燃煤電廠煙氣脫硫脫硝一體化應(yīng)用研究

文_劉國瑞 航天環(huán)境工程有限公司

燃煤電廠必須通過采用相應(yīng)的脫硫脫硝技術(shù)對排放的煙氣中的氮氧化物、硫化物進行處理，從而減少燃煤發(fā)電給大氣環(huán)境帶來的污染。

1 燃煤電廠煙氣脫硫脫硝現(xiàn)狀

燃煤電廠排放的煙氣中含有大量的硫酸以及硝酸等污染物質(zhì)，一旦被排放到大氣中，就會進行大范圍的快速擴散，對人體健康和環(huán)境造成的危害非常難以控制。傳統(tǒng)的燃煤電廠脫硫脫硝技術(shù)，采用的是逐步分解的處理方式，對煙氣中污染物的分解效率低，無法在有效的時間內(nèi)完成大量的煙氣污染物處理工作。而且這種傳統(tǒng)的處理技術(shù)使用的成本也較高，經(jīng)濟效益、環(huán)保效益都存在著一定的不足。

2 燃煤電廠煙氣脫硫脫硝一體化的重要性

目前，我國對燃煤電廠排放的煙氣中的污染物治理要求越來越高，對燃煤電廠的環(huán)境保護投入也在相應(yīng)地增高，如果將燃煤電廠煙氣脫硫脫硝技術(shù)進行一體化融合，這樣不僅能夠減少運行的成本，節(jié)約土地資源，同時也能提高煙氣污染物處理的速度、效率和質(zhì)量。

3 燃煤電廠脫硫脫硝一體化相關(guān)工藝

3.1 CuO吸附法脫硫脫硝技術(shù)

3.1.1 CuO吸附法脫硫脫硝原理

該方法主要利用的吸附劑主要是CuO-SiO2和CuOAl2O3，通過使用這兩種吸附劑進行氮氧化物和硫化物的去除。在一定的溫度條件下，CuO能夠和煙氣污染物中的SO2進行相應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)生成CuSO4，其化學(xué)反應(yīng)式為：2CuO+2SO2+O2=2CuSO4。對于反應(yīng)后生成的CuSO4和CuO，其都是活性比較高的催化劑，通過加入進行相應(yīng)的反應(yīng)，可以還原CuSO4為CuO，對于產(chǎn)生的副產(chǎn)物重新利用可以進行制酸。

3.1.2 CuO吸附法的工藝流程

在使用CuO吸附法進行煙氣污染物處理的過程中，在把煙氣通入相應(yīng)的吸收器之前需要先加入適量的NH3，這樣進入吸收器的煙氣污染物中的SO2會和吸收劑進行相應(yīng)的反應(yīng)生成CuSO4，進而實現(xiàn)硫化物的脫除，在NH3的作用下再發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成相應(yīng)的H2進行脫除，吸附劑進入再生器進行再生。

3.1.3 CuO吸附法的技術(shù)特點及存在的問題

CuO吸附法具有較高的煙氣污染物脫除率，當(dāng)吸附溫度達到700℃的時候，該技術(shù)的脫硫脫硝率能夠達到90%以上。使用CuO吸附法進行相應(yīng)的處理不會產(chǎn)生其他廢渣或者廢液，對大氣環(huán)境不會造成二次污染，其產(chǎn)生的副產(chǎn)物也可以回收再利用，而且處理過程中使用的吸附劑還可以進行循環(huán)使用。

但CuO吸附法也存在著一定的問題，那就是吸附劑的穩(wěn)定性較差，在進行不斷循環(huán)使用的過程中，經(jīng)過吸收、還原、氧化等循環(huán)過程，CuO的活性會受到一定的影響，出現(xiàn)活性下降甚至失去相應(yīng)的作用。使用CuO吸附法工藝需要較高的反應(yīng)溫度，這也會在一定程度上增加運行的成本。

3.2 脈沖電暈法脫硫脫硝技術(shù)

3.2.1 脈沖電暈法脫硫脫硝相關(guān)原理

脈沖電暈法脫硫脫硝技術(shù)采用的是高壓電源電暈放電來產(chǎn)生高能電子。在放電電極上通上交直流疊加電源，這時會產(chǎn)生高壓脈沖電暈放電，能夠給煙氣污染物中的相關(guān)分子帶去巨大的能量，從而獲得常溫下的非平衡等離子體。而這些等離子體中含有大量能夠與被激活的SO2和NO分子進行相應(yīng)的電化學(xué)反應(yīng)活的性粒子，在經(jīng)過一系列復(fù)雜的電化學(xué)反應(yīng)后能夠形成相應(yīng)的酸，再將產(chǎn)生的酸與氨進行相應(yīng)的反應(yīng)，進一步處理加工成化肥。

3.2.2 脈沖電暈法脫硫脫硝技術(shù)的工藝流程

燃煤電廠排放的煙氣污染物在經(jīng)過加熱加濕后進入相應(yīng)的反應(yīng)器，通過脈沖電源進行相應(yīng)的作用，對SO2和NO分子進行氧化作用并使之與水蒸氣形成相應(yīng)的酸進行脫除，再通過相應(yīng)的捕捉收集裝置將產(chǎn)生的副產(chǎn)物銨鹽進行收集處理。

3.2.3 脈沖電暈法脫硫脫硝技術(shù)的工藝特點和存在的問題

脈沖電暈法脫硫脫硝技術(shù)是由電子束照射法發(fā)展而來的，但為了節(jié)約相應(yīng)的生產(chǎn)成本，該工藝沒有電子槍壽命和X射線屏蔽問題。在單一使用過程中，其能夠使SO2和NO分子一體脫離出來，并且該工藝還具有很好的除塵效果，其產(chǎn)生的副產(chǎn)物還可以做化肥使用。

但在使用脈沖電暈法脫硫脫硝技術(shù)時，對于添加劑和脈沖電暈放電對SO2和NO分子進行脫除的作用大小不太明確。產(chǎn)生的副產(chǎn)物主要是以微粒的形式存在，收集起來具有一定的具有一定的難度，因而該工藝的耗能較高。

3.3 炭基催化脫硫脫硝工藝

3.3.1 炭基催化脫硫脫硝工藝原理

在使用炭基催化脫硫脫硝工藝的過程中，常用的炭基材料一般包括活性炭、活性焦以及活性炭纖維等。這些材料都具有豐富的孔隙結(jié)構(gòu)，較大的比表面積，吸附效果良好。由于炭基材料本身就是一種良好的催化劑，其也可以作為催化劑的載體參與到相應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)中，在進行脫硫的過程中，當(dāng)煙氣污染物中含有足夠的氧氣和水蒸氣時，炭基材料會表現(xiàn)出相應(yīng)的催化作用，同時進行物理吸附和化學(xué)吸附，從而增大相應(yīng)的吸附量，這個過程中的化學(xué)反應(yīng)可以表示為：

在進行脫硝的過程中，炭基材料能夠在一定的溫度條件下將NO進行催化還原成水和N2，之后在通入相應(yīng)的NH3，進行相應(yīng)的反映進行脫硝，該過程可以用下面的化學(xué)式進行表示：

3.3.2 炭基催化脫硫脫硝工藝的工藝流程

在使用炭基催化脫硫脫硝工藝進行脫硫脫硝的過程中，煙氣污染物會經(jīng)過冷卻系統(tǒng)進行降溫后在吸收塔向上運動，這時在吸收塔內(nèi)的活性炭會自上而下運動，當(dāng)兩者混合在一起時煙氣中的SO2就會被氧化進而生成硫酸氣溶膠，在加入氨氣作用后，煙氣污染物中的氮氧化物會在催化劑的作用下進行轉(zhuǎn)化并脫除。其中活性炭在一定的溫度下可以在吸收塔內(nèi)進行再生，進而重復(fù)利用。

3.3.3 炭基催化脫硫脫硝工藝特點和存在的問題

碳基催化法是一種可以再生的脫硫脫硝技術(shù)，使用該工藝能夠有效地回收煙氣污染物中的硫化物，并產(chǎn)生可以利用的副產(chǎn)物。炭基催化脫硫脫硝工藝的流程簡單，運行操作容易，不需要相應(yīng)的加熱裝置，在進行相應(yīng)的脫硫脫硝過程中還能夠除去煙氣污染物中的煙塵和重金屬物質(zhì)，該工藝使用的炭基材料催化劑來源也比較廣泛。

但在實際應(yīng)用過程中炭基催化脫硫脫硝工藝最大的問題就是需要消耗大量的炭基材料，成本較高。另外，在反應(yīng)吸收塔內(nèi)使用氨氣的作用下，會增加活性炭的粘附力，造成塔內(nèi)氣流分布不均勻；在進行脫硫脫硝的過程中，氮氧化物和硫化物之間也會產(chǎn)生一定的相互影響。

4 結(jié)語

綜上所述，通過相應(yīng)的研究對比發(fā)現(xiàn)燃煤電廠煙氣脫硫脫硝處理工各項藝之間存在著相關(guān)問題需要解決，所以在使用的過程中還需要進行相應(yīng)的改進，使其更加符合燃煤電廠的環(huán)保治理需求。目前我國對燃煤電廠煙氣排放治理非常重視，因而研究相應(yīng)的煙氣脫硫脫硝一體化技術(shù)對有效處理燃煤電廠排放的煙氣中的污染物具有重要意義，不僅可以有效地降低燃煤電廠排放的煙氣給大氣環(huán)境帶來的污染，也可促進我國社會經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展。