杜海洋

摘 要：我國(guó)是一個(gè)燃煤使用大國(guó)，由于環(huán)境保護(hù)的需要，必須切實(shí)提高我國(guó)燃煤電廠的煙氣脫硫脫硝技術(shù)。當(dāng)前的常規(guī)脫硫脫硝技術(shù)在環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益方面存在矛盾，發(fā)展燃煤電廠脫硫脫硝技術(shù)迫在眉睫。本文介紹的三種洗脫硫脫硝技術(shù)的共同點(diǎn)就在于不會(huì)造成二次污染，在原料消耗不多的情況下還可以生產(chǎn)出有價(jià)值的副產(chǎn)品，能夠使電廠的綜合經(jīng)濟(jì)效益得以顯著提高。本文對(duì)我國(guó)的煙氣脫硫脫硝技術(shù)進(jìn)行了回顧，并對(duì)脫硫脫硝工藝技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了探究，希望能夠不斷改善我國(guó)的煙氣脫硫脫硝技術(shù)。

關(guān)鍵詞：煙氣脫硫脫硝；綜合利用；工藝流程

我國(guó)的燃煤電廠數(shù)量非常龐大，每年由于煤炭燃燒排放的SO2和NOX會(huì)對(duì)大氣造成嚴(yán)重的污染。據(jù)統(tǒng)計(jì)我國(guó)百分之五十左右的SO2排放量都與燃煤電廠有關(guān)，因此造成了巨大的環(huán)境污染和經(jīng)濟(jì)損失。本文對(duì)煙氣脫硫脫硝技術(shù)進(jìn)行了回顧性分析，希望能夠不斷改善我國(guó)的煙氣脫硫脫硝技術(shù)。

1 W—L再生脫硫技術(shù)

1.1 工藝要點(diǎn)

作為一種再生脫硫技術(shù)，W—L主要是用亞硫酸鈉溶液吸收并回收煙氣中的SO2，并對(duì)其加以利用。因此該方法也被稱(chēng)為亞鈉循環(huán)法。硫酸制造廠一般會(huì)采取該方法在尾氣中回收硫，1973年美國(guó)開(kāi)始投運(yùn)第一套用于煙氣脫硫的裝置，當(dāng)前全球范圍內(nèi)運(yùn)行的大約有40套。

1.2 技術(shù)參數(shù)和回收過(guò)程

W—L再生脫硫技術(shù)工藝共有SO2富氣再處理、熱解再生和SO2吸收等幾個(gè)單元。電廠的經(jīng)濟(jì)狀況和技術(shù)狀況決定了SO2富氣再處理的方式。在熱解再生操作單元不僅要對(duì)富集的SO2進(jìn)行吸收，還要再生Na2SO3吸收劑[1]。在逆流塔中進(jìn)行SO2的吸收操作，煙氣與高濃度的Na2SO3溶液充分接觸之后，煙氣中的SO2被吸收劑吸收，從而形成NaHSO3。這也是W—L再生脫硫工藝的關(guān)鍵。一般來(lái)說(shuō)液相中Na2SO3的濃度與吸收率成正比，交換度會(huì)隨著氣液接觸的時(shí)間的增長(zhǎng)而增長(zhǎng)。煙氣量、煙氣流速和洗滌塔接觸區(qū)的高度會(huì)對(duì)氣液接觸時(shí)間造成影響，液滴粒徑和洗滌量決定了交換面積。因此電廠要根據(jù)煙溫、入口煙氣SO2濃度、目標(biāo)脫硫率等情況來(lái)對(duì)技術(shù)參數(shù)進(jìn)行確定，主要技術(shù)指標(biāo)為：排放煙氣中SO2濃度為200至400毫克每標(biāo)準(zhǔn)立方米；煙氣阻力損失為4000至7000帕，系統(tǒng)可用率高于95%；脫硫效率高于95%，煤中含硫量不小于1%。

2 活性炭脫硫脫硝工藝

2.1 工藝要點(diǎn)

二十世紀(jì)六七十年代日本開(kāi)始活性炭脫硫試驗(yàn)研究，1978年正式開(kāi)始利用活性炭同時(shí)脫硫脫硝的研究。作為一種再生法工藝，活性炭脫硫脫硝迄今已經(jīng)比較成熟，應(yīng)用范圍也比較廣泛。其工藝流程主要包括以下幾個(gè)方面：SO2富氣再處理、活性炭熱解再生、催化還原脫硝、吸附催化氧化脫硫。

2.2 技術(shù)參數(shù)和回收過(guò)程

煙氣在活性炭脫硫脫硝工藝中首先要經(jīng)過(guò)高溫除塵，進(jìn)而可以進(jìn)入到第一級(jí)脫硫塔，在第一級(jí)脫硫塔中活性炭吸附煙氣中的SO2，經(jīng)過(guò)催化氧化后即便為吸附態(tài)硫酸，吸附態(tài)硫酸與活性炭一起進(jìn)入分離塔，煙氣在脫去SO2之后則進(jìn)入第二級(jí)脫硝塔。在第二級(jí)脫硝塔中NH3和NOX在活性炭的催化作用下發(fā)生反應(yīng)，從而形成N2，凈化的煙氣和N2一起進(jìn)入煙囪并被排放出去。吸附了H2SO4的活性炭進(jìn)入分離塔，通過(guò)350℃的熱解再生將高濃度的SO2釋放出來(lái)，除此之外吸附了H2SO4的活性炭也可能，經(jīng)過(guò)氧化成為H2SO4，或者被還原為硫磺，H2SO4是一種有價(jià)值的脫硫脫硝工藝的副產(chǎn)品[2]?；钚蕴棵摿蛎撓豕に嚨男蕰?huì)受到液NH3濃度、煙氣流量、入口煙溫、滯留時(shí)間和活性炭顆粒比表面積的影響?；钚蕴吭诿摿蛩袦舻臅r(shí)間越長(zhǎng)、比表面積越大，則具有越好的脫硫脫硝效率。通過(guò)減少煙氣流量、提高煙氣溫度也可以有效的提高脫硫脫硝的效率，除此之外增大液NH3濃度也是一個(gè)有效的脫硫脫硝效率的方法，值得注意的是如果活性炭過(guò)熱會(huì)出現(xiàn)窒息的情況。要提高脫硫脫硝的效率和經(jīng)濟(jì)效益以上因素的合理控制來(lái)實(shí)現(xiàn)。

活性炭脫硫脫硝工藝的主要技術(shù)指標(biāo)為：硫磺純度大于99.9%；硫磺回收率大于90%；煙氣系統(tǒng)阻力降低至6000至8000帕；吸附塔空氣速度為0.3至0.4米每秒；排煙NH3含量大于35毫克每標(biāo)準(zhǔn)立方米；除塵效率為67%至88%；，脫硝效率不小于73%；脫硫效率不小于95%。

3 選擇性催化脫硫脫硝工藝

3.1 工藝要點(diǎn)

在選擇性催化脫硫脫硝工藝中，其主要的工藝要點(diǎn)是將煙氣中的NOX經(jīng)過(guò)選擇性催化劑催化還原成為N2，該工藝還可以對(duì)SO2進(jìn)行催化，將其轉(zhuǎn)化成為SO3，再通過(guò)轉(zhuǎn)化得到高濃度的H2SO4。選擇性催化脫硫脫硝工藝比較成功的工藝就是SNOX系統(tǒng)。

3.2 技術(shù)參數(shù)和回收過(guò)程

本文主要介紹的是選擇性催化脫硫脫硝工藝中的SNOX系統(tǒng)。在該系統(tǒng)中先對(duì)煙氣進(jìn)行除塵，再對(duì)煙氣進(jìn)行加熱，直到煙氣的溫度達(dá)到脫硝溫度，再用選擇性催化還原技術(shù)對(duì)煙氣進(jìn)行處理，使用NH3選擇性催化劑將煙氣中的NOX還原為N2。在對(duì)煙氣進(jìn)行進(jìn)一步的加熱，使其達(dá)到脫硫溫度，再將煙氣送入到SO2轉(zhuǎn)化器，經(jīng)過(guò)催化氧化將煙氣中的SO2轉(zhuǎn)化為SO3。進(jìn)而將轉(zhuǎn)化而來(lái)的SO3送進(jìn)回轉(zhuǎn)式換熱器，在回轉(zhuǎn)式換熱器中對(duì)SO3進(jìn)行冷卻，再將其送進(jìn)玻璃管冷凝器，在玻璃管冷凝器中形成高純度的H2SO4，其純度可達(dá)到95%以上，煙氣經(jīng)過(guò)凈化之后通過(guò)煙囪排放出去。SNOX工藝主要是通過(guò)以下兩個(gè)化學(xué)反應(yīng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的：SO2與02發(fā)生反應(yīng)生成O和SO3，O2、NH3和NOX發(fā)生反應(yīng)生成0、N2O和N2[3]。這兩個(gè)化學(xué)反應(yīng)都屬于氣固催化反應(yīng)。因此而對(duì)SNOX系統(tǒng)的脫硫脫硝效率產(chǎn)生重要影響的因素有空氣的補(bǔ)給量、NH3的補(bǔ)給量、煙氣流速、煙氣的反應(yīng)器中滯留時(shí)間、煙氣溫度、催化劑的比表面積和催化劑的活性等等。

有很多種催化劑都可以完成上述兩個(gè)脫硫脫硝反應(yīng)，例如使用MnO/MnSO4、FeO/FeSO4、WO3和MoO3來(lái)進(jìn)行脫硝，使用V2O5來(lái)進(jìn)行脫硫。催化劑的比表面積越大、顆粒越小則具有越高的催化活性。每一種催化劑的最佳反應(yīng)溫度都不同，例如使用FeO/FeSO4來(lái)進(jìn)行脫硝反應(yīng)時(shí)，其最佳煙溫就是300至400℃，使用V2O5來(lái)進(jìn)行脫硫時(shí)，其最佳煙溫就是400至600℃。煙氣在反應(yīng)器中滯留的時(shí)間越長(zhǎng)、煙氣的流速越低，則脫硫脫硝反應(yīng)的效果越好。但是煙氣流速太低又會(huì)造成過(guò)大的傳質(zhì)阻力，導(dǎo)致催化劑的利用率降低。根據(jù)煙氣中的NOX和SO2的濃度來(lái)確定空氣和NH3的補(bǔ)給量。當(dāng)NH3/NOX大于1.0時(shí)，使用選擇性催化脫硫脫硝工藝可以達(dá)到90%以上的脫硝率[4]。

該工藝的主要技術(shù)指標(biāo)為：副產(chǎn)品H2SO4濃度為95%，系統(tǒng)可用率大于90%；煤含硫量大于1%；脫硝率大于90%；脫硫率大于95%。

4 結(jié)語(yǔ)

我國(guó)是一個(gè)燃煤使用大國(guó)，由于環(huán)境保護(hù)的需要，必須切實(shí)提高我國(guó)燃煤電廠的煙氣脫硫脫硝技術(shù)。當(dāng)前的常規(guī)脫硫脫硝技術(shù)在環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益方面存在矛盾，造成巨大的環(huán)境污染和經(jīng)濟(jì)損失，因此，發(fā)展燃煤電廠脫硫脫硝技術(shù)迫在眉睫。傳統(tǒng)的濕法脫硫脫硝技術(shù)和干法脫硫脫硝技術(shù)不能解決燃煤電廠煙氣中NOX和SO2的排放量過(guò)大的情況。本文論述的法脫硫脫硝技術(shù)和干法脫硫脫硝技術(shù)兩種傳統(tǒng)的脫硫脫硝工藝需要較高的運(yùn)行費(fèi)用，推廣起來(lái)有一定的困難。因此這就需要改變工藝思路，對(duì)NOX和SO2進(jìn)行綜合利用。本文介紹的三種洗脫硫脫硝技術(shù)的共同點(diǎn)就在于不會(huì)造成二次污染，在原料消耗不多的情況下還可以生產(chǎn)出有價(jià)值的副產(chǎn)品，能夠使電廠的綜合經(jīng)濟(jì)效益得以顯著提高。

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