烟气脱硫脱硝技术的有效运用研究

周健

【摘要】烟气中含有大量SO2与NOx，对环境造成一定破坏；因此，发展烟气脱硫脱硝技术成为社会发展的必然趋势。本文提出两种较常见的烟气净化技术，即电子束照射法（EAB）、脉冲电晕等离子法（PPCP），着重分析其运用原理与运用特点，并指出其存在的问题，为相关人员提供理论参考。

【关键词】烟气；脱硫脱硝；技术运用

1.前言

近年来，随着工业化进程的不断推进，环境污染的问题愈发严峻，烟气脱硫脱硝技术已受到了相关部门的重视。脱硫脱硝技术的合理运用不仅能够降低成本，简化操作步骤，减少相关装置数量；同时，在大气污染防治方面能达到事半功倍效果。目前为止，脱硫脱硝技术工艺已经达到近80种，最常见的有电子束照射法、脉冲电晕等离子法等。

2.电子束照射法（EBA法）

2.1 EBA技术运用

EBA技术运用的是电子束，其电子能量一般为800keV-1000keV，通过电子束照射使SO2与NOx经过一系列化学反应生成硫铵与硝铵，该技术在烟气脱硫脱硝工作中具有较大的发展空间。高能等离子体能够氧化SO2与NOx，在5-10s的时间内即可发生反应产生硫酸和硝酸，工作人员根据酸的浓度加入氨生成（NH4）2SO4和NH4NO3的细小尘粒，粉粒经捕集器回收用作化肥，净化气体则经烟囱排入大气。电子束照射法脱硫脱硝技术的机理如下：

（1）自由基的产生：N2/O2/H2O +e-→OH3/O3/HO32/N3

（2）SO2氧化为H2SO4：SO2+O3→SO3+H2O→H2SO4

（3）NOx氧化为硝酸：NO+O3→NO2+OH3→HNO3；NO+HO32→NO2+OH3→HNO3；NO2+OH3→HNO3

（4）酸与氨发生化学反应：H2SO4+2HN3→（NH4）2SO4；HNO3+NH3→NH4NO3

2.2 EBA技术特点

EBA脱硫脱硝技术产生废物较少，且技术成本相对较低，其脱硫率可以达到95%，脱硝率可以达到85%，是目前最具发展空间的脱硫脱硝技术。EBA技术特点是，可以实现SO2与NOx的同时净化，操作流程简便且方便控制，能够适应各类含硫量与含硝量的烟气，同时，在化学反应过程中所产生的物质是硫铵和硝铵可以用作农业肥料。EBA脱硫脱硝技术流程为：在工业烟气经过除尘之后，排入冷却塔，利用喷雾水对其冷却至60-70℃，将烟气排入反应器，加入适量的氮气，通过高能电子束的照射，使烟气中的水蒸气、N2、O2等进行辐射反应产生活性物质，再将SO2 与NOx氧化为高价硫氧化物与氮氧化物；SO3与NO2在水蒸气作用下生成雾状的硫酸与硝酸，然后与氨产生硫铵和硝铵用作农业肥料，l经过净化后的烟气即可直接排入大气[1]。

2.3 EBA技术问题

（1）相关系统设备的安全性不高。电子束脱硫脱销设备的安全性与可靠性得不到保障。

（2）副产品的收集存在不足。（NH4）2SO4和NH4NO3颗粒较小，容易从收集器上逃逸，而其吸湿性进一步加大了收集难度。

（3）加入氨气时容易产生漏氨的现象，而氨气压缩机容易造成氨的冷凝或氨系统泄露的问题。

3.脉冲电晕等离子法（PPCP法）

3.1 PPCP技术运用

脉冲电晕等离子法早在1980年就被提出，其技术原理与EBA技术基本相同，根本差异在于EBA技术是利用阴极电子发射以及外电场的加速产生电子能量，而PPCP技术是利用高压电源电晕放电，该方法相比电子加速的成本较低[2]。脉冲电晕等离子体技术是基于电子束技术所发展形成，通过脉冲高压电源的放电产生等离子体，利用脉冲电场的加速致使高能电子（1-20eV）处于非平衡状态，生成足量活性粒子，驱动离子的能量利用率较高，通过低能耗即可进行有效的脱硫脱硝工作。该技术流程包括以下几点：

（1）在脉冲高压放电的情况下，烟气产生等离子体，其中含有大量电子、离子、粒子以及自由基，激发态粒子的能量较高，通过高能电子、离子与有害分子之间的键能碰撞，使气体分子转化为固体颗粒或者单原子的分子，并且产生大量的具备强氧化性的自由基，再由自由基、各类活性粒子之间的化学反应最终完成有害气体的转化：O2+e3→2O+e；H2O+e3→H+OH+e；O2+O→O3

（2）电晕在放电过程中，同样激活SO2 、NO分子，经过由活性粒子与自由基为基础的反应生成酸雾，与水反应形成酸：

SO2+O→SO3；SO3+H2O→H2SO4；HSO3+OH→H2SO4；NO+O→NO2；NO2+OH→HNO3

（3）再加入氨后促使其生铵盐，经由手动装置进入电除尘器或布袋除尘器进行收集进而完成净化烟气： 2NH3+H2SO4→（NH4）2SO4；NH3+HNO3→NH4NO3

3.2 PPCP技术特点

PPCP技术可以在单一化学过程中同时脱硫脱硝，高能电子由脉冲高压放电产生，技术成本较低且能够同时完成废物的收集，其突出优点是设备单一、操作流程简便，相对EBA技术成本低50%。在烟气净化的过程中，脱硫脱硝工作的耗能较低，不会产生二次污染，在脉冲放电时只对电子进行加速，能够节约能量，且不影响设备的正常运行，因此，在实际的生活中得到了广泛的运用。

3.3 PPCP技术问题

（1）技术标准不强。高压放电对于反应效率的影响无明确认识，同时，烟气中存在的过量水蒸气与CO2 对于SO2 和NOx的脱除效率的影响尚不清楚。

（2）SO2 和NOx 脱除动力问题研究不足，而相关添加剂对于能耗以及脱除效率的影响也不清楚[3]。

（3）由于该实验过程相对特殊，对于电源配置以及化学反应器设置的并不完善，系统匹配问题有待研究。

4.结束语

目前，烟气脱硫脱硝技术是控制烟气中SO2 以及NOx 的主要手段，尤其是电子束技术与脉冲电晕等离子技术的运用促进了烟气净化的快速发展。这两种技术均具备诸多优势，得到了广泛运用；但是也存在一些不足，相关人员应当加大研究与改进，开发更加高效、经济、安全的烟气脱硫脱硝技术，明确其基本原理，进而为环境的改善作出贡献。

【参考文献】

[1]王雪涛，王沛迪.燃煤电厂烟气脱硫脱硝一体化技术发展趋势[J].能源与节能，2014，08（20）：11-15.

[2]康新园.燃煤烟气脱硫脱硝一体化技术研究进展[J].洁净煤技术，2014，11（19）：73-74.

[3]殷士海.工业锅炉烟气湿法脱硫脱硝技术及实施要点研究[J].现代盐化工，2016，08（15）：118.