烟气脱硫技术及脱硫脱硝除尘一体化

2017-03-10颜国利

环球市场 2017年23期

关键词：电子束吸收塔除尘

颜国利

青岛安邦炼化有限公司

烟气脱硫技术及脱硫脱硝除尘一体化

颜国利

青岛安邦炼化有限公司

在化石燃料燃烧的过程中，会产生大量的酸性气体，比如二氧化硫、氮氧化物等，这些气体的产生将会对大气造成严重的污染。为了减少有害气体对大气的污染，采用烟气脱硫技术，在传统的烟气脱硫技术中，包含湿法、干法、半干法等，不过，经过多年的研究，一些新的脱硫脱硝技术已经出现，由此有了脱硫脱硝除尘一体化技术的研究。

脱硫；脱硝；除尘；一体化

1、一体化技术概要

一体化工艺是指将脱硫脱硝技术合并在同一个设备中进行。许多发达国家已开发出多种烟气脱硫脱硝一体化装置，但其中能实现工业化应用的较少，大部分尚处于中间试验阶段。这些技术按照脱除机理的不同可分为两大类：联合脱硫脱硝(Combined SO2/ NOxRemoval)技术和同时脱硫脱硝(Simultaneous SO2/NOxRemoval)技术。特别指出，这里所提及的联合、同时脱硫脱硝技术都是在同一个反应设备中完成的。而二者的差异在于能否只用一种反应剂并在不添加氨的条件下直接达到脱除的目的。联合脱硫脱硝技术实质上还是分两个工艺流程分别脱除SO2和NOx，采用氨作为还原剂。而同时脱硫脱硝技术才是真正意义上的一体化脱除技术，用一种反应剂在一个过程内将烟气中的SO2和NOx一并脱除。

2、联合脱硫脱硝技术

2.1 炭质材料吸附法

炭质吸附材料主要是指活性炭和活性焦。其实，活性焦与活性炭制法相似，但前者的突出特点是比表面积小，强度高，且细孔结构独特，与活性炭相比具有更好的脱硫、脱硝性能。烟气中的SO2在活性焦微孔的吸附催化作用下生成硫酸；NOx则在加氨的条件下经活性焦的催化还原生成水和N2。该工艺主要由吸附、解吸和再生三部分组成。烟气首先进入活性焦吸收塔的第I段，在此SO2被脱除，流经吸收塔的第II段时，喷入氨以除去NOx。

2.2 CuO吸附法

CuO吸收还原法一般采用负载型的CuO作为吸收剂，常见的有CuO/Al2O3。该法的脱硫脱硝过程为：在烟气中注入适量的NH3，混合后的烟气通过装填有CuO/Al2O3吸收剂的床层时，CuO会与SO2在氧化性气氛中反应生成CuSO4，而CuSO4及CuO对氨气选择还原NOx具有很高的催化活性。吸收饱和后的吸附剂被送去再生，再生出的SO2可通过Claus装置进行回收。CuO/Al2O3法的优点是可联合脱硫脱硝，不产生干的或湿的废渣，没有二次污染。该工艺能达到90%以上的SO2脱除率和75%-80%的NOx脱除率。但长期运行后，吸收剂表面会由于氧化铝硫酸盐化而导致吸附SO2能力下降，经过多次循环之后就失去了作用，这也是至今仍没有工业化报道的主要原因。

2.3 电子束法

电子束照射法，是20世纪70年代发展起来的一种利用电子束(电子能量为 800 keV～1 MeV)照射烟气，将烟气中的SO2和NOX脱除并最终转化成硫酸铵和硝酸铵的烟气脱除技术，其对烟气条件有较好的适应性，副产品可以用作化肥。电子束照射法使烟气脱除过程中的氧化过程所需的能量大大减少，可以降低氧化反应的条件，而且反应以后不产生废水、废渣，在燃煤含硫量为 0.18%～3.15%时，其脱硫率与脱硝率分别在 80%和 18%以上。

2.4 脉冲电晕法

脉冲电晕法是在放电两极加上高电压，使电极附近气体介质被局部击穿产生的放电现象，从而获得非热平衡等离子体。非热平衡等离子体内部存在大量的高能活性粒子，可以促进一些在普通条件下难以进行的化学反应，使烟气污染物的脱除过程得以实现，近年来该技术已取得很大的进展。赵君科等对某烟气处理量为12 000～20000Nm/Ph的脉冲电晕等离子体烟气脱硫脱硝中试装置作了研究，试验表明，当能耗低于5Wh/Nm3，SO2和NOX的脱除率分别达 85%和 50%以上。

2.5 金属氧化物催化法

金属氧化物催化法是在金属氧化物催化剂作用下的烟气脱硫脱硝工艺，已有催化剂包括CuO、Al2O3等，新的催化剂也在不断试验中。梁均方等对催化一体化脱硫脱硝的SnO2-TiO2的升温还原和脱附过程作了研究，SnO2、TiO2单独作用没有催化活性，但它们组合成固溶体而具有活性表明两者具有协同效应。徐云龙等研究了 V2O5/TiO2在同时脱除烟气中的 SO2和 NOX的性能，结果表明，V2O5/TiO2催化剂可以提高脱硫脱硝活性，脱硫率高但脱硝率稍低，最佳还原温度为 700 ℃。

2.6 氯酸氧化法

氯酸氧化工艺是一种湿式工艺，可同时脱硫脱氮，脱硫率可达 98%，脱氮率达 95%以上。氯酸通常由氯酸钠电解得到，用于氧化 NO 和 SO2，该过程在氧化塔中进行；后续工艺采用 Na2S 和 NaOH 来吸收残余的酸性气体，吸收过程在碱式吸收塔中完成。采用强氧化剂脱硫脱硝具有催化活性高的优点，但是容易对设备造成强腐蚀，另外，氧化剂的回收、吸收废气后溶液的处理等较为困难。

3、脱硫脱硝一体化技术展望

随着科学技术的发展，大量新工程理论及技术被引入烟气治理领域，如高效液相催化氧化法、电化学法、膜分离技术以及气体液化技术等，这些新技术、新观念的引入，必定促进技术成熟、工艺可行的新型烟气治理技术不断涌现。尽管这些方法有着诸多的优点，但尚不完善，处于工业推广或研究试验阶段，许多方面如降低能耗、减少投资成本、减少二次污染及推广应用等问题需要改进，但脱硫脱硝一体化技术为烟气净化指明了比传统方法更好的方向。