集成技术工艺在烟气脱硫脱硝的应用

2017-03-08白兴

绿色环保建材 2017年5期

关键词：型煤氮氧化物炉膛

白兴

碧水蓝天环保集团有限公司

集成技术工艺在烟气脱硫脱硝的应用

白兴

碧水蓝天环保集团有限公司

本文通过分析煤炭生物脱硫法、物理法、化学法以及煤转化脱硫、型煤固硫、循环硫化床燃烧脱硫、回收法和抛弃法几中技术探讨了燃烧前、燃烧中、燃烧后的脱硫技术，通过分析低氮氧化物燃烧、分段燃烧、烟气再循环、吸收、吸附、催化还原几中技术探讨了烟气脱硝技术，旨在为集成技术工艺在烟气脱硫脱硝的应用提供有效参考。

集成技术；烟气；脱硫脱硝；煤炭

1 前言

烟气中的烟尘、氮氧化物和含硫气体是造成温室效应、酸雨和大气环境污染的主要污染源，据相关部门不完全统计我国超过58.3%的城市空气质量劣于三级，只有少部分城市空气质量达到二级标准，预计二氧化硫排放量到2020年将产生3500万吨，由此可见我国的含硫气体、氮氧化物的污染已经十分严重。集成技术工艺是结合多种技术综合脱硫脱硝的新工艺，下面本文主要探讨我国集成技术常用的几种烟气脱硫脱硝工艺。

2 燃烧前的脱硫技术

燃烧前的脱硫技术是指在煤燃烧前利用一切办法净化煤中的硫元素，燃烧前的脱硫技术主要有煤炭生物脱硫法、物理法和化学法。煤炭生物脱硫法主要是利用微生物将煤炭中的无机硫氧化、溶解，以达到脱硫的目的。微生物脱硫主要有两种，一种是微生物直接作用脱硫，另一种是中间产物引起煤中硫的纯粹化学作用。这两种方法脱硫方法即节约成本、耗能量少又不污染环境，是脱硫中比较好的方法，但是脱硫微生物比较难制作，我国缺少检测煤中硫的先进技术，且微生物脱硫不稳定，多方面原因导致微生物脱硫很难推广应用。物理脱硫主要是选煤，利用黄铁矿、清洁煤和灰分的比重不同将黄铁矿和灰分去除，但是这种方法只能去除无机硫，并不能去除有机硫。化学脱硫有纯化学脱硫和物理化学结合脱硫两种方法，纯化学脱硫是指利用化学反应脱硫，比如碱法脱硫、氢化法脱硫、气体脱硫等。物理化学脱硫就是指浮选，即是根据煤中硫物理化学性质不同进行将含硫成分剔除。煤转化中脱硫技术是指将固体煤转化成煤气液化煤，这种方法即可将煤中硫去除又可提高煤的利用率，是我国应用最普遍的方法。

3 燃烧过程中脱硫脱硝技术

3.1 燃烧过程中的脱硫技术

燃烧过程中脱硫在我国应用比较普遍的技术只要有两种，一种是型煤固硫技术，另一种是循环硫化床燃烧脱硫技术。型煤固硫技术是指在燃烧前按一定比例配煤，然后将配好的煤粉碎加入预处理后的混合剂（混合剂有两种一种是粘结剂，另一种是固硫剂），最后是利用机械设备挤压、干燥。这种技术脱硫原理是煤在燃烧时固硫剂中的氧化钙会和燃烧产生的二氧化硫和三氧化硫结合发生化学反应，将硫以硫酸钙的形式析出。这种技术投资成本比较高，我国一般用有机化工厂的电石渣和无机化工厂的废渣制固硫剂，用造纸黑液火花黏土制粘结剂。据相关部门统计这种废物再利用的方法的型煤固硫率在40%-75%之间，烟气排放量脱出的硫量在50%-80%之间，同时还可脱25%-40%的硝含量，不仅可明显节约成本还提高了型煤的成煤率，是我国进行大批量生产型煤的重要条件。循环流化床燃烧脱硫技术的原理是利用高温除尘器将飞出的煤尘吸回炉膛再循环利用，它是通过提高煤的硫化燃烧率减少烟气中的含硫物，这种技术适应各种煤炭脱硫，在炉膛内脱硫简单快捷，可将煤炭燃烧率提高到99%以上，煤炭的有效利用率超过90%，脱硫率超过90%，同时低温燃烧降低了氮氧化物的生成量。由此可知，循环硫化床燃烧脱硫技术是一项比较实用的技术。

3.2 燃烧过程中的脱硝技术

燃烧中的脱硝技术主要是通过根据烟气中氮氧化物的形成原理进行脱硝，目前已经有的脱硝技术有低氮氧化物燃烧技术、分段燃烧技术和烟气再循环技术等。烟气再循环技术是将煤炭燃烧后的烟气重返炉膛再次燃烧，重返的烟气经过冷却后不仅含氧量降低到8%，还可降低炉膛中的燃烧温度，以此达到抑制氮氧化物生成量的目的。但是这种方法投资成本高、技术难度大，并未被我国应用推广。分段燃烧技术是我国目前应用比较广泛的脱硝技术，其中二段燃烧又是分段燃烧应用较多的技术。二段燃烧脱硫是指在锅炉中通入少于理论的空气量，让煤炭在缺氧的情况下不完全燃烧，锅炉氧气量和温度被降低，生成的氮氧化物也会降低。然后将烟气冷却后重返锅炉通入足量空气，二次利用的烟气在低温氧气充足的情况下也会有效降低氮氧化物生成量。据相关专家统计这种方法可降低25%-50%的氮氧化物生成量，烟气脱硝效果明显。低氮氧化物燃烧是集合分段燃烧、再循环利用燃烧等技术形成一种新工艺进行烟气脱硝，这种技术的脱硝率可达68%以上。

4 燃煤后烟气脱硫脱硝技术

4.1 燃烧后烟气脱硫技术

燃煤后烟气脱硫技术是我国也是世界上唯一大规模商业化应用的脱硫技术，这种技术东西方各国总共研制出200多种方法，但是应用在商业中的还不到20种。按烟气脱硫后的产物是否回收可将之分为回收法和抛弃法两种，其中回收法因投资成本高且效果不好甚至会让厂家亏损，不被商业化应用。抛弃法是指将烟气中的硫化物转化成硫酸、液体硫化物和硫磺固体、化肥、农药等有用物质回收，但是因我国技术不能有效处理脱硫后的废渣、废液，也不能将脱硫资源制成化肥、农药等有用物质，因此这种方法在我国应用不是很广泛。

4.2 燃烧后烟气脱硝技术

燃烧后烟气脱硝技术可分为催化还原技术、吸附技术和吸收技术，催化还原法是指选用一些还原性比较高的碳氢还原剂，使之在适合的温度和催化剂的作用下将烟气中的氮氧化物还原成氮气和水，实现烟气脱硝的目的。吸附技术是通过周期性控制温度或者压力利用吸附剂将氮氧化物吸附出来进行脱硝，这种方法脱硝率较高，脱硝后的产物可回收再利用，是目前比较经济的一种脱硝方法。