浅议烟气脱硫脱硝一体化技术

2014-08-15柏延芳

环境与生活 2014年18期

关键词：硫酸钙石灰石二氧化硫

文/柏延芳

烟气脱硫脱硝技术推广意义

在我国一次性能源构成和消费中，煤炭所占的比例高达70%，其中燃煤电厂又是我国耗煤和二氧化硫及氮氧化物排放的大户。因此，目前我国大气污染控制领域最为紧迫的任务之一，就是对燃煤电厂排放的二氧化硫及氮氧化物的控制。

传统的脱硫脱硝一体化技术

石灰石—湿法。这种方法具有不少的优点，如原料价格比较便宜，脱硫率比较高，占有的市场份额比较高，但同时投资成本比较高，很容易形成二次污染，需要得到比较好的维护；旋转喷雾半干法，与第一种方法相比，投资成本较低，最终的产物为烟硫酸钙。

炉内喷钙增湿活化法。该方法脱硫率比较高，相应的投资成本比较低，产物也是亚硫酸钙，但是很容易产生炉内的结渣。

氨法烟气脱硫法。该法主要以合成氨为原料，需要建立在化肥厂附近，产物主要包括氨硫等。

简易湿式脱硝除尘一体化技术。脱硫脱硝率比较低，但是投资造价比较低，脱硫的主要原料为烧碱或者废碱等，需要建立在有废碱液排放工厂附近，在进行有效中和后，然后把产生的废水输送到污水处理厂。

技术原理分析

在实际的运行过程中，石灰石和石灰作为中和剂的烟气脱硫技术得到了最为广泛的认同和应用，但是石灰石—石膏烟气脱硫技术需要将石灰石粉磨至200到300目，因此还需要建立一座粉磨站，这样不仅会增加企业的项目投资造价的成本，还会导致噪声粉尘污染，另外，脱硫的产物和反应物混在一起，在一定程度上提高了钙硫比，同时在也增加了其中运行的费用。如果采用烟气脱硫脱硝除尘一体技术，就可以在同一个装置内完成，这样就可以利用简单的设备，降低投资成本和运行费用，大大增加了企业的经济效益，还可以保护环境，防止污染。

采用湿法脱硫，脱硫率比较高，主要产物包括硫酸钙和亚硫酸钙的混合物，这种中和产物二次利用可能性比较低，但要做好回收和维护工作，一旦中和产物的亚硫酸钙流到河湖中，具有比较强的还原性，在很大程度上会损耗掉水中的氧气，导致水中生物大量死亡。

钙硫比例的控制同样不能忽视，当硫钙比接近1的时候，才有可能保证最大限度的经济运行。就目前而言，湿法脱硫的方法很容易把剩余的反应物与脱硫的产物无法有效分离，这样很难实现理想中的钙硫比。因此，把反应物以颗粒状态存在就会有效解决这个问题，整个投资的资金和成本也会相应减少，提高企业的经济运行效益；在实际的运行过程中，比较理想的烟气脱硫技术应该保证脱硫率在90%以上，其中中和剂为石灰石，钙硫比要达到或者接近1，最终的产物中不能含有亚硫酸钙等杂志，才能真正降低成本，防止二次污染，实现全线的自动控制，要尽量减少对周边企业的依赖性，有效利用烟气余热。这是一种比较理想的烟气脱硫技术模式，却很难真正实现，

主要原因主要包括以下几个方面：在脱硫过程中，石灰石颗粒在脱硫过程中会迅速溶解，但PH必须小于4，与此同时，CaCO3的溶解物在PH小于4的情况下，对二氧化硫就会丧失吸收能力。在二氧化硫溶于水后，就会生成亚硫酸和硫酸，与石灰石发生化学反应后，就会生成亚硫酸钙和硫酸钙，同时会依附于石灰石颗粒的表面，堆积就会越来越多，在很大程度上阻碍反应继续进行下去。另外，硫酸钙和亚硫酸钙都属于吸收产物，其中硫酸钙析出同时不产生亚硫酸钙是比较有难的。以上问题能否有效的解决，成为烟气脱硫技术工艺能够达到预期目标以及保证整个项目装置有效安全稳定运行的关键。

湿法脱硫脱硝现代化一体技术

联合吸收法

该技术是通过把金属螯合物掺加在WFCD内来对SO2和NOx实现脱除目的的方法，但是，该技术在操作过程中由于溶液内的Fe容易被氧化，再加上较为复杂的工艺在大规模中不利于应用，因而把同时脱硫脱硝技术应用亚铁络合物（含有-SH基团）作为吸收溶液的新方法，其采用具有强还原性的物质的半胱氨酸亚铁溶液等来对烟气内的SO2和NOx进行吸收、还原，并将其转移至液相。

NaClO2氧化吸收法

该技术是利用NaClO2溶液吸收烟气中的NOx的，据相关试验研究表明：该技术对脱硫脱硝一体化思想较为符合，并且还能有效的结合当今主流的湿法工艺技术，同时又节省了占地面积，对脱硫脱硝的效率有较高保证等优点，但是同时该技术的生成物较为复杂，不易二次利用，而且对设备还会造成腐蚀等缺点。

脉冲电晕等离子法

该技术与电子束法的基本原理基本相同，主要差异主要在于该技术是加速器电子束是采用高压电源电晕放电来代替的，而电子束法是通过外电场的加速和阴极电子发射来获得的。脉冲电晕技术在使用过程中，利用窄脉冲电场的快速上升来加速对高能电子的获得并形成非平衡状态的等离子体，以此来实现对大量活性粒子的获得。

该过程在离去的驱动能耗方面特别小，而写还有较高的能耗利用率，并对脱硫脱硝的效果有着较高的成效；在单一过程内同时进行脱硫脱销是该技术的优势之一，并且该技术还可以把脱硫脱销和飞灰收集功能相互结为一体，当前在任何一种气体所需能量中，该技术是最低的一种，同时该技术没有在电子加速过程中对惯性较大的离子加速，因此，该技术可以说在当前的节能技术上是最具挖掘潜力的一种新技术，而且对锅炉还不会造成影响，是当前研究的前沿。

尿素同时脱硫脱硝技术

尿素同时脱硫脱硝技术是以尿素作为还原剂，然后在反应过程中让尿素溶液与烟气互相接触，其中，尿素则反映生成CO2和H2O，Box被还原为N，而SO2则与尿素反应生成硫酸铵，反应后的烟气也不会带来二次污染，它可以通过烟囱直接进行大气排放，反应溶液还可以作为肥料而得到综合利用。

该技术在反应过程中，锅炉中的烟气在经过电除尘器后会从塔底进入塔内以完成脱硫脱硝的目的，而吸收液则是通过循环水池进经水泵增压已从顶部喷淋下来的，在塔内气液两项完成吸收和洗涤的过程，而后尾液则通过塔底进入循环池和沉淀池以沉淀分离，上部尾液泵经过分离后进入蒸发浓缩系统，分离池底部的灰渣泵进入灰渣池进行进一步分离，分离液回循环池，该技术的副产物是可实现回收利用的铵肥。

烟气脱硫脱硝工艺研究进展

活性炭法：对于低浓度的NOX活性炭法法有很高的吸附能力，同时，对于低浓度SO2也有着很好的脱除效果，因此，活性炭的同时脱除SO2和NOX的利用有着很好的商业前景。

H2O2法。该方法是在作为一种强氧化剂的条件下，可以将烟气中的NO快速有效的氧化到高价态，然后再通过利用湿法脱硫浆液或者碱液的方法将其吸收。研究表明，H2O2的浓度不同脱硝效率也不同，随着提高H2O2和尿素两者的溶液浓度，其脱硝效率也相应提高，氧气体积浓度＞6%，在pH-3.3，溶液温度＜45℃时，加入金属催化剂后SO2和NOX可达到95%以上的脱除效率。

生物质。生物质燃料特点：低灰份、低氮、低含硫率、高挥发份；研究表明，锅炉燃烧时将部分常规原料以生物质燃料来替代，既可以吸收混合燃料中的NOX，还可以对污染物降低排放，应用前景非常高。研究表明，在分别采用木屑、谷壳和干污泥等三种生物质燃料作为锅炉燃料时，分别可以到达64%、55%、43%的NO还原效果。

5.4微波法。加热速度快、加热均匀、穿透性强是微波加热技术的优点；其功率在560W时，可以达到80%左右的脱硝效率。O2、CO2以及水蒸汽共存烟气对微波辐照的影响，通过最优试验条件，取得了SO2、NOX到达90%的脱除效果。