李芝榮（中國瑞林工程技術(shù)有限公司杭州分公司，浙江杭州310000）

煙氣脫硫脫硝一體化工藝設(shè)計(jì)探討

李芝榮（中國瑞林工程技術(shù)有限公司杭州分公司，浙江杭州310000）

隨著現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)的不斷進(jìn)步，雖然直接推動(dòng)了國家經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，但也間接導(dǎo)致了大氣環(huán)境污染的日益嚴(yán)重。其中煤炭資源燃燒是現(xiàn)代工業(yè)產(chǎn)能的主要方式，燃燒后的煙氣當(dāng)中含有大量的硫、氮氧化物是主要污染物質(zhì)，因此對煙氣進(jìn)行脫硫脫硝就能夠緩解目前的污染問題。本文即是對煙氣脫硫脫硝一體化工藝進(jìn)行研究，首先介紹了當(dāng)前脫硫脫硝的技術(shù)，并說明了一體化工藝設(shè)計(jì)方案和實(shí)驗(yàn)方法，以期能為相關(guān)工作提供參考。

煙氣；脫硫脫硝；一體化工藝；設(shè)計(jì)

煤炭是當(dāng)前人類最主要的消耗型能源，其在我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展中擔(dān)負(fù)著重要的角色，同時(shí)我國也是世界上煤炭燃燒大國，國內(nèi)電能產(chǎn)量中超過80%均是由煤炭燃燒產(chǎn)生。煤炭燃燒時(shí)所產(chǎn)生的氣體內(nèi)含有大量的硫和氮，其與氧氣、水發(fā)生反應(yīng)后可形成酸雨或氧化氮?dú)怏w，影響臭氧層和土壤，造成嚴(yán)重的污染。

1 煙氣脫硫脫硝一體化技術(shù)意義

隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，大量可行的新的廢氣處理技術(shù)被引入煙氣治理，如高效液相催化氧化法以及膜分離技術(shù)等勢必在今后可促進(jìn)技術(shù)成熟可行的治理方法的出現(xiàn)。在諸多處理技術(shù)中雖各自有各自的優(yōu)點(diǎn)，但大多尚處于試驗(yàn)研究階段，許多技術(shù)在降低能耗、降低投資以及減少二次污染等方面需要改進(jìn)，但脫硫脫硝一體化技術(shù)為煙氣凈化指明了方向，因而應(yīng)建立更加完整的脫硫脫硝配套產(chǎn)業(yè)技術(shù)，并對現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行不斷完善和應(yīng)用方可更好的處理鍋爐煙氣，達(dá)到更好的效果。

2 當(dāng)前我國煙氣脫硫脫硝技術(shù)

煙氣脫硫脫硝是緩解環(huán)境污染的主要方式，我國對這類技術(shù)的研究已經(jīng)持續(xù)了幾十年，并獲得了相當(dāng)大的成效。目前國內(nèi)常用的脫硫技術(shù)為濕式脫硫法，而脫銷技術(shù)則為選擇性催化還原技術(shù)，其中濕式脫硫法的效果明顯，能夠?qū)⒚禾咳紵鬅煔庵谐^90%的二氧化硫脫除，在脫硫的過程中吸收液的可利用率也超過了90%，能夠有效節(jié)約成本，適用于目前國內(nèi)燃燒的各種型號煤炭[1]。但該技術(shù)在單獨(dú)利用時(shí)設(shè)備所占面積過大，設(shè)備本身的磨損度也較高，而且濕法脫硫產(chǎn)生的廢液也具有一定的污染性，而且還會(huì)產(chǎn)生大量的二氧化碳?xì)怏w。

催化還原脫硝技術(shù)則是利用低氮氧化的原理，對氮元素進(jìn)行催化還原，同樣可以降低超過90%的含氮氧化物的排放，是目前世界上脫硝技術(shù)中效率最高的。但是單獨(dú)使用時(shí)，氨氣作為反應(yīng)條件其本身就具有明顯的不穩(wěn)定性，如泄露很容易造成周圍空氣污染，并且氨氣在催化煙氣脫硝時(shí)會(huì)產(chǎn)生固體顆粒物質(zhì)，該物質(zhì)容易使催化物填充小孔阻塞，從而導(dǎo)致催化物利用率下降[2]。因此，為了進(jìn)一步滿足現(xiàn)代煤炭燃燒過程中脫硫脫硝的要求，就需要采用一體化生產(chǎn)工藝，將脫硫和脫硝技術(shù)進(jìn)行結(jié)合，節(jié)省設(shè)備占用場地的同時(shí)，也可降低廢液、廢氣的排放量。

3 煙氣脫硫脫硝一體化工藝設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)

3.1 煙氣脫硫脫硝一體化工藝設(shè)計(jì)

煙氣脫硫脫銷一體化工藝設(shè)備主要包括三個(gè)部分，分別是換熱器、吸收器以及干燥箱，并且可以在設(shè)備中加裝燃燒分析儀，對煙氣脫硫脫硝情況進(jìn)行確定，具體如圖1所示。

圖1當(dāng)中換熱器主要是對煙氣中的大顆粒物質(zhì)進(jìn)行直接吸附，并降低煙氣溫度，避免影響催化劑作用。吸收器則是同時(shí)利用濕法脫硫和催化還原脫硝技術(shù)，將煙氣中含有的硫、氮元素脫除，并將產(chǎn)生的廢氣導(dǎo)入干燥箱內(nèi)進(jìn)行干燥處理，避免形成廢氣排放到空氣中。

圖1 煙氣脫硫脫硝一體化工藝設(shè)備示意圖

3.2 煙氣脫硫脫硝一體化工藝實(shí)驗(yàn)方法

3.2.1 催化劑制備方法

主要制備的是選擇性催化還原脫硝工藝中的催化劑，可使用三種方法進(jìn)行制備。

（1）浸漬沉淀法，選擇濃度為偏釩酸銨和硫酸銅作為主要反應(yīng)試劑，其濃度為0.5mo1/L和0.75mo1/L，使用分子篩顆粒作為催化劑的載體。將載體干燥后浸漬到硫酸銅溶液當(dāng)中，大約放置2h后再將偏釩酸銨加入其中，并將混合溶液的酸堿度調(diào)整到堿性，經(jīng)干燥后即可作為催化劑。

（2）多組分浸漬法，所使用的反應(yīng)試劑種類和濃度與浸漬沉淀法相同，但制備時(shí)先將偏釩酸銨溶液先加入到載體當(dāng)中，經(jīng)干燥后再加入硫酸銅并干燥。

（3）共混法，也就是將偏釩酸銨和硫酸銅同時(shí)加入到載體當(dāng)中，并對其進(jìn)行充分的攪拌，之后加入適量的純凈水進(jìn)行干燥[3]。所制備的催化劑在干燥后應(yīng)制成直徑為5mm的顆粒，將其放置在圖1吸收器的底部。

3.2.2 實(shí)驗(yàn)方法

根據(jù)圖1所示，先將閥門Ⅰ和Ⅱ打開通過適量的煙氣，直接通過燃燒分析儀對煙氣當(dāng)中的含氮氧化物、含硫物質(zhì)的含量進(jìn)行測定，從而為實(shí)驗(yàn)結(jié)果提供對比數(shù)據(jù)。第二步是將三個(gè)閥門同時(shí)打開，并通過與對比數(shù)據(jù)相同量的煙氣，其通過換熱器進(jìn)入到反應(yīng)器中后，打開濕法脫硫噴頭釋放吸收液，同時(shí)位于吸收器底部的催化劑也會(huì)與煙氣中的含氮氧化物產(chǎn)生反應(yīng)。然后通過管道直接將脫硫脫硝后的煙氣傳送到燃燒分析儀當(dāng)中。需要注意的是，當(dāng)煙氣進(jìn)入到反應(yīng)器內(nèi)時(shí)，吸收液與煙氣反應(yīng)后可吸收三氧化硫等氣體，并將反應(yīng)后產(chǎn)生的廢氣排入干燥器內(nèi)，由干燥器加熱其形成固體。最終將燃燒分析儀中獲得的對照數(shù)據(jù)和脫硫脫硝數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，從而獲得脫硫脫硝一體化工藝的效果[4]。

3.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

經(jīng)過結(jié)果對比后可以看出，在低空速的情況下脫硫脫硝率可以達(dá)到100%，而在將空速提高至5后，脫硝率出現(xiàn)了下降的情況，但總體仍保持在98%以上。同時(shí)，在對不同吸收液影響脫硫脫硝效果進(jìn)行分析時(shí)，堿性吸收液起到的效果更為明顯，而利用純凈水作為吸收液導(dǎo)致不同空速下脫硫脫硝率發(fā)生了巨大的轉(zhuǎn)變，其中脫硫率在高空速時(shí)下降到95%左右，而脫硝率則下降到88%以下。

經(jīng)過實(shí)驗(yàn)后可以看出，本文所研究的脫硫脫硝一體化工藝設(shè)計(jì)方案能夠有效地對煙氣進(jìn)行處理，而且是同時(shí)進(jìn)行脫硫和脫硝兩類反應(yīng)，所產(chǎn)生的廢氣可導(dǎo)入干燥箱內(nèi)轉(zhuǎn)變?yōu)楣腆w，并融入廢液當(dāng)中，而廢液則可以通過管道進(jìn)行統(tǒng)一的收集和處理，進(jìn)而降低了有害氣體收集的難度，使得脫硫脫硝技術(shù)在應(yīng)用時(shí)不會(huì)造成二次污染。同時(shí)，利用堿性吸收劑可以有效地對煙氣中的硫元素進(jìn)行吸收，本文所使用的是活性炭，其不僅可以起到化學(xué)吸附作用，而且具有物理吸附作用。

4 結(jié)語

煙氣的處理已經(jīng)成為了制約世界各國電能生產(chǎn)的主要問題，世界環(huán)境保護(hù)組織也不斷強(qiáng)調(diào)煤炭燃燒后煙氣污染的嚴(yán)峻性。為此，我國應(yīng)該改變以往單獨(dú)處理煙氣中含氮和含硫氧化物的方式，而是應(yīng)該結(jié)合現(xiàn)代科技技術(shù)，將脫硫脫硝工藝結(jié)合在一起，形成一體化設(shè)備。一體化后不僅不影響脫硫和脫硝反應(yīng)，而且還可以節(jié)省設(shè)備占地面積，縮減煙氣處理時(shí)間，節(jié)省設(shè)備維修成本。而且根據(jù)本文研究結(jié)果現(xiàn)實(shí)，利用一體化工藝脫硫脫硝效率可達(dá)到100%，說明該項(xiàng)工藝技術(shù)值得推廣應(yīng)用。

[1]徐嬌霞，丁 明，尤振豐，等.玻璃窯爐煙氣脫硫脫硝除塵一體化技術(shù)探討[J].玻璃，2013，40（05）：43～45.

[2]蘆 超.火電廠煙氣脫硫脫硝一體化工藝設(shè)計(jì)與研究[J].山東工業(yè)技術(shù)，2016（19）：29.

[3]張學(xué)森.基于氨的鍋爐煙氣脫硫脫硝工藝一體化設(shè)計(jì)與應(yīng)用[J].齊魯石油化工，2015（03）：177～181.

[4]莊思珍.研究分析火力發(fā)電廠煙氣脫硫脫硝的一體化技術(shù)[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計(jì)，2015（18）：102～103.

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2095-2066（2016）34-0011-02

2016-11-23

李芝榮（1985-），女，山西大同人，化工工程師，大學(xué)本科，專業(yè)方向?yàn)榛瘜W(xué)工藝。