烟气脱硫脱硝一体化工艺设计探讨

李芝荣（中国瑞林工程技术有限公司杭州分公司，浙江杭州310000）

烟气脱硫脱硝一体化工艺设计探讨

李芝荣（中国瑞林工程技术有限公司杭州分公司，浙江杭州310000）

随着现代工业技术的不断进步，虽然直接推动了国家经济的发展，但也间接导致了大气环境污染的日益严重。其中煤炭资源燃烧是现代工业产能的主要方式，燃烧后的烟气当中含有大量的硫、氮氧化物是主要污染物质，因此对烟气进行脱硫脱硝就能够缓解目前的污染问题。本文即是对烟气脱硫脱硝一体化工艺进行研究，首先介绍了当前脱硫脱硝的技术，并说明了一体化工艺设计方案和实验方法，以期能为相关工作提供参考。

烟气；脱硫脱硝；一体化工艺；设计

煤炭是当前人类最主要的消耗型能源，其在我国经济发展中担负着重要的角色，同时我国也是世界上煤炭燃烧大国，国内电能产量中超过80%均是由煤炭燃烧产生。煤炭燃烧时所产生的气体内含有大量的硫和氮，其与氧气、水发生反应后可形成酸雨或氧化氮气体，影响臭氧层和土壤，造成严重的污染。

1 烟气脱硫脱硝一体化技术意义

随着现代科学技术的发展，大量可行的新的废气处理技术被引入烟气治理，如高效液相催化氧化法以及膜分离技术等势必在今后可促进技术成熟可行的治理方法的出现。在诸多处理技术中虽各自有各自的优点，但大多尚处于试验研究阶段，许多技术在降低能耗、降低投资以及减少二次污染等方面需要改进，但脱硫脱硝一体化技术为烟气净化指明了方向，因而应建立更加完整的脱硫脱硝配套产业技术，并对现有技术进行不断完善和应用方可更好的处理锅炉烟气，达到更好的效果。

2 当前我国烟气脱硫脱硝技术

烟气脱硫脱硝是缓解环境污染的主要方式，我国对这类技术的研究已经持续了几十年，并获得了相当大的成效。目前国内常用的脱硫技术为湿式脱硫法，而脱销技术则为选择性催化还原技术，其中湿式脱硫法的效果明显，能够将煤炭燃烧后烟气中超过90%的二氧化硫脱除，在脱硫的过程中吸收液的可利用率也超过了90%，能够有效节约成本，适用于目前国内燃烧的各种型号煤炭[1]。但该技术在单独利用时设备所占面积过大，设备本身的磨损度也较高，而且湿法脱硫产生的废液也具有一定的污染性，而且还会产生大量的二氧化碳气体。

催化还原脱硝技术则是利用低氮氧化的原理，对氮元素进行催化还原，同样可以降低超过90%的含氮氧化物的排放，是目前世界上脱硝技术中效率最高的。但是单独使用时，氨气作为反应条件其本身就具有明显的不稳定性，如泄露很容易造成周围空气污染，并且氨气在催化烟气脱硝时会产生固体颗粒物质，该物质容易使催化物填充小孔阻塞，从而导致催化物利用率下降[2]。因此，为了进一步满足现代煤炭燃烧过程中脱硫脱硝的要求，就需要采用一体化生产工艺，将脱硫和脱硝技术进行结合，节省设备占用场地的同时，也可降低废液、废气的排放量。

3 烟气脱硫脱硝一体化工艺设计和实验

3.1 烟气脱硫脱硝一体化工艺设计

烟气脱硫脱销一体化工艺设备主要包括三个部分，分别是换热器、吸收器以及干燥箱，并且可以在设备中加装燃烧分析仪，对烟气脱硫脱硝情况进行确定，具体如图1所示。

图1当中换热器主要是对烟气中的大颗粒物质进行直接吸附，并降低烟气温度，避免影响催化剂作用。吸收器则是同时利用湿法脱硫和催化还原脱硝技术，将烟气中含有的硫、氮元素脱除，并将产生的废气导入干燥箱内进行干燥处理，避免形成废气排放到空气中。

图1 烟气脱硫脱硝一体化工艺设备示意图

3.2 烟气脱硫脱硝一体化工艺实验方法

3.2.1 催化剂制备方法

主要制备的是选择性催化还原脱硝工艺中的催化剂，可使用三种方法进行制备。

（1）浸渍沉淀法，选择浓度为偏钒酸铵和硫酸铜作为主要反应试剂，其浓度为0.5mo1/L和0.75mo1/L，使用分子筛颗粒作为催化剂的载体。将载体干燥后浸渍到硫酸铜溶液当中，大约放置2h后再将偏钒酸铵加入其中，并将混合溶液的酸碱度调整到碱性，经干燥后即可作为催化剂。

（2）多组分浸渍法，所使用的反应试剂种类和浓度与浸渍沉淀法相同，但制备时先将偏钒酸铵溶液先加入到载体当中，经干燥后再加入硫酸铜并干燥。

（3）共混法，也就是将偏钒酸铵和硫酸铜同时加入到载体当中，并对其进行充分的搅拌，之后加入适量的纯净水进行干燥[3]。所制备的催化剂在干燥后应制成直径为5mm的颗粒，将其放置在图1吸收器的底部。

3.2.2 实验方法

根据图1所示，先将阀门Ⅰ和Ⅱ打开通过适量的烟气，直接通过燃烧分析仪对烟气当中的含氮氧化物、含硫物质的含量进行测定，从而为实验结果提供对比数据。第二步是将三个阀门同时打开，并通过与对比数据相同量的烟气，其通过换热器进入到反应器中后，打开湿法脱硫喷头释放吸收液，同时位于吸收器底部的催化剂也会与烟气中的含氮氧化物产生反应。然后通过管道直接将脱硫脱硝后的烟气传送到燃烧分析仪当中。需要注意的是，当烟气进入到反应器内时，吸收液与烟气反应后可吸收三氧化硫等气体，并将反应后产生的废气排入干燥器内，由干燥器加热其形成固体。最终将燃烧分析仪中获得的对照数据和脱硫脱硝数据进行对比，从而获得脱硫脱硝一体化工艺的效果[4]。

3.3 实验结果分析

经过结果对比后可以看出，在低空速的情况下脱硫脱硝率可以达到100%，而在将空速提高至5后，脱硝率出现了下降的情况，但总体仍保持在98%以上。同时，在对不同吸收液影响脱硫脱硝效果进行分析时，碱性吸收液起到的效果更为明显，而利用纯净水作为吸收液导致不同空速下脱硫脱硝率发生了巨大的转变，其中脱硫率在高空速时下降到95%左右，而脱硝率则下降到88%以下。

经过实验后可以看出，本文所研究的脱硫脱硝一体化工艺设计方案能够有效地对烟气进行处理，而且是同时进行脱硫和脱硝两类反应，所产生的废气可导入干燥箱内转变为固体，并融入废液当中，而废液则可以通过管道进行统一的收集和处理，进而降低了有害气体收集的难度，使得脱硫脱硝技术在应用时不会造成二次污染。同时，利用碱性吸收剂可以有效地对烟气中的硫元素进行吸收，本文所使用的是活性炭，其不仅可以起到化学吸附作用，而且具有物理吸附作用。

4 结语

烟气的处理已经成为了制约世界各国电能生产的主要问题，世界环境保护组织也不断强调煤炭燃烧后烟气污染的严峻性。为此，我国应该改变以往单独处理烟气中含氮和含硫氧化物的方式，而是应该结合现代科技技术，将脱硫脱硝工艺结合在一起，形成一体化设备。一体化后不仅不影响脱硫和脱硝反应，而且还可以节省设备占地面积，缩减烟气处理时间，节省设备维修成本。而且根据本文研究结果现实，利用一体化工艺脱硫脱硝效率可达到100%，说明该项工艺技术值得推广应用。

[1]徐娇霞，丁 明，尤振丰，等.玻璃窑炉烟气脱硫脱硝除尘一体化技术探讨[J].玻璃，2013，40（05）：43～45.

[2]芦 超.火电厂烟气脱硫脱硝一体化工艺设计与研究[J].山东工业技术，2016（19）：29.

[3]张学森.基于氨的锅炉烟气脱硫脱硝工艺一体化设计与应用[J].齐鲁石油化工，2015（03）：177～181.

[4]庄思珍.研究分析火力发电厂烟气脱硫脱硝的一体化技术[J].建筑工程技术与设计，2015（18）：102～103.

X701.3

A

2095-2066（2016）34-0011-02

2016-11-23

李芝荣（1985-），女，山西大同人，化工工程师，大学本科，专业方向为化学工艺。