火電廠脫硫脫硝除塵一體化技術研究

楊 洋

(哈爾濱鍋爐廠環保工程技術有限公司，哈爾濱 150040)

0 引 言

近年來霧霾天氣逐漸加重，出現這種天氣的主要原因是因為空氣中含有的SO2和NOx等物質比較多，而火電廠所排放的煙氣中大部分都是這兩種物質，雖然濃度不是很高，但是其排放量巨大，所以嚴重影響著環境質量。因此加強火電廠煙氣處理具有重要作用，脫硫脫硝一體化技術的出現，具有強大優勢，一方面工作效率比較高，具有良好的性能，另一方面投入成本比較低，能夠實現能源的循環使用，這一技術給火電廠的發展帶來新的機遇。

1 脫硫脫硝一體化技術概要

一體化工藝是指將脫硫脫硝技術合并在同一個設備中進行。許多發達國家已開發出多種煙氣脫硫脫硝一體化裝置，但其中能實現工業化應用的較少，大部分尚處于中間試驗階段。這些技術按照脫除機理的不同可分為兩大類：聯合脫硫脫硝技術和同時脫硫脫硝技術。特別指出，這里所提及的聯合、同時脫硫脫硝技術都是在同一個反應設備中完成的。而二者的差異在于能否只用一種反應劑并在不添加氨的條件下直接達到脫除的目的。聯合脫硫脫硝技術實質上還是分兩個工藝流程分別脫除SO2和NOx，采用氨作為還原劑。而同時脫硫脫硝技術才是真正意義上的一體化脫除技術，用一種反應劑在一個過程內將煙氣中的SO2和NOx一并脫除。

2 火電廠煙氣聯合脫硫脫硝一體化技術探析

2.1 SNRB聯合脫硫脫硝技術

SNRB聯合脫硫脫硝技術主要是利用高溫布袋除塵器來去除排放氣體中的SO2和NOx。其優勢是對管道的腐蝕性較小，脫硫率、脫硝率較高，具有除塵的功能，但是運行成本較高，因此還未得到廣泛應用。

2.2 SNOX聯合脫硫脫硝技術

SNOX聯合脫硫脫硝技術的工藝原理為利用SCR催化劑，將SO2氧化為SO3，接著與水反應生成硫酸，從而去除SO2；NOX與NH3發生還原反應生成N2和H2O。目前，SNOX聯合脫硫脫硝設備已投入商業使用，其適用對象廣泛，幾乎適用于任何類型的鍋爐。SNOX技術的脫硫率及脫硝率都非常高，均達到90%以上，且該技術的材料成本較低、無二次污染。然而，濃硫酸的儲運問題是制約該技術安全性和可廣泛應用的關鍵問題。

2.3 炭質材料吸附技術

炭質吸附材料主要是指活性炭和活性焦。其實，活性焦與活性炭制法相似，但前者的突出特點是比表面積小，強度高，且細孔結構獨特，與活性炭相比具有更好的脫硫、脫硝性能。煙氣中的SO2在活性焦微孔的吸附催化作用下生成硫酸；NOx則在加氨的條件下經活性焦的催化還原生成水和N2。該工藝主要由吸附、解吸和再生三部分組成。煙氣首先進入活性焦吸收塔的第I段，在此SO2被脫除，流經吸收塔的第II段時，噴入氨以除去NOx。

2.4 CuO吸附技術

CuO吸收還原法一般采用負載型的CuO作為吸收劑，常見的有CuO/Al2O3。該法的脫硫脫硝過程為：在煙氣中注入適量的NH3，混合后的煙氣通過裝填有CuO/Al2O3吸收劑的床層時，CuO會與SO2在氧化性氣氛中反應生成CuSO4，而CuSO4及CuO對氨氣選擇還原NOx具有很高的催化活性。吸收飽和后的吸附劑被送去再生，再生出的SO2可通過Claus裝置進行回收。CuO/Al2O3法的優點是可聯合脫硫脫硝，不產生干的或濕的廢渣，沒有二次污染。該工藝能達到90%以上的SO2脫除率和75%～80%的NOx脫除率。但長期運行后，吸收劑表面會由于氧化鋁硫酸鹽化而導致吸附SO2能力下降，經過多次循環之后就失去了作用，這也是至今仍沒有工業化報道的主要原因。

3 火電廠煙氣同時脫硫脫硝一體化技術探析

3.1 電子束照射法

電子束照射法，是20世紀70年代發展起來的一種利用電子束照射煙氣，將煙氣中的SO2和NOx脫除并最終轉化成硫酸銨和硝酸銨的煙氣脫除技術，其對煙氣條件有較好的適應性，副產品可以用作化肥。電子束照射法使煙氣脫除過程中的氧化過程所需的能量大大減少，可以降低氧化反應的條件，而且反應以后不產生廢水、廢渣。

3.2 脈沖電暈法

所謂脈沖電暈法，是指在兩端的電極上加上高電壓，當電極附近存在氣體介質時，高電壓會產生局部擊穿，這樣就會產生放電現象，進而獲得非熱平衡等離子體。在非熱平衡等離子體體內，高能活性粒子的數量比較多，在普通條件下，有些化學反應是很難進行的，不過，通過高能活性粒子，這些化學反應都可以實現，從而有效的將煙氣中蘊含的污染物予以脫除。現今，在該項技術的研究方面，已經取得了非常好的成果。

3.3 氯酸氧化法

通過氯酸的強氧化能力來吸收煙氣中的NO和SO2，該方法的特點是能夠利用一套設備完成整個流程，通過堿式吸收法和氧化吸收法來實施，有效地提升了脫出NO和SO2的效果，同時可以將煙氣中的有毒微量金屬元素進行脫出，該技術優勢在于不會產生催化劑失活和中毒等現象，適應性比較強，同時對煙氣的限制范圍比較窄，在正常的環境下就可以進行氧化吸收，但缺點也比較明顯，氯酸吸收劑不容易制取，對反應設備的腐蝕性比較強，產物中的廢酸會造成二次污染等情況。

3.4 金屬氧化物催化法

金屬氧化物催化法在進行煙氣脫硫脫硝時，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，所以還需要進一步的研究。鑒于環保策略的要求，此種方法的脫硫脫硝率并不能達到理想的要求。目前，我國已有CuO、Al2O3等金屬氧化物，但是都無法達到較高的脫硫脫硝率，因此還需要進一步的研究，新型的催化劑也正在研制中。

4 結束語

綜上所述，隨著科學技術的不斷創新和發展，火電廠煙氣脫硫脫硝一體化技術得到了有效的發展，同時也成為當下煙氣污染治理的重要措施之一，但是部分技術由于水平較低，成本消耗過高，導致很多技術得不到有效的應用，所以，要加大對相關技術的探究力度，解決技術中存在的缺點，為環境治理貢獻力量。