煙氣治理技術(shù)調(diào)研

1、鍋爐煙氣治理技術(shù)調(diào)研1引言 隨著世界人口的膨脹和人類社會的發(fā)展進步，大氣酸化問題日益嚴重，導(dǎo)致了地球生態(tài)環(huán)境的破壞，給人類造成了巨大的損失和傷害。大氣酸化的主要原因是機車發(fā)動機及燃煤發(fā)電、鋼鐵、水泥等工業(yè)廢氣，這些廢氣中含有CO，CO2，NOx，CnHm，SO2及煙塵等，其中，SO2和NOx(尤其是NO)是危害最為嚴重，也最難脫除的污染物。因此，許多國家對SO2和NOx排放量的限制都有嚴格的規(guī)定。由于我國的城市污染為煤煙型污染，高水平的SO2和煙塵污染共同作用，造成對人體健康的經(jīng)濟損失約為950億元(1995年)，占本國生產(chǎn)總值的1.6 %，1995年全國SO2排放量達2370萬t，居世界第一

2、位，SO2排放量持續(xù)增加使我國的酸雨發(fā)展迅速，嚴重的酸性降水和脆弱的生態(tài)系統(tǒng)使我國的經(jīng)濟損失嚴重。工業(yè)生產(chǎn)過程產(chǎn)生NOx都與燃料燃燒有關(guān)?；剂?煤、石油和天然氣)燃燒過程中NOx的生成有二種機理:含氮燃料的氧化(燃料NOx)；空氣中的氮在高溫下與氧化合(熱NOx)；燃料自由基與氮氣反應(yīng)生成HCN中間體進而氧化生成(快速NOx)。NOx的危害主要有如下二個方面:直接損害人類健康和動植物的機體，超過一定濃度的NOx會影響動物的肺功能；是酸雨形成的重要來源；對另一種污染物O3及光化學(xué)煙霧的形成起催化作用。2脫硫技術(shù)國內(nèi)外已經(jīng)建成的煙氣脫硫設(shè)施以燃煤電廠居多，脫硫技術(shù)的研究也以電廠為主，石油煉化企

3、業(yè)脫硫技術(shù)研究可在一定程度上借鑒電廠煙氣脫硫已有的成熟技術(shù)。目前，按副產(chǎn)物的形態(tài)，煙氣脫硫技術(shù)可分為濕法、干法、半干法三種。·濕法煙氣脫硫技術(shù)(WFGD)吸收劑在液態(tài)下與SO2反應(yīng)，脫硫產(chǎn)物也為液態(tài)。該法脫硫效率高、運行穩(wěn)定，但投資和運行維護費用高、系統(tǒng)復(fù)雜、脫硫后產(chǎn)物較難處理、易造成二次污染。·干法煙氣脫硫技術(shù)(DFGD)脫硫吸收和產(chǎn)物處理均在干狀態(tài)下進行。該法系統(tǒng)簡單、無污水和廢酸排出、設(shè)備腐蝕小、運行費用低，但脫硫效率較低。·半干法煙氣脫硫技術(shù)(SDFGD)半干法吸取了濕法和干法的優(yōu)點，脫硫劑在濕態(tài)下脫硫，脫硫產(chǎn)物以干態(tài)排出。該法既具有濕法脫硫反應(yīng)速度快、脫

4、硫效率高的優(yōu)點，又具有干法無污水和廢酸排出、硫后產(chǎn)物易于處理的優(yōu)點。2.1 濕法煙氣脫硫技術(shù)優(yōu)點: 濕法煙氣脫硫技術(shù)為氣液反應(yīng)，反應(yīng)速度快，脫硫效率高，一般均高于90%，技術(shù)成熟，適用面廣。濕法脫硫技術(shù)比較成熟，生產(chǎn)運行安全可靠，在眾多的脫硫技術(shù)中， 始終占據(jù)主導(dǎo)地位，占脫硫總裝機容量的 80% 以上。缺點: 生成物是液體或淤渣，較難處理，設(shè)備腐蝕性嚴重，洗滌后煙氣需再熱， 能耗高， 占地面積大，投資和運行費用高、系統(tǒng)復(fù)雜、設(shè)備龐大、耗水量大、一次性投資高，一般適用于大型電廠。分類: 常用的濕法煙氣脫硫技術(shù)有石灰石-石膏法、間接的石灰石-石膏法、檸檬吸收法等。2.1.1 石灰石/石灰石膏法原理

5、: 是利用石灰石或石灰漿液吸收煙氣中的 SO2， 生成亞硫酸鈣， 經(jīng)分離的亞硫酸鈣( CaO3S) 可以拋棄， 也可以氧化為硫酸鈣( CaSO4) ， 以石膏形式回收。這是目前世界上技術(shù)最成熟、運行狀況最穩(wěn)定的脫硫工藝， 脫硫效率達到 90% 以上。2.1.2 間接石灰石石膏法常見的間接石灰石石膏法有: 鈉堿雙堿法、堿性硫酸鋁法和稀硫酸吸收法等。原理: 鈉堿、堿性氧化鋁(Al2O3·nH2O)或稀硫酸( H2SO4) 吸收 SO2，生成的吸收液與石灰石反應(yīng)而得以再生，并生成石膏。該法操作簡單，二次污染少，無結(jié)垢和堵塞問題，脫硫效率高，但是生成的石膏產(chǎn)品質(zhì)量較差。2.1.3 檸檬吸收法

6、原理: 檸檬酸(H3C6H5O7·H2O)溶液具有較好的緩沖性能，當(dāng) SO2氣體通過檸檬酸鹽液體時， 煙氣中的 SO2與水中 H+發(fā)生反應(yīng)生成 H2SO3絡(luò)合物，SO2吸收率在 99% 以上。這種方法僅適于低濃度 SO2煙氣，而不適于高濃度 SO2氣體吸收，應(yīng)用范圍比較窄。另外， 還有海水脫硫法、磷銨復(fù)肥法、液相催化法等濕法煙氣脫硫技術(shù)。2.2 干法煙氣脫硫技術(shù)優(yōu)點: 干法煙氣脫硫技術(shù)為氣同反應(yīng)，相對于濕法脫硫系統(tǒng)來說，具有設(shè)備簡單、占地面積小、投資和運行費用較低、操作方便、能耗低、生成物便于處置、無污水處理系統(tǒng)等優(yōu)點。缺點: 反應(yīng)速度慢，脫硫率低，先進的可達6080%。但目前此種方

7、法脫硫效率較低， 吸收劑利用率低，磨損、結(jié)垢現(xiàn)象比較嚴重，在設(shè)備維護方面難度較大，設(shè)備運行的穩(wěn)定性、可靠性不高，且壽命較短，限制了此種方法的應(yīng)用。分類: 常用的干法煙氣脫硫技術(shù)有活性炭吸附法、電子束輻射法、荷電干式吸收劑噴射法、金屬氧化物脫硫法等。典型的干法脫硫系統(tǒng)是將脫硫劑(如石灰石、白云石或消石灰)直接噴入爐內(nèi)。以石灰石為例，在高溫下煅燒時，脫硫劑煅燒后形成多孔的氧化鈣顆粒，它和煙氣中的 SO2反應(yīng)生成硫酸鈣，達到脫硫的目的。2.2.1 活性炭吸附法原理: SO2被活性炭吸附并被催化氧化為三氧化硫(SO3)，再與水反應(yīng)生成 H2SO4， 飽和后的活性炭可通過水洗或加熱再生，同時生成稀H2S

8、O4或高濃度SO2?？色@得副產(chǎn)品H2SO4， 液態(tài)SO2和單質(zhì)S，即可以有效地控制SO2的排放，又可以回收硫資源。該技術(shù)經(jīng)西安交通大學(xué)對活性炭進行了改進，開發(fā)出成本低、選擇吸附性能強的ZL30，ZIA0，進一步完善了活性炭的工藝，使煙氣中SO2吸附率達到 95.8%，達到國家排放標準。2.2.2 電子束輻射法原理: 用高能電子束照射煙氣，生成大量的活性物質(zhì)，將煙氣中的SO2和氮氧化物氧化為 SO3和二氧化氮(NO2)，進一步生成H2SO4和硝酸(NaNO3)，并被氨(NH3)或石灰石(CaCO3)吸收劑吸收。2.2.3 荷電干式吸收劑噴射脫硫法原理: 吸收劑以高速流過噴射單元產(chǎn)生的高壓靜電電暈

9、充電區(qū)，使吸收劑帶有靜電荷， 當(dāng)吸收劑被噴射到煙氣流中，吸收劑因帶同種電荷而互相排斥，表面充分暴露，使脫硫效率大幅度提高。此方法為干法處理，無設(shè)備污染及結(jié)垢現(xiàn)象，不產(chǎn)生廢工業(yè)煙氣脫硫技術(shù)研究進展水廢渣， 副產(chǎn)品還可以作為肥料使用，無二次污染物產(chǎn)生，脫硫率大于90%，而且設(shè)備簡單，適應(yīng)性比較廣泛。但是此方法脫硫靠電子束加速器產(chǎn)生高能電子； 對于一般的大型企業(yè)來說，需大功率的電子槍，對人體有害，故還需要防輻射屏蔽，所以運行和維護要求高。四川成都熱電廠建成一套電子脫硫裝置，煙氣中 SO2的脫硫達到國家排放標準。2.2.4 金屬氧化物脫硫法原理: 根據(jù) SO2是一種比較活潑的氣體的特性，氧化錳(MnO

10、)、氧化鋅(ZnO)、氧化鐵(Fe3O4) 、氧化銅(CuO)等氧化物對SO2具有較強的吸附性，在常溫或低溫下，金屬氧化物對 SO2起吸附作用，高溫情況下，金屬氧化物與 SO2發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成金屬鹽。然后對吸附物和金屬鹽通過熱分解法、洗滌法等使氧化物再生。這是一種干法脫硫方法， 雖然沒有污水、廢酸，不造成污染， 但是此方法也沒有得到推廣，主要是因為脫硫效率比較低，設(shè)備龐大，投資比較大，操作要求較高，成本高。該技術(shù)的關(guān)鍵是開發(fā)新的吸附劑。以上幾種 SO2煙氣治理技術(shù)目前應(yīng)用比較廣泛，雖然脫硫率比較高， 但是工藝復(fù)雜，運行費用高，防污不徹底，造成二次污染等不足，與我國實現(xiàn)經(jīng)濟和環(huán)境和諧發(fā)展的大方

11、針不相適應(yīng)，故有必要對新的脫硫技術(shù)進行探索和研究。2.3 半干法煙氣脫硫技術(shù)半干法脫硫包括噴霧干燥法脫硫、半干半濕法脫硫、粉末- 顆粒噴動床脫硫、煙道噴射脫硫等。2.3.1 噴霧干燥法噴霧干燥脫硫方法是利用機械或氣流的力量將吸收劑分散成極細小的霧狀液滴，霧狀液滴與煙氣形成比較大的接觸表面積，在氣液兩相之間發(fā)生的一種熱量交換、質(zhì)量傳遞和化學(xué)反應(yīng)的脫硫方法。一般用的吸收劑是堿液、石灰乳、石灰石漿液等，目前絕大多數(shù)裝置都使用石灰乳作為吸收劑。一般情況下，此種方法的脫硫率 65%85% 。其優(yōu)點: 脫硫是在氣、液、固三相狀態(tài)下進行，工藝設(shè)備簡單，生成物為干態(tài)的CaSO4、CaSO4，易處理，沒有嚴重的

12、設(shè)備腐蝕和堵塞情況，耗水也比較少。缺點: 自動化要求比較高，吸收劑的用量難以控制，吸收效率不是很高。所以，選擇開發(fā)合理的吸收劑是解決此方法面臨的新難題。2.3.2 半干半濕法半干半濕法是介于濕法和干法之間的一種脫硫方法，其脫硫效率和脫硫劑利用率等參數(shù)也介于兩者之間，該方法主要適用于中小鍋爐的煙氣治理。這種技術(shù)的特點是: 投資少、運行費用低，脫硫率雖低于濕法脫硫技術(shù)，但仍可達到70%tn，并且腐蝕性小、占地面積少，工藝可靠。工業(yè)中常用的半干半濕法脫硫系統(tǒng)與濕法脫硫系統(tǒng)相比，省去了制漿系統(tǒng)，將濕法脫硫系統(tǒng)中的噴入 Ca(OH)2: 水溶液改為噴入CaO或Ca(OH)2 粉末和水霧。與干法脫硫系統(tǒng)相

13、比， 克服了爐內(nèi)噴鈣法SO2和CaO反應(yīng)效率低、反應(yīng)時間長的缺點，提高了脫硫劑的利用率，且工藝簡單，有很好的發(fā)展前景。2.3.3 粉末一顆粒噴動床半千法煙氣脫硫法技術(shù)原理: 含SO2的煙氣經(jīng)過預(yù)熱器進入粉粒噴動床，脫硫劑制成粉末狀預(yù)先與水混合， 以漿料形式從噴動床的頂部連續(xù)噴入床內(nèi)，與噴動粒子充分混合，借助于和熱煙氣的接觸， 脫硫與干燥同時進行。脫硫反應(yīng)后的產(chǎn)物以干態(tài)粉末形式從分離器中吹出。這種脫硫技術(shù)應(yīng)用石灰石或消石灰做脫硫劑。具有很高的脫硫率及脫硫劑利用率，而且對環(huán)境的影響很小。但進氣溫度、床內(nèi)相對濕度、反應(yīng)溫度之間有嚴格的要求，在漿料的含濕量和反應(yīng)溫度控制不當(dāng)時， 會有脫硫劑粘壁現(xiàn)象發(fā)生

14、。2.3.4煙道噴射半干法煙氣脫硫該方法利用鍋爐與除塵器之間的煙道作為反應(yīng)器進行脫硫，不需要另外加吸收容器，使工藝投資大大降低，操作簡單，需場地較小，適合于在我國開發(fā)應(yīng)用。半干法煙道噴射煙氣脫硫即往煙道中噴人吸收劑漿液，漿滴邊蒸發(fā)邊反應(yīng)，反應(yīng)產(chǎn)物以干態(tài)粉末出煙道。2.4脫硫新技術(shù)最近幾年，科技突飛猛進， 環(huán)境問題已提升到法律高度。我國的科技工作者研制出了一些新的脫硫技術(shù)，但大多還處于試驗階段，有待于進一步的工業(yè)應(yīng)用驗證。2.4.1 硫化堿脫硫法由 Outokumpu公司開發(fā)研制的硫化堿脫硫法主要利用工業(yè)級硫化納作為原料來吸收SO2工業(yè)煙氣，產(chǎn)品以生成硫磺為目的。反應(yīng)過程相當(dāng)復(fù)雜，有Na2SO4

15、、Na2SO3、Na2S203、S、Na2Sx等物質(zhì)生成，由生成物可以看出過程耗能較高，而且副產(chǎn)品價值低，華南理工大學(xué)的石林經(jīng)過研究表明過程中的各種硫的化合物含量隨反應(yīng)條件的改變而改變，將溶液pH值控制在5.56.5 之間，加入少量起氧化作用的添加劑 TFS，則產(chǎn)品主要生成Na2S203，過濾、蒸發(fā)可得到附加值高的5H20·Na2S203，而且脫硫率高達97%，反應(yīng)過程為: SO2+Na2S=Na2S203+S。此種脫硫新技術(shù)已通過中試，正在推廣應(yīng)用。2.4.2 膜吸收法以有機高分子膜為代表的膜分離技術(shù)是近幾年研究出的一種氣體分離新技術(shù)，已得到廣泛的應(yīng)用，尤其在水的凈化和處理方面。中

16、科院大連物化所的金美等研究員創(chuàng)造性地利用膜來吸收脫出 SO2氣體，效果比較顯著，脫硫率達90%。過程是:他們利用聚丙烯中空纖維膜吸收器，以 NaOH 溶液為吸收液，脫除 SO2氣體，其特點是利用多孔膜將氣體SO2氣體和 NaOH吸收液分開，SO2氣體通過多孔膜中的孔道到達氣液相界面處，SO2與 NaOH 迅速反應(yīng)，達到脫硫的目的。此法是膜分離技術(shù)與吸收技術(shù)相結(jié)合的一種新技術(shù)，能耗低，操作簡單，投資少。2.4.3 微生物脫硫技術(shù)根據(jù)微生物參與硫循環(huán)的各個過程，并獲得能量這一特點，利用微生物進行煙氣脫硫，其機理為: 在有氧條件下，通過脫硫細菌的間接氧化作用，將煙氣中的SO2氧化成硫酸，細菌從中獲取

17、能量。生物法脫硫與傳統(tǒng)的化學(xué)和物理脫硫相比，基本沒有高溫、高壓、催化劑等外在條件，均為常溫常壓下操作，而且工藝流程簡單，無二次污染。國外曾以地?zé)岚l(fā)電站每天脫除5t 量的H2S為基礎(chǔ)；計算微生物脫硫的總費用是常規(guī)濕法50%。無論對于有機硫還是無機硫，一經(jīng)燃燒均可生成被微生物間接利用的無機硫SO2，因此，發(fā)展微生物煙氣脫硫技術(shù)，很具有潛力。四川大學(xué)的王安等人在實驗室條件下，選用氧化亞鐵桿菌進行脫硫研究，在較低的液氣比下，脫硫率達 98% 。3煙氣脫硝技術(shù)國內(nèi)外應(yīng)用與發(fā)展的NOx排放控制技術(shù)基本上有以下三種：燃燒控制、爐內(nèi)噴射和煙氣凈化三大方面的技術(shù)。其中前兩種方法是減少燃燒過程中NOx的生成量，第

18、三種方法是針對燃煤電站和各種工業(yè)廢氣中的NOx進行治理。這三種方法的具體特點如下:3.1 .燃燒控制技術(shù)燃燒過程中NOx的控制技術(shù)主要通過改變?nèi)紵龡l件及燃燒器結(jié)構(gòu)的方法來降低NOx的排放。是目前應(yīng)用最廣泛、相對簡單、經(jīng)濟并且有效的方法。包括低氧燃燒技術(shù)、空氣分級燃燒、燃料分級燃燒、煙氣再循環(huán)、低NOx燃燒器等方法。這些方法一般可使煙氣中NOx降低20%60%。3.2 爐內(nèi)噴射技術(shù)爐內(nèi)噴射脫硝實際上是在爐膛上部噴射某種物質(zhì)，使其在一定的溫度條件下還原已生成的NOx，以降低NOx的排放量。它包括噴水、噴二次燃料和噴氨等。但噴水和噴二次燃料的方法，尚存在著如何將NO氧化為NO2和解決非選擇性反應(yīng)的問

19、題，因此，目前還不成熟。比較成熟的方法是噴氨法，它是一種選擇性降低NOx排放量的方法。當(dāng)不采用催化劑時，NH3還原NOx的反應(yīng)只能在9501050這一狹窄的溫度范圍內(nèi)進行，因此這種方法又稱為選擇性非催化脫硝法。氨的噴入地點一般在爐膛上部煙氣溫度在 9501050的區(qū)域內(nèi)。采用該方法要解決好兩個問題:一是氨的噴射點選擇，要保證在鍋爐負荷變動的情況下，噴入的氨均能在9501050范圍內(nèi)與煙氣反應(yīng)；二是噴氨量的選擇要適當(dāng)。采用該方法一般可使NOx降低30%70%。以上兩種方法在技術(shù)上簡單易行，投資少，適合用于對NOx排放的初步控制，但在控制燃燒過程中會降低熱效果，使燃料不完全燃燒且NOx減少率有限。

20、3.3 煙氣脫硝技術(shù)煙氣處理脫硝技術(shù)分為濕法和干法。濕法煙氣脫硝一般可利用燃煤鍋爐己安裝的煙氣洗滌脫硫裝置，只要進行適當(dāng)改造，或調(diào)整運行條件，就可將煙氣中的NOx在洗滌過程中除去；也可以增設(shè)專門的濕法洗滌脫硝裝置。該方法由于需要加裝將NO氧化為NO2的設(shè)備，因此雖然效率高，但系統(tǒng)復(fù)雜，用水量大，并且會產(chǎn)生水的污染，因此燃煤鍋爐很少采用。干法煙氣脫硝技術(shù)是應(yīng)用較多的一類，包括采用催化劑來促進NOx進行還原反應(yīng)的選擇性催化還原法、選擇性非催化還原法、電子束照射法和電暈放電等離子體同時脫硫脫硝法。選擇性催化還原法(簡稱SCR)是利用適當(dāng)?shù)拇呋瘎?，在一定的溫度下，以氨等作為還原氣體，利用還原劑的選擇性

21、，優(yōu)先與氮氧化物發(fā)生反應(yīng)，將它還原成氮氣和水?！斑x擇性”是指氨等還原劑在催化劑作用下有選擇地進行還原反應(yīng)，此處主要指選擇還原NOX。選擇性非催化還原法(簡稱SCNR)是向煙氣中噴氨或尿素等含有NH3自由基的還原劑，在高溫和沒有催化劑的條件下，通過煙氣中氨自由基與NOx反應(yīng)，把NOx還原成N2和H2O。sNCR的主要反應(yīng)為:與SCR相似，以氨作為還原劑突出的缺點為氨的泄漏問題。目前的趨勢是采用尿素替代NH3作為還原劑，使得操作系統(tǒng)更安全可靠，防止NH3泄漏而造成新的污染。而以尿素作為還原劑的主要反應(yīng)為：SNCR設(shè)備的優(yōu)點是投資運行費用較低，缺點是只適用于不需要快速高效的脫硝的工業(yè)爐窯。4 聯(lián)合脫

22、硫脫氮技術(shù)4.1 技術(shù)概況進入 80 年代，人們逐漸認識到對二氧化硫和氮氧化合物的分別治理，不僅占地面積大，而且投資和運行費用高。很明顯，許多煙氣控制設(shè)備將不得不安裝在許多現(xiàn)有電廠以盡快滿足規(guī)定的空氣質(zhì)量標準。盡管任何技術(shù)只要給出足夠資金都可以實現(xiàn)。但電廠的布置、運行特點或剩余的使用壽命等現(xiàn)實情況，決定了難以建設(shè)這樣的項目。為了降低煙氣凈化的費用，適應(yīng)現(xiàn)有電廠的需要，開發(fā)聯(lián)合脫硫脫氮的新技術(shù)、新設(shè)備已成為煙氣凈化技術(shù)（FGD）發(fā)展的總趨勢。國外對聯(lián)合脫硫脫氮的研究開發(fā)工作十分活躍，據(jù)美國電力研究所（EPRI）統(tǒng)計的聯(lián)合脫硫脫氮技術(shù)就不下 60 種，這些新技術(shù)、新觀念的引入到煙氣治理技術(shù)方案中，

23、必定拓寬火電廠以及中小型鍋爐煙氣治理的研究領(lǐng)域。目前為止，聯(lián)合脫硫脫氮技術(shù)按照脫硫位置大體可以分為兩大類：一是爐內(nèi)燃燒過程中同時脫硫脫氮技術(shù)；二是燃燒后煙氣中同時脫硫脫氮技術(shù)。（1） 燃燒中同時脫硫脫氮技術(shù)對爐內(nèi)燃燒過程中的脫硝研究，一開始是為了降低燃燒過程中的 NOx 生成而開發(fā)的，目前此項研究仍很活躍。在此基礎(chǔ)上，為了達到脫硫的目的，人們又加入固硫劑，對燃燒過程中產(chǎn)生的 SO2進行脫除，產(chǎn)生同時脫硫脫氮的效果。在此領(lǐng)域最具代表性的技術(shù)有循環(huán)硫化床燃燒（CFBC）、增壓流化床燃燒/蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電（PFBC-CC）、石灰石注入爐內(nèi)分段燃燒（LIMB）等。它們的共同特點是通過控制燃燒溫度來減少

24、 NOx 的生成。同時利用鈣吸收劑來吸收燃燒過程中產(chǎn)生的 SO2以達到同時控制 SO2和 NOx 排放的目的。這些技術(shù)有不少運用到火電廠污染治理。已成為潔凈煤技術(shù)中重要的一部分。80 年代以后，爐內(nèi)同時脫硫脫氮的研究又拓寬了領(lǐng)域，先后出現(xiàn)了一些新技術(shù)。其中比較引人注目的有石灰/尿素噴射法、鈉質(zhì)吸收劑噴射法、氣體二次燃燒吸收劑噴射工藝以及爐內(nèi)有機酸鹽吸收劑工藝等。這些技術(shù)的脫硫率一般達 70%80%，脫硝率 50%70%。（2） 燃燒后同時脫硫脫氮技術(shù)燃燒后煙氣中聯(lián)合脫硫脫氮技術(shù)是在 FGD 技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。與單獨采用脫硫或脫氮工藝相比，在一個系統(tǒng)內(nèi)同時脫硫脫氮的工藝有很大的優(yōu)越性，比如，

25、減少系統(tǒng)復(fù)雜性，更好的運行性能以及低成本。近年來，對聯(lián)合脫硫脫氮技術(shù)的研究十分活躍，其中被認為具有實際應(yīng)用價值的方法大致有如下幾種：4.1.1 .活性炭法用活性炭脫硫脫氮的BF工藝是由德國 Bergbau-Forschung 開發(fā)的。該工藝的主體設(shè)備是一個類似于超吸附塔的活性炭流化床吸附器，在吸附器內(nèi)，煙氣中的SO2被氧化成 SO3并溶于水中，產(chǎn)生稀硫酸氣溶膠，隨后由活性炭吸附。向吸附塔內(nèi)注入氨，氨與 NOx在活性炭的催化還原作用下生成 N2，吸附有 SO2的活性炭進入吸附器加熱再生，再生出的SO2氣體可以通過克勞斯（Clause）反應(yīng)回收硫。再生后的活性炭可以重復(fù)使用。試驗結(jié)果表明，脫硫率高

26、達 95%，脫硝率達 50%80%。由于活性炭法可以有效的實現(xiàn)硫的資源化，而且同時脫硫脫硝降低了煙氣凈化費用。因此本工藝的商業(yè)化前景較為看好。4.1.2 .SNOx(WSA-SNOx)工藝WSA-SNOx 技術(shù)即濕式洗滌并脫除NOx(Wet Scrubbing Additive for NOxRemoval)技術(shù)，是針對電廠日益嚴格的SO2、NOx 粉塵排放標準而設(shè)計的高級煙氣凈化技術(shù)（AFGCT）。在本工藝中煙氣首先經(jīng)過 SCR 反應(yīng)器，NOx 在催化劑作用下被氨氣還原為 N2，隨后煙氣進入改質(zhì)器，SO2在此被固相催化劑氧化為SO3，SO3經(jīng)過GGH后進入WSA 冷凝器被水吸收轉(zhuǎn)化為硫酸，并

27、進一步濃縮為可銷售的濃硫酸（濃度超過 90%）。SNOx工藝最初作為美國能源部（DOE）CCT2 的示范項目在Ohio的EdisonNiles電站2號鍋爐進行改造。裝置從1992年開始運行，現(xiàn)在已是該廠主要的大氣污染控制裝置。SNOx 技術(shù)除消耗氨氣外，不消耗其他的化學(xué)品。不產(chǎn)生其他濕法脫硫產(chǎn)生的廢水、廢棄物等二次污染，不產(chǎn)生采用石灰石脫硫產(chǎn)生的 CO2。目前ABB環(huán)境系統(tǒng)公司已在幾家電廠采用了SNOx技術(shù)，SO2、NOx 的脫除率可達95%，與其他的脫硫技術(shù)相比，SNOx技術(shù)具有較低的運行和維護要求，而且具有高的可靠性。不足之處是能耗較大，投資費用較高，而且濃硫酸的儲存及運輸較困難。4.1.

28、3 SNRB（SOx-NOx-ROx-BOx）工藝SNRB工藝是一種新型的高溫?zé)煔鈨艋に嚕?BW公司開發(fā)，能同時取除 SO2、NOx 和煙塵，此三種污染物在高溫布袋除塵器內(nèi)去除，SNRB 將下列3種功能結(jié)合在一起：a.SO2用石灰基或鈉基吸收劑吸收；b.采用SCR將NOx用NH3還原為 N2；c.在高溫脈沖噴射布袋除塵器去除煙塵。該工藝的關(guān)鍵是采用了編織的陶瓷過濾袋，它可以承受 425470的高溫。SNRB技術(shù)已列入美國CCT示范工程，在Ohio州的R.E.Burger電站5MW的鍋爐上進行試驗。要求在一臺設(shè)備上達到脫除 80%二氧化硫，NOx 減少 90%，煙塵減少 99%。SNRB 工

29、藝費用分析表明，該工藝比傳統(tǒng)的干式洗滌器、與布袋結(jié)合的 SCR 系統(tǒng)的應(yīng)用范圍更廣泛（主要指機組容量和原煤含硫量而言）。4.1.4 NOxSO 工藝NoxSO 工藝是一種款式吸附再生工藝，在電除塵器（EP）的下游設(shè)置流化床吸收（FB），用硫酸鈉浸漬過的-Al2O3圓球作為吸收劑，吸收劑吸收 NOx、SO2后，在高溫下用還原性氣體（CO，CH4等）進行再生生成 H2S，然后由 Clause法回收硫。NOxSO工藝是由 NOxSO 公司開發(fā)，5MW 的中試試驗在 Ohio的多倫多電廠進行，另作為CCT-項目，在印第安納州 Warrick 電站（144MW）上進行示范，脫硫率達 90%，脫氮率為 7

30、0%90%。該工藝不僅效率高，而且副產(chǎn)物硫磺或硫酸，商業(yè)性質(zhì)的試驗場正在籌建中。上述再生工藝有些已具有商業(yè)可行性，但在國外尚未被廣泛采用。原因在于反應(yīng)后的吸收劑需要加熱或化學(xué)反應(yīng)后重新使用，產(chǎn)物需回收，因此成本較高，工藝復(fù)雜。目前，在德國和美國建成17套，共4.7GW的再生工藝，SO2、NOx 聯(lián)合脫除工藝有18 套，共3.0GW。4.1.5 電子束脫硫（EBA）工藝此項技術(shù)是日本荏原制作所70年代開始研究的方法，20 多年來，此技術(shù)幾經(jīng)完善，逐步成熟。特別是1995年我國與日本荏原制作所簽訂合同，共同在成都電場建設(shè)一套完整的電子束脫硫脫氮裝置，處理煙氣量30 萬Nm3/h，此工程加速了這一技

31、術(shù)的工業(yè)化進程。EBA 工藝的工藝過程為：a. 游離基的產(chǎn)生；b. 脫硫脫硝反應(yīng)；c. 硫酸銨、硝酸銨的產(chǎn)生；電子束法脫硫脫氮具有反應(yīng)速度快、耗水量小、不需要排水處理設(shè)施、副產(chǎn)品可以作肥料、設(shè)備適應(yīng)性強、占地面積小、便于操作等特點。脫硫率可達90%以上，脫氮效率達 80%以上或更高。經(jīng)濟分析表明，投資費用為 800元KW，運行費用為850元/噸SO2脫除，其缺點主要是能耗較高，液氨儲運困難等。4.1.6 濕式 FGD 加金屬螯合物工藝傳統(tǒng)的濕法脫硫工藝可以脫除 90%以上的 SO2，但由于 NO 在水中的溶解度很低，故很難去除。由于在不久的將來，典型的石灰石石膏法仍將占據(jù)主要地位，因此，采用促

32、進 NOx 吸收的化學(xué)添加劑對控制戰(zhàn)略有重要影響。Sada 等在 1986年，Huasheng和Wenchi 在1988年，就發(fā)現(xiàn)一些金屬螯合物，象 Fe()、EDTA 等與溶解的NOx 能快速反應(yīng)，具有促進NOx吸收的作用。在此發(fā)現(xiàn)基礎(chǔ)上，Harkness 等在1986 年，Benson等在1993 年，開發(fā)出用濕式洗滌系統(tǒng)聯(lián)合脫除 SO2和NOx，并且首先在DOE 資助下有Dravo石灰公司進行了采用 6%氧化鎂增強石灰以及 Fe、EDTA 金屬螯合物的聯(lián)合脫除SO2和NOx工藝的中間試驗，試驗獲得 60%以上的脫氮率和幾乎100%的脫硫率。Dravo公司利用電化學(xué)槽維持鐵離子濃度的情況下

33、，增加控制 NOx 的投資費用為4865美元/KW。金屬螯合物工藝的一個較大缺點是螯合物的循環(huán)利用比較困難，因為在反應(yīng)中螯合物有損失，這造成運行費用很高。4.1.7 氯酸氧化工藝由于氯酸的強氧化性，采用氯酸氧化工藝可以同時脫硫脫氮，脫硫率可達98%，脫氮率達 95%以上。氯酸的來源是氯酸鈉電解，采用兩段脫除工藝，除了采用氯酸脫硫脫氮外，Chu，H. 及Chen，T.W 等人于19941995年間采用NaClO3/NaOH 同時脫除SO2和NOx，并獲得較好的效果，Chu，Li 及 Chen還采用 KMnO4NaOH 進行從煙氣中吸收NO的動力學(xué)實驗。采用強氧化劑脫氮的主要缺點是容易對設(shè)備造成強

34、腐蝕，另外，氧化劑的回收、吸收廢棄后溶液的處理等較為困難。4.2 催化脫硫脫氮技術(shù)采用催化法進行脫硫脫氮的研究極具發(fā)展前景。因為現(xiàn)有的聯(lián)合脫硫脫氮技術(shù)，不但浪費了我國急需的硫和氮資源，而且容易造成二次污染，危害人們的健康，其高額的處理費用對于我國的燃煤電廠來說也是一筆沉重的負擔(dān)。而用催化法進行脫硫脫氮的工藝正好可以解決這一棘手的問題，其產(chǎn)物硫主要以硫酸或硫酸鹽及硫單質(zhì)的形式存在，而氮主要以氮氣的形式排放。催化脫硫脫氮工藝按其氧化還原性主要分為催化氧化法脫硫脫氮工藝和催化還原法脫硫脫氮工藝兩種。4.2.1 催化氧化法脫硫脫氮工藝催化氧化法脫硫脫氮工藝主要有用活性炭法， 液相催化氧化法等。(1)

35、活性炭法活性炭脫硫是基于 SO2在焦表面的吸附和催化氧化，當(dāng)氧氣和水蒸氣存在的前提下，在溫度 100170時，SO2被轉(zhuǎn)化為 H2SO4。其化學(xué)反應(yīng)式如下：活性焦表面積較小，但具有較高的硫容和機械強度，在顆粒層厚度 100mm，空速為 9941342m3/h，溫度 100200條件下，脫硫效率最高達 86%。當(dāng)顆粒排出量為 12g/min和空速 994m3/h 時，脫硫效率可以穩(wěn)定在70%。吸附劑的再生可采用水洗滌法和加熱再生法。水洗滌法使活性焦中的吸附H2SO4洗下來，使活性焦得以再生，它的被洗凈程度，對下次的吸附轉(zhuǎn)化作用影響很大。洗下的稀酸通過濃縮可制取 65%的硫酸(用于磷肥生產(chǎn))或濃硫

36、酸，也可以用稀硫酸(17%)與石灰石反應(yīng)生產(chǎn)石膏出售。水洗滌再生法工藝比較簡單，用加熱再生法，生成 H2SO4在一定溫度條件下與活性焦的碳發(fā)生還原反應(yīng)轉(zhuǎn)化為 SO2，還原反應(yīng)式為：熱載體可以用熱砂或熱氣體，再生釋放氣中 SO2濃度可達 20%50%，SO2脫水后氧化為 SO3，生產(chǎn)硫酸，或者被還原成單體硫。(2) 液相催化氧化法液相催化氧化法脫硫是在水溶液中加入 SO2氧化催化劑，使吸收的 SO2液相催化氧化，然后回收酸或采用堿中和。本工藝是在濕法脫硫的基礎(chǔ)上，以Fe、Mn 離子為催化劑采用液相催化氧化 SO2和 NOx，再用氨吸收的脫硫脫氮新工藝。由于氨水在我國廣大地區(qū)來源豐富，且反應(yīng)最終產(chǎn)

37、物是肥料，不產(chǎn)生二次污染，降低了煙道氣凈化費用。4.2.2 催化還原法脫硫脫氮工藝催化還原法脫硫脫氮工藝主要是選擇性催化還原法(SCR)，非選擇性催化還原法(SNCR)，SO2氧化結(jié)合選擇性催化還原除NO一體化法、氧化銅去除 SO2和 NOx 法和稀土氧化物法。（1）選擇性催化還原法(SCR)選擇性催化還原(SCR， Selective Catalytic Reduction)是一種獨特的環(huán)境控制技術(shù)，是干法中的一種。該法用氨做還原劑，加入氨至煙氣中，NOx 在 300400的催化劑層中分解為N2和H2O，因沒有副產(chǎn)物，并且裝置結(jié)構(gòu)簡單，所以該法適用于處理大氣量的煙氣。在聯(lián)合SCRVOC(易揮

38、發(fā)的有機化合物)催化系統(tǒng)中，氣流將首先通過一種氧化催化劑將 VOC 轉(zhuǎn)化成 CO2和H2O。該法 NOx 的脫除率可達99.0%。在脫氮裝置中催化劑大多采用多孔結(jié)構(gòu)的鈦系氧化物，煙氣流過催化劑表面，由于擴散作用進入催化劑的細孔中，使NOx 的分解反應(yīng)得以進行。催化劑有許多種形狀，如粒狀、板狀和格狀，而主要采用板狀或格狀以防止煙塵堵塞。（2）非選擇性催化還原法(SNCR)非選擇性還原法是指在催化劑的作用下，以原有氣氛中的 CO、H2、CH4等為還原劑，使 NO 催化還原生成 N2、CO2、H2O 的方法。1990 年，Iwamoto和 Held 都獨立地報道了在 Cu-ZSM-5 催化劑上的新的

39、還原催化反應(yīng)，分別以 C2H4、C3H6、C4H8、C8H8和 CO、CH4、C2H6為還原劑，在富氧條件下進行反應(yīng)，O2對此反應(yīng)不僅沒有阻礙作用，還有非常顯著的促進作用。徐春保等采用固定床流動反應(yīng)器，研究了 CuO、Cr2O3、MnO2、Fe2O3、Ni2O3等單元金屬氧化物及它們形成的復(fù)合氧化物對 CO 還原 NO 反應(yīng)的催化活性，結(jié)果表明：Fe2O3、Ni2O3、Fe-Ni-Ox Ni-Cu-Ox、Ni-Cu-Mn-Ox 等對該反應(yīng)表現(xiàn)出較高的催化活性，但反應(yīng)溫度高，在其它反應(yīng)氣氛中（CH4）活性低。王月娟等運用固定床微反技術(shù)考察了 Cu、Fe、Mn、Cr、Co 和 Ni 負載氧化物對

40、CO 十 NO(O)反應(yīng)的催化活性。結(jié)果表明：CO 和 NO 的比例對催化活性和 N2O、N2生成均有明顯的影響；CuOxZrO2催化刑的活性最高；N2O 是NO+ CO反應(yīng)的中間產(chǎn)物，低溫或 NO 過量時有利于生成 N2O，高溫或 NO 不足時有利于生成 N2；催化刑的氧化活性順序為：CuOxCoOxMnOxFeOxNiOxCrOx。包信和等采用 Ag2O、Ag80Si170合金和 Ag 離子交換的 ZSM-5 分子篩研究了以 CO 作為還原劑的選擇還原反應(yīng)。結(jié)果表明:Ag 基催化劑均具有一定的NO 分解活性；當(dāng)反應(yīng)溫度低于 800K 時，適量的 CO、NH3大大提高了反應(yīng)的活性和催化劑壽命

41、；當(dāng)O2：H2O18:1，反應(yīng)溫度為 600 K 時，NO在 Ag-ZSM-5催化劑上氨還原生成 N2的轉(zhuǎn)化率仍能達到近 70%。由于還原劑與系統(tǒng)中的氧反應(yīng)而消耗掉大量還原劑，并給催化床層帶來強烈的熱效應(yīng)等問題，因此一般認為只有在還原氣氛下此方法才有意義。分回收利用硫資源，大力開展燃氣中硫及氮氧化物的資源化工作，有著重要意義。5煙氣除塵技術(shù)淺析燃煤鍋爐煙氣治理技術(shù)煙氣除塵主要有干式除塵、濕式除塵及電除塵三大類。干式除塵結(jié)構(gòu)簡單,投資少,除塵效率高,操作方便,但易造成二次污染;濕式除塵中使用最普遍的是文丘里管麻石水膜除塵器,除塵效率高,取材方便,抗腐蝕,耐磨性好,但需要一套灰水處理裝置。若循環(huán)水

42、采用閉式循環(huán),其PH值會越來越低,系統(tǒng)需要采取防腐措施。電除塵除塵效率高,處理煙氣量大,阻力低,但其效率受粉塵的靜電性能影響,外型龐大,投資昂貴,運行維護要求高,在一般的工業(yè)鍋爐極少采用,只有在特殊環(huán)境要求時考慮采用。對于大氣中的煙氣，需要通過除塵裝置從大氣中把這些顆粒物脫離出來，從而達到凈化空氣的作用。除塵裝置較多，按除塵過程中所應(yīng)用的原理不同，可將除塵裝置分為以下幾種類型。5.1 機械式除塵器機械式除塵器是以質(zhì)量力、重力、慣性力和離心力等為主要除塵機理的除塵器,包括重力沉降室、慣性除塵器、旋風(fēng)除塵器等。長期以來針對燃煤鍋爐煙氣除塵中多選用機械式的旋風(fēng)除塵器，旋風(fēng)似除塵器經(jīng)過這么多年的發(fā)展，

43、再加之環(huán)保產(chǎn)業(yè)的帶動下，旋風(fēng)除塵器也不斷的更新?lián)Q代，新品不斷的推出來，在結(jié)構(gòu)上更為簡單，造價更加低廉，體積也越來越小，操作和維護也簡單得多。新的旋風(fēng)除塵器除塵效果較好，同時動力消耗也較小，制造材料也較為普遍。對于粉塵負荷變化化和高溫、高壓及腐蝕性的氣體都較為適合，現(xiàn)在一般用來捕集 5Lm以上的塵粒,除塵效率可達 80%90%；若捕集小于5Lm 的塵粒,則效率較低。5.2 電除塵器電除塵器是利用靜電力從氣流中分離懸浮粒子（塵?；蛞旱危┑难b置。電除塵過程與其他除塵過程的區(qū)別在于分離力（主要是靜電力）直接作用在粒子上,而不是作用在整個氣流上,這就決定了它具有分離粒子耗能小、氣流阻力小的特點。電除塵器能處理較大量的煙氣，同時壓力和能耗都較小，不僅能在高溫和強腐蝕性氣體下操作，同時對細粉塵也有很好的收集作用。但使用電除塵器裝置一次投資費用較大，占面面積也較大，同時還要肥實粉塵比電阻的影響?，F(xiàn)在的火電廠對煙氣飛灰治理時已較多的應(yīng)用電除塵器，并且取得了較好的效果。隨著工業(yè)發(fā)展的速度加快及人們對環(huán)境要求的增加，電除塵器在未來必將得到廣泛的應(yīng)用。5.3 濕式除塵器濕式除塵器是使含塵氣體與液體（一般為水）接觸,利用水滴和塵粒的慣性碰撞及其他作用捕集塵?；蚴沽皆龃蟮?/p>