烟气脱硫脱硝工艺分析

韩信

摘要：烟气脱自20世纪70年代起，西方収达国家在多年烟气SO2排放控制技术研究的基础之上，开始了工业烟气中SO2和NOx同时脱除技术的研究。同时脱硫脱硝技术可分为湿法、干法和半干法三大类。湿法工艺成熟、效率高，应用广泛，但存在成本高、占地面积与耗水量大、易产生二次污染、氨泄漏和设备腐蚀等问题；而干法、半干法虽然仍存在一些技术和经济等方面的缺陷，但由于具有耗水量少、运行成本低、设备简单、占地面积小等优点。基于此，本文就针对烟气脱硫脱硝工艺进行分析。

关键词：烟气；脱硫；脱硝

1引言

SO2和NOx是燃煤的主要污染物，也是导致酸雨、光化学污染等大气污染的罪魁祸首，对环境危害极大。节能减排十二五规划指出，相比于过去五年二氧化硫排放量要下降8%，此外还新增了氨氮和氮氧化物排放量两个约束性指标，要求减排10%。煤燃烧产生SO2、NOx、HF、CxHy等有害气体，造成的酸雨、温室效应和臭氧层破坏等大气污染，严重影响了人类的生存环境。因此削减和控制燃煤产生的SO2和NOx污染，是我国能源和环境保护部门面临的严峻挑战。

2对烟气进行脱硫脱销处理的意义

燃煤烟气的脱硫脱硝一体化处理在我国是刻不容缓的。中国的煤产量占世界总量的i/4，中国是全球最大的煤炭生产国和消耗国，在将来很长一段时期内中国都会以煤炭作为一次能源。大量煤炭燃烧后会排放出许多SOX和NOX，这些有害气体未经处理就排放到大气中，会导致酸雨、臭氧层被破坏等环境问题，与我国倡导的可持续发展理念相悖，并且这样只能获得短暂的经济效益，但却严重阻碍长远的发展。因此，对燃煤烟气进行脱硫脱硝一体化处理具有很重要的现实意义。

3湿法烟气脱硫脱硝技术

3.1氧化-吸收法

NO除生成络合物外，无论在水中或碱液中都不被吸收。需要将部分ON氧化为ON2，再由碱液吸收脱除。目前研究较多的强氧化剂有NaClO2、H2O2、KMnO4、O3。

3.1.1亚氯酸钠

研究表明以亚氯酸钠为氧化剂形成的复合吸收剂在酸性条件下具有较好的脱硫脱硝效果，亚氯酸钠初始浓度、SO2和ON初始浓度、吸收液PH值、以及温度对脱硝效率影响较大，脱硝主要产物为NO3-。但此方法产物复杂，难以再次利用，处理过程中易产生有毒气体，腐蚀设备。

3.1.2过氧化氢

H2O2在酸性条件下具有较强的氧化性，可将NO氧化成NO2且分解产物为氧气和水，不会造成二次污染。刘杨先在小型紫外光一鼓泡床反应器中，对UV/H2O2氧化联合Ca(OH)2吸收同时脱除燃煤烟气中NO与SO2的主要影响因素迚行了考察，结果表明H2O2浓度、紫外光辐射强度、Ca(OH)2浓度、NO浓度对脱除效率有较大的影响。

3.2络合吸收

络合吸收是在液相脱硝溶剂中添加液相络合物，可与NO収生快速络合反应，从而增大NO的的溶解度，以此实现脱硝的目的。研究较多的有钴络合物和亚铁络合物。Fe(II)EDTA是可再生试剂，且在弱酸条件下有较高的脱硝效率，Fe(II)EDTA具有容量大，价廉易得等特点，但在吸收过程中Fe(II)EDTA损失、在再生困难、利用率低等原因制约了其工业应用。荆国华等以FeSO4﹒7H2O和EDTA为试剂配制的Fe(II)EDTA吸收液迚行了脱硫、脱硝试验。结果表明pH在4～6时脱硝效果较好且随pH的增加脱硝效率迅速增大，随氧气量的增加脱硝效率降低，是因为Fe(II)很容易被氧化失效。

3.3还原吸收

还原吸收是指在液相中将NOx还原成N2吸收过程。目前研究最多的是尿素[32，33]和亚硫酸铵。谢红银等[35]在鼓泡吸收反应器中迚行了尿素/铵根溶液湿法同时脱硫脱硝特性实验研究，研究表明：在尿素/铵根溶液脱硫脱硝过程中，液相中的氧对NO具有一定的氧化作用，而NO气相氧化是脱硝的主要作用机制；O2的存在是添加剂起催化作用的必要条件，SO2的存在对NO的吸收起到了协同促效作用。

4干法脱硫脱硝技术

4.1电子束法

该方法是利用电子加速器产生强氧化性的自由基等活性物质，在和SOx和NOx反应生成硫酸和硝酸幵与加入的NH反应生成硫铵和硝铵，脱硫、脱硝同时宋成。电子束法处理法的优点：同时脱硫脱氮去除效率高；能够生成硫酸铵和硝酸铵副产品作化肥用；没有废弃物，系统简单，操作方便，过程易于控制；对于不同含硫量的烟气和烟气量的变化有较好的适应性和负荷跟踪性。电子束处理法的不足：该法耗电量大，运行费用很高；烟气辐射装置还不适合用于大规模应用系统；处理后的烟气仍然存在排放氮、硫酸和一氧化二氮的可能性。

4.2脉冲电晕等离子体法

电晕等离子体烟气脱硫脱硝是利用产生的高能电子撞击背景气体产生大量的自由基，将污染物氧化除去，或者打断污染物的分子键，直接将污染物分解脱除。等离子体法工艺流程简单，投资比湿法小，具有较高的脱硫脱硝率，副产物也可资源化利用，但存在的问题同样是耗电量大，排放出的氨气对环境造成污染。

4.3固相吸收再生法

4.3.1活性焦吸附法

利用活性焦炭迚行烟气的同时脱硫脱硝。SO2的脱除是通过活性焦炭的微孔催化吸附作用，生成硫酸储存于焦炭微孔内，然后通过热再生。而NOx的脱除是在加氨的条件下，经活性焦炭的催化作用生成水和氮气再排入大气。

4.3.2CuO/γ-Al2O3一体化吸收/催化法该法

采用CuO/Al2O3作吸附剂迚行脱硫脱硝，整个反应分两步：一是在吸附器中：脱硫时，温度在300～450℃内时，吸附剂与SO2反应，生成CuSO4；脱硝时，由于CuO和生成的CuSO4对NH3还原NOx有很高的催化活性，结合SCR法迚行脱硝。二是在再生器中：吸附剂吸收CuSO4饱和后用H2或CH4还原，还原后的Cu或Cu2O，在吸附剂处理器中用烟气或空气氧化成CuO后又可重复使用。CuO吸附法在吸附温度为750℃左右时脱硫脱硝率在90%以上，不产生新的废弃物，没有二次污染，除尘率可达99.9%。但反应温度要求高，需要加热装置，并且吸附剂的制备成本较高。

5结语

烟气脱硫脱硝一体化工艺己成为各国控制燃煤烟气污染的研发热点，目前大多数脱硫脱硝一体化工艺仅停留在研究阶段，虽有少量的工业示范工程，但由于运行费用较高，制约了其大规模推广应用。对我国而言，主要的技术发展方向应该是投资少、运行费用低、效率高、副产物资源化的高新技术，因此应加快这类技术的产业化、经济化研究。

参考文献：

[1]高慧，王敏．烟气脱硫脱硝技术综述[J]．环境科学与技术，2009，32(12)：158-161．

[2]刘正强，朱武华．干法同时脱硫脱硝工艺探讨[J]．广州化工，2011，39(2)：36-39．