煙氣脫硫技術(shù)及脫硫脫硝除塵與環(huán)保策略研究

摘要：化石燃料的燃燒會產(chǎn)生大量的酸性氣體，比如二氧化碳、氮氧化物等，這些酸性氣體將會對大氣造成嚴(yán)重的污染。采用煙氣脫硫技術(shù)進(jìn)而減少有害氣體對環(huán)境的污染，加強(qiáng)環(huán)境保護(hù)。煙氣脫硫技術(shù)在傳統(tǒng)方法上有了新的研究，脫硫脫硝除塵一體化技術(shù)的出現(xiàn)進(jìn)一步促進(jìn)了這方面環(huán)境保護(hù)的發(fā)展。

關(guān)鍵字：脫硫脫；硝除塵；一體化

中圖分類號：X701 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2095-672X（2017）04-0128-02

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2017.04.060

Abstract： The burning of fossil fuels produces large amounts of acid gases， such as carbon dioxide， nitrogen oxides， etc.， which can cause serious pollution to the atmosphere. The use of flue gas desulfurization technology to reduce harmful gases to the environment pollution， strengthen environmental protection. Flue gas desulfurization technology in the traditional method has a new study， desulfurization and denitrification dust integration technology to further promote the emergence of environmental protection in this area.

Key words： Desulfurization； Nitrification； Integration

隨著工業(yè)的飛速發(fā)展，社會對能源的需求也日益增加，在燃煤、燃油和煉油的過程中形成了大量的酸性氣體和顆粒物，這些氣體的大量排放嚴(yán)重危害著人類的生存環(huán)境，是大氣中的主要污染物之一。隨著人們環(huán)保意識的增強(qiáng)，這些氣體污染的治理問題也越來越受到關(guān)注，在工業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生了大量有害氣體，要想減少大氣污染，就必須首先處理這些氣體，傳統(tǒng)的處理方法是煙氣脫硫技術(shù)，但是隨著社會的進(jìn)步和科學(xué)技術(shù)的不斷提高的研制出了更加經(jīng)濟(jì)、環(huán)保的方法即脫硫脫硝除塵一體化技術(shù)。

1 煙氣脫硫技術(shù)

二氧化硫是自然界中主要的大氣污染物之一，它的存在對人類的各個方面都造成了一定的危害，治理二氧化硫污染物已經(jīng)成為相當(dāng)一段時(shí)間內(nèi)的緊迫的環(huán)保任務(wù)，我國又是能源消費(fèi)大國，二氧化硫排放量十分巨大，因此我們必須盡快全面使用高效的脫硫脫硝除塵技術(shù)來達(dá)到環(huán)保的要求。

1.1 干法煙氣脫硫

干法煙氣脫硫是將吸收劑放入存在二氧化硫的反應(yīng)器中，待二者充分反應(yīng)后進(jìn)行干燥而實(shí)現(xiàn)脫硫。這種脫硫方法雖然在操作方面比較簡單，但是存在許多缺點(diǎn)比如脫硫率較差、吸收劑利用率低等。

1.2 濕法煙氣脫硫

利用濕法煙氣脫硫技術(shù)時(shí)，需要將堿性溶液或者漿液作為吸收劑進(jìn)行脫硫。在利用濕法煙氣脫硫時(shí)，有明顯的優(yōu)點(diǎn)是效率非常高并且吸收劑的利用率也很高但是在操作過程中流程繁瑣，環(huán)節(jié)較多，過程中產(chǎn)生一定量的廢水需要合理處理，一旦處理不當(dāng)將造成二次污染。

1.3 海水煙氣脫硫

海水中存在一些物質(zhì)可以和煙氣中的二氧化硫反應(yīng)，海水煙氣脫硫就是主要利用這個反應(yīng)生成硫酸鹽，而硫酸鹽可以分解，流回大海后并不會造成海水污染。海水煙氣脫硫?qū)Φ赜蛴忻黠@限制另外海水的供給量和海水取水、排水的工程改造費(fèi)用影響對此種方法的選擇。

1.4 電子束煙氣脫硫

電子束煙氣脫硫方法有較高的科技含量，但從工藝方面來講它是干法煙氣脫硫的一個分支，因此電子束煙氣脫硫在實(shí)際的脫硫中有廣泛的應(yīng)用。電子束煙氣脫硫是指用高能電子束照射煙氣，通過輻射反應(yīng)進(jìn)行脫硫，這種方法的優(yōu)點(diǎn)是不會產(chǎn)生額外的廢水、廢渣，而且副產(chǎn)品還可以用作化肥。

2 煙氣脫硫脫硝除塵一體化技術(shù)

隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，煙氣脫硫脫硝除塵的方法也不斷創(chuàng)新和發(fā)展，這里將主要探討催化煙氣脫硫脫硝除塵技術(shù)和氨肥法煙氣脫硫脫硝除塵技術(shù)，另外簡單介紹碳基材料法、脈沖電暈法和金屬氧化物催化法。

2.1 催化煙氣脫硫脫硝除塵技術(shù)

2.1.1 催化煙氣脫硫技術(shù)

各國研究的煙氣脫硫技術(shù)有許多種，但其脫硫的原理是基本相同的，比如有雙循環(huán)新型湍沖文丘里除塵脫硫技術(shù)是中石化自主知識產(chǎn)權(quán)的催化裂化除塵脫硫技術(shù)，它采用了文丘里組件和湍沖組件，圍繞雙塔雙循環(huán)的煙氣脫硫核心系統(tǒng)，形成了煙氣除塵脫硫工藝。另外還有循環(huán)流化床干法技術(shù)，它是較為先進(jìn)的運(yùn)用較廣泛的煙氣脫硫技術(shù)法，此種方法是以循環(huán)流化床原理為基礎(chǔ)，采用干態(tài)的消石灰粉作為吸收劑，并且通過吸收劑的多次循環(huán)來延長吸收劑與煙氣的接觸時(shí)間進(jìn)而達(dá)到脫硫的目的。循環(huán)流化床干法技術(shù)較為成熟，在國內(nèi)外已經(jīng)有140多套的業(yè)績，從目前來看具有良好的發(fā)展前景。

2.1.2 催化煙氣脫硝技術(shù)

催化煙氣脫硝技術(shù)有選擇性催化還原反應(yīng)煙氣脫硝技術(shù)和臭氧氧化煙氣脫硝技術(shù)，前者是把還原劑氨氣下游的煙道內(nèi)，經(jīng)過催化劑的作用，將有害物質(zhì)還原為水和氮?dú)猓@項(xiàng)技術(shù)對溫度有較高的要求，在反應(yīng)溫度較高時(shí)催化劑會產(chǎn)生燃燒或結(jié)晶現(xiàn)象，在反應(yīng)溫度較低時(shí)催化劑的活性又會因?yàn)槎喾N原因而降低；后者是美國空氣化工產(chǎn)品有限公司的專利技術(shù)，臭氧能將一氧化氮氧化為易溶于水的高價(jià)態(tài)氮氧化物，之后氮氧化物和二氧化硫在洗滌塔內(nèi)同時(shí)吸收轉(zhuǎn)化為溶于水的物質(zhì)，最后可達(dá)到脫硝脫硫的目的。

2.1.3 催化煙氣除塵技術(shù)

靜電除塵技術(shù)和氣固分離系統(tǒng)都可以達(dá)到煙氣除塵的目的，靜電除塵技術(shù)利用電極產(chǎn)生高壓電，在電場的作用下催化劑顆粒就會帶電，因?yàn)檎?fù)電荷相吸引的原因，吸附催化劑細(xì)小顆粒，然后集中回收。氣固分離系統(tǒng)是傳統(tǒng)的物理分離技術(shù)，首先確定過濾的壓降，為具有適當(dāng)孔徑大小的多孔過濾介質(zhì)在表面收集固體，待達(dá)到壓降再反沖洗過濾器，將粘附的固體卸除，經(jīng)過灰斗的回收，循環(huán)往復(fù)，最后達(dá)到氣固的分離。

2.2 氨肥法煙氣脫硫脫硝除塵技術(shù)

氨肥法能夠?qū)崿F(xiàn)煙氣脫硫、脫硝和除塵的一體化，將三種功能合于一體，這種技術(shù)適合中小型合成氨廠的脫硫脫硝，符合我國的國情，在副產(chǎn)品的綜合利用、經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)保效益等方面都有較好的收益，應(yīng)該大力推廣和應(yīng)用。

2.2.1 氣體吸收

從本質(zhì)上講，氣體吸收過程就是溶質(zhì)從氣相向液相傳遞的過程，在此過程中，溫度和壓力一定的條件下，煙氣和氨氣接觸時(shí)，部分吸收質(zhì)向吸收劑進(jìn)行質(zhì)量傳遞，吸收過程和傳速率相同，從而實(shí)現(xiàn)氣液兩相的動態(tài)平衡，這就是氨肥法脫硫脫硝除塵一體化技術(shù)中的氣體吸收主要原理。

2.2.2 脫硫脫硝

氨肥法脫硫主要是對二氧化硫的吸收過程，利用溶液對低濃度的二氧化硫進(jìn)行吸收，氨分子和水分子很容易結(jié)合，從而形成氨的水化物，氨有極易溶于水的性質(zhì)。在脫硫的過程中得到的產(chǎn)物可以將其作為吸收氮氧化物的吸收劑，對于煙氣來說，在氮氧化物中一氧化氮又占到近90%，所以要脫除的大部分為一氧化氮。

2.2.3 除塵

除塵的具體措施可以五步即首先煙氣中的粉塵會高速通過文氏管反應(yīng)器霧區(qū)，并向液膜高速運(yùn)動，然后在運(yùn)動過程中產(chǎn)生離心力，受到離心力的影響粉塵的運(yùn)動方向就會發(fā)生改變，其次旋轉(zhuǎn)運(yùn)動產(chǎn)生的霧滴使粉塵靠近水膜，下一步將會增大水霧封鎖線的覆蓋范圍，最后利用高強(qiáng)磁化器對循環(huán)水進(jìn)行磁化，進(jìn)而提升脫硫效率，同時(shí)提升了除去粉塵顆粒的效率。

2.3 碳基材料法

碳基材料是一種催化劑和吸附劑，它能夠?qū)崿F(xiàn)再生利用同時(shí)具有良好的性能。目前，有四種類型的碳基材料即活性炭、活性炭纖維、活性半焦和活性焦。活性炭的吸附功能較強(qiáng)可以吸附二氧化硫和氮氧化物以及煙塵粒子。利用碳基材料法進(jìn)行脫硫脫硝除塵操作相對簡單，還有節(jié)省占地面積的優(yōu)點(diǎn)，另外還可以帶來較大的收益。

2.4 脈沖電暈法

目前，脈沖電暈法的研究已經(jīng)取得了非常好的成果，所謂脈沖電暈法就是指在兩端的電機(jī)上加上高壓電，高壓電能產(chǎn)生局部擊穿，這樣就會產(chǎn)生放電現(xiàn)象，從而獲得非熱平衡等離子體。通過高能活性粒子，那些難以進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)都可以實(shí)現(xiàn)，進(jìn)而有效的脫除煙氣中污染物。

2.5 金屬氧化物催化法

金屬氧化物催化法在進(jìn)行煙氣脫硫脫硝時(shí)，通過金屬氧化劑的催化作用，有效提高脫硫脫硝的活性。這種脫硫脫硝的方法雖然脫硫率比較高，但是脫硝率差，所以還需要進(jìn)一步的研究。鑒于環(huán)保策略的要求，此種方法的脫硫脫硝率并不能達(dá)到理想的要求。目前，我國已有氧化銅、氧化鋁等金屬氧化物，但是都無法達(dá)到較高的脫硫脫硝率，因此還需要進(jìn)一步的研究，新型的催化劑也正在研制中。

3 結(jié)語

隨著科技的不斷發(fā)展，無論是國內(nèi)還是國外，脫硫技術(shù)相對已經(jīng)成熟，但是脫硝技術(shù)的發(fā)展還有待提高，未來一段時(shí)間要盡快完善脫硝技術(shù)。要想實(shí)現(xiàn)保護(hù)大氣環(huán)境，達(dá)到自然環(huán)保的目的，單純的對煙氣進(jìn)行脫硫是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有將脫硫脫硝一體化，然后在脫硫脫硝一體化技術(shù)中加入除塵技術(shù)才能實(shí)現(xiàn)最終的目標(biāo)。在一體化技術(shù)中要注意避免二次污染的產(chǎn)生，現(xiàn)在，該項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展還不夠完善，還需要對脫硫脫硝除塵一體化技術(shù)進(jìn)行研究改善，進(jìn)而更好的實(shí)現(xiàn)自然環(huán)境的保護(hù)。

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作者簡介：張景榮（1976-），男，本科，電氣工程師，研究方向?yàn)榄h(huán)保。