烟气脱硫脱硝一体化技术的研究进展

李鸿琦，章小林，李小定，

(1.江汉大学湖北省化学研究院，湖北武汉 430074;2.华烁科技股份有限公司，湖北武汉 430074)

1 烟气脱硫、脱硝一体化技术的发展状况

煤炭资源作为现阶段我国的主要资源，所造成的环境问题日益严重。在日本、德国、瑞典、丹麦等国家SO2/NOx联合脱出工艺已经工业应用［1］。目前的烟气脱硫脱硝技术是利用脱硝和脱硫的不同特点，将脱硝和脱硫分开，通过两个独立的反应器来实现。该工艺复杂，占地面积大，投资运行费用高;而实现脱硝脱氧化硫一体化，可使设备简单，结构紧凑，占地面积减少，投资和运行费用降低，从而大大提高了脱硫脱硝的经济性。典型的工艺有干法和湿法：干法包括固相吸收和再生法、气/固催化工艺、辐射法、碱性喷雾干燥法等;湿式工艺主要是氧化/吸收法和铁的螯合物吸收法等［2］。

1.1 湿法烟气脱硫脱硝一体化技术

由于NO溶解度低，湿法脱硫脱硝工艺通常先把NO氧化成为NO2，或加入添加剂来提高NO的浓度，从而提高脱硝率。氯酸氧化工艺，采用氧化吸收塔和碱式吸收塔两段工艺，氧化吸收塔中采用HClO3来氧化NO和SO2。碱式吸收塔则作为后续工艺采用Na2S及NaOH作为吸收剂，吸收残余酸性气体。脱硫脱硝效率可达到95%以上。在脱硫脱硝的同时，还可脱除有毒微量金属元素。湿式FGD加金属螯合物工艺是在碱性或中性溶液中加入亚铁离子形成氨基烃酸亚铁螯合物［4］，缺点是在反应过程中存在螯合物损失和金属螯合物再生困难、利用率低等造成运行费用高。

1.2 干法烟气脱硫脱硝一体化技术

(1)高能电子活化氧化法。具有过程简单、不产生废水废渣、副产物可用作化肥、占地面积、投资及运行费用较低等优点。但是其能量利用低、需要大型电子加速器，电力消耗较多。

(2)气固相催化同时脱硫脱硝技术。包括WSA－SNOx、DESONOx、SNRB、ParsonFGC 和 LurgiCFB等工艺，其中一些工艺已经处于商业运行阶段。WSA－SNOx技术特点［6］是：脱硫脱硝率高，一般可达95%;不产生二次污染;副产品价值高;运行维护费用低。该技术也存在耗能大，设备投资高等缺点。SNRB工艺［7］是在一个高温集尘室中同时脱出SO2和NOx，该工艺将脱出三种污染物集中在一个设备上，减少了占地面积，缺点是成本较高。

(3)循环流化床技术。循环流化床技术［8］最初是由德国lurgi lenjes bischoff公司开发的半干法脱硫技术，该技术经过近几年的改进和发展由lurgi gmhh研究开发出联合脱硫脱硝技术。该工艺用消石灰作为脱硫的吸收剂，产物主要是硫酸钙和约10%的亚硫酸钙，过程中不需要水。脱硝反应是使用氨作为还原剂进行选择催化还原反应，催化剂是具有活性的细粉末化合物FeSO4·7H2O，没有支撑载体，运行温度在385℃。其脱硫效率能达到97%，脱硝效率能达到88%。

(4)固相吸附再生烟气脱硫脱硝工艺。固相吸附再生烟气脱硫脱硝工艺的吸收剂是活性炭、氧化铜、分子筛、硅胶等，所用的床层形式有固定床和移动床。其工艺采用吸收剂或催化剂，与烟气中的SO2和NOx吸收或反应，然后在再生器中硫或氮从吸收剂中释放出来，吸收剂可以重复循环使用，回收的硫可进一步处理得到元素硫或硫酸等副产物。该工艺脱硫效率能达到90%以上，脱硝效率75% ～80%［9］。活性炭具有较大的比表面积，从19世纪就已经得到广泛的应用。20世纪70年代后期已开发出日立法、住友法、鲁奇法、BF法等，并在日本、德国、美国得到了工业应用［10－18］。

2 活性炭用于脱硫脱硝催化剂的研究

活性炭中具有各种空隙，不同的孔径能够发挥与其相应的机能，其优良的理化性质在很多领域中已经得到广泛的应用［19］。目前炭法烟气脱硫脱硝的技术已经在德国、日本等国得到工业应用。德国在1987年和1989年成功在Arzberg燃煤电厂和Hoschst燃煤电厂应用了Mitsui－BF工艺。日本电力能源公司在1995年安装了活性炭移动床脱除工艺，该工艺在NH3/NOx摩尔比为0.85时，NOx的脱除率可达到80%［20］。我国湖北松木坪电厂和四川豆坝电厂采用了炭法脱硫设备。

3 结语

随着我国对SO2和NO排放量的要求越来越严格，烟气脱硫脱硝技术在不断的发展和改进。炭材料来源广泛，可通过秸秆、菌渣、糠醛渣等各种废物综合利用制备得到。炭材料由于其本身的具有较高的化学稳定性和热稳定性，可以进行活化和改进性，同时又具有催化能力、负载性能和还原性能的特点，使其成为非常好的脱硫脱硝的材料。

［1］钟 秦.燃煤烟气脱硫脱硝技术及工程实例(第二版)［M］.北京：化学工业出版社，2007.

［2］纪晓雯.燃煤烟气脱硫脱硝一体化技术的研究与应用［J］.能源与环境，2004，(4)：53 －56.

［3］乔慧萍，杨柳.湿法同时脱硫脱硝工艺中脱硝吸收剂的研究现状［J］.电力环境保护，2009，(1)：1 －3.

［4］王 慧，李先国，韩欣欣，等.金属络合剂在烟气同时脱硫脱硝中的应用［J］.化工环保，2007，(5)：421 －425.

［5］任岷，毛本将，黄文凤.电子束氨法烟气脱硫脱硝装置的设计［J］.中国电力，2005，38(7)：69 －73.

［6］US Department of Energy.ABB environmental system SNOTMxflue gas cleaning demonstration project［R］.Project Performance Summary，DEO/FE －0395，Washington DC，1999.

［7］US Department of Energy.Technologies for the combined control of sulfur dioxide and nitrogen oxides emissions from coal－fired boilers［R］.Topical Report Number 13，Washington DC，1999.

［8］阎维平.洁净煤发电技术［M］.北京：中国电力出版社，2002.

［9］邓德兵，马新灵，向军，等.CuO/Al2O3烟气脱硫技术及脱硫剂的研究进展［J］.电力环境保护，2002，18(3)：46 －51.

［10］Miloslav Hartman，Polek Joseph R，Coughlin Robort W.Removalof sulfur dioxide from flue gas by sorptionand catalytic reaction on carbon［J］.Chemical Engineering Progress Symposium Series，1971，67(115)：7 －22.

［11］Knob laugh，Richter E，Juntgen H.Applicationof active coke inprocesses of SOxand NOxremoval from flue gases［J］.Flue，1981，(9)：832－838.

［12］Chiyoda Corp.Flue gas desulfurjzation method and flue gas desulfurizing device［P］.JP 090525671，1998-09-02.

［13］Sumitomo heavying LTD.Flue gas desulfuriztion method［P］.JP 570442041，1983-09-22.

［14］Steag A G.Method of removing oxides of nitrogen from flue gas［P］.US ll29687A，1988-04-05.

［15］Bezerra Moraes Medeiros E，Petfissans M，Wehmr A，et a1.Comparative study of two cocurrent downflow threephase catalytic fixed bed reactors：Application to the salphur dioxidecatalytic oxidation on active carbon particles［J］.Chemical Engineeringand Processing，2001，(40)：153 －158.

［16］LisovskII A，Semiat R，Aharont C.Adsorption of sulfur dioxide by active carbon treated by nitricacid I：Effect of the treatment on adsorption of SO2and extractability of the acid formed ［J］.Carbon，1997，35(10 －11)：1639 －1643.

［17］LisovskII A，Shter G E，Semiat R，et a1.Adsorption of sulfur dioxide by active carbon treated by nitric acid II：Effect of prelleating on the adsorption properties［J］.Carbon，1997，35(10 － 11)：1645 －1648.

［18］菱沼孝夫.活性炭脱硫技术［J］.别册化学工业，1971，15(3)：292－296.

［19］立本英机，安部郁夫.活性炭的应用技术：其维持管理及存在问题［M］.南京：东南大学出版社，2002.

［20］蒋文举.烟气脱硫脱硝技术手册［M］.北京：化学工业出版社，2007.