放電來代替加速器電子束的。過程中其利用快速上升的窄脈沖電場加速獲得高能電子并形成非平衡等離子體狀態(tài)，通過獲得的大量活性粒子，該過程驅(qū)動離子的能耗非常小，能量利用率較高，并可獲得較高的脫硫脫硝效果，該技術可在單一的過程內(nèi)同時脫硫和硝，并可集脫硫脫硝和飛灰收集的功能于一體，該技術一次性治理所消耗的能量低于當前治理任何一種氣體所需要的能量，同時在電子加速過程中對慣性較大的離子則沒有加速，因此該技術在節(jié)能上有很大的潛力，并不影響鍋爐的安全運行，而成為當前研究的前沿。

2.4 尿素同時脫硫脫硝技術

該技術是將尿素作為一種還原劑，反映過程中煙氣與尿素溶液相互接觸，其中的NOx被還原為N，尿素則反映生成CO2和H2O，而SO2則與尿素反應生成硫酸銨，反應后的煙氣可直接通過煙囪進行大氣排放而不會帶來二次污染，反應溶液則可作為肥料綜合利用；反應過程中鍋爐煙氣經(jīng)電除塵器后從塔底進入吸收塔內(nèi)完成脫硫脫硝，吸收液則通過循環(huán)水池經(jīng)水泵增壓自頂部噴淋而下，氣液兩項在塔內(nèi)完成洗滌和吸收的過程，尾液則流向塔底進入循環(huán)池和沉淀池并在沉淀池內(nèi)沉淀分離，分離后的上部尾液泵入蒸發(fā)濃縮系統(tǒng)，分離池底部的灰渣泵進入灰渣池進行進一步分離，分離液回循環(huán)池，該技術的副產(chǎn)物為銨肥可實現(xiàn)回收利用，因此其具有較好的經(jīng)濟、環(huán)境和社會效益。

3 其他方法

3.1 炭基材料法

該技術采用具有獨特空隙結(jié)構(gòu)和表面活性官能團的炭基材料，該類材料化學性質(zhì)穩(wěn)定、耐酸耐堿并可實現(xiàn)再生利用，當前采用的炭基材料主要包括活性炭、活性焦、活性碳纖維和活性半焦等。采用活性焦脫硫脫硝技術采用類似于吸附塔的活性焦流化床吸附器作為主要反映設備，在吸附器內(nèi)煙氣中的SO2被氧化為SO，并溶于水生成稀硫酸氣溶膠，之后由活性焦吸附，吸附SO后的活性焦進入脫吸器進行加熱再生而實現(xiàn)活性炭的重復利用。

3.2 氯酸氧化法

氯酸氧化屬于一種濕式工藝，其可同時脫硫脫氮，且去除效果均可達95%以上，氯酸一般由氯酸鈉電解得到來氧化煙氣中的SO2和NOx，該過程一般在氧化塔內(nèi)進行，后續(xù)工藝則一般采用Na2S和NaOH來吸收煙氣中殘余的酸性氣體，整個吸收過程在堿式吸收塔內(nèi)完成，采用強氧化劑進行脫硫脫硝具有催化活性高等優(yōu)點，但該技術易對設備造成較強腐蝕，同時氧化劑回收以及吸收廢氣的溶液的處理具有較大的難度。

4 一體化技術展望

隨著現(xiàn)代科學技術的發(fā)展，大量可行的新的廢氣處理技術被引入煙氣治理，如高效液相催化氧化法以及膜分離技術等勢必在今后可促進技術成熟可行的治理方法的出現(xiàn)。在諸多處理技術中雖各自有各自的優(yōu)點，但大多尚處于試驗研究階段，許多技術在降低能耗、降低投資以及減少二次污染等方面需要改進，但脫硫脫硝一體化技術為煙氣凈化指明了方向，因而應建立更加完整的脫硫脫硝配套產(chǎn)業(yè)技術，并對現(xiàn)有技術進行不斷完善和應用方可更好的處理鍋爐煙氣，達到更好的效果。

結(jié)語

脫硫脫硝一體化技術是控制鍋爐煙氣內(nèi)SO2和NOx最為有效的途徑，同時良好的技術尚應具備同時脫汞的目的，但由于脫硫脫硝一體化技術具有工藝流程復雜，易造成氨泄漏等缺點，因而在今后應著力發(fā)展高效、經(jīng)濟的脫硫脫硝一體化技術。

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