湿法烟气脱硫脱硝技术研究进展*

欧阳云，任如山

(1 赣州市节能监察监测中心，江西 赣州 341000；2 江西理工大学江西省矿冶环境污染控制重点实验室，江西 赣州 341000)



湿法烟气脱硫脱硝技术研究进展*

欧阳云1，任如山2

(1 赣州市节能监察监测中心，江西 赣州 341000；2 江西理工大学江西省矿冶环境污染控制重点实验室，江西 赣州 341000)

阐述了有关湿法烟气脱硫脱硝技术的国内外最新进展，指出其存在的问题和解决对策，预测了我国烟气脱硫的趋势仍将是以湿法脱硫脱硝为主，并建议在引进国外技术基础上进行消化吸收，以基于“双模理论”的气-液-固三相接触方式，强化开展计算流体力学在湿式脱硫脱硝系统中的技术开发研究，这有利于吸收国外先进的脱硫脱硝技术并应用到国有环保产业中从而最终获得自主知识产权。

湿法脱硫脱硝；烟气脱硫；计算流体力学

当前，中国仍然是以煤炭消耗为主的能消大国，由燃煤造成的二氧化硫(SO2)和氮氧化物(NOx)污染日益加剧，致使我国的酸雨污染非常严重[1]。今后一段时间内，对烟气中SO2和NOx进行排放控制都将成为我国能源环境领域关注的重点。因此脱硫脱硝已成为国内外的研究热点。

烟气单一湿法脱硫或脱硝不仅占地大，投资成本也高。脱硫脱硝技术是指将烟气中的SO2和NOx同时脱除的技术。由于这种技术可避免单一技术的缺点，因此，湿式烟气同时脱硫脱硝就成为当今烟气治理技术的必然趋势[2]。

1 湿式洗涤法同时脱硫脱硝的原理

湿式洗涤法同时脱硫脱硝的原理是，采用钙基吸收剂(石灰石/石灰)或其他吸收剂脱除SO2-NOx。对于湿法烟气同时脱硫脱硝来讲，难点在于NOx的吸收。NO作为一种几乎不被水或碱液吸收的惰性气体，在燃煤烟气NOx中占近90%，导致现存的湿法脱硫工艺难以实现同时脱硝。对于NOx，一种方法是可以利用已有烟气湿式脱硫装置进行适当改造或调整运行工况，将烟气中NOx洗涤除去，另一种方法是考虑到NOx90%以上是NO，而NO很难溶于水，因此，加入添加剂先将NO氧化成NO2，然后用水吸收，这种添加剂有黄磷盐、高锰酸钾、ClO2、NaClO2、O3、金属螯合物等。对于前一种方法有石灰石/石膏法和氨/石膏法；后一种方法有氧化吸收法[3-6]。

2 湿法烟气联合脱硫脱硝的技术现状

湿式烟气联合脱硫脱硝是目前已投入实际运用脱硫脱硝工程项目中有最广泛应用范围的脱硫脱硝方法，它们约占世界上现有湿法技术的45%以上，其中湿式络合吸收方法约为10%[7]。美、日、欧较早开始脱硫脱氮(脱硝)技术开发和工艺研究，并结合除尘技术进行一体化研究，取得了不错进步。比如德国也是较早地投入到开展湿式脱硫脱硝技术研究中来，且有关湿法脱硫脱硝技术也在境外有较大的出口量[8-9]。

根据湿法中对NO 的治理不同，可以将湿式联合脱硫脱硝技术主要分为湿式氧化法和溶液络合法。

2.1 KMnO4/NaOH氧化同时脱硫脱硝技术

以KMnO4作为氧化剂进行湿法烟气同时脱硫脱硝的研究始于20 世纪70 年代。国外有学者在反应器内中以KMnO4/NaOH混合溶液同时对SO2和NOx的脱除过程进行了较为详细的研究，实验结果显示NO 浓度对SO2的去除影响非常有限，但研究表明烟气中SO2浓度对NO的脱除有较大影响，并且随着NO的脱除率与烟气中SO2浓度成反相关作用[10]。而郭瑞堂等研究者[11]试探从热力角度以KMnO4/NaOH吸收液同时氧化脱除SO2和NO的过程反应进行了理论推算，且与NaClO2吸收液对其脱除过程进行比较发现，KMnO4/NaOH混合液完全可以去除SO2和NO，这为湿式烟气同时脱硫脱硝技术提供新思路，也为其实际应用提供强有力的理论依据。

2.2 NaClO2或NaClO单独同时脱硫脱硝技术

NaClO2和NaClO作为SO2和NOx的脱除吸收剂，从化学反应及其热力学过程来看是没有问题的，且很多学者都做过相关研究，结果表明它们在湿法同时脱硫脱硝方面具有很多优势，如整个反应装置可以一体化操作，工艺和设备也不复杂，且脱硫和率脱硝率都较高，前期投资经济性好，因而备受研究者瞩目[7]。

2.3 NaClO2/NaClO氧化同时脱硫脱硝技术

赵静[12]基于自制的NaClO2/NaClO复合吸收液，在小型吸收装置内氧化同时脱硫脱硝技术研究。考察了NaClO2/NaClO吸收液初始值、浆液pH值、液气比、不同烟气流量及不同的反应温度对其同时脱硫脱硝的影响，实验结果表明，在其最佳实验条件下，该装置的脱硫脱硝率均超过90%。并通过对其机理进行研究，揭示出其整个反应过程大致如下：

(1)脱硫过程：

SO2溶解后在水中的水合和离解：

(2)脱硝过程：

在实际反应过程中，NaClO2/NaClO脱硫脱硝过程更加复杂，在pH<7情况下，其总反应式可写为：

同时，该研究者还通过经济效益分析得出其复合吸收液净化SO2-NOx的经济成本较低，应用前景较好。

2.4 Fe(Ⅱ)EDTA氧化同时脱硫脱硝技术

Fe(Ⅱ)EDTA络合溶液能够迅速与溶解的NO结合形成新的络合物(Fe(Ⅱ)EDTA·NO)，且能与溶解态的SO2和O2在一定条件发生化学反应，其产物主要为氮气、硫酸盐、二价铁的螯合物和其它化合物。Benson等[13]在研究了Fe(Ⅱ)EDTA氧化同时脱硫脱硝实验。主要是以添加一定质量百分的氧化镁强化石灰浆液，其结果表明，该浆液脱硫率超过95%，脱硝率也能达到60%以上。但在实际运行中，为防止这种新的络合物中官能团的氧化影响其活性，往往需向溶液中加入阻抗剂[14]。

2.5 H2O2氧化同时脱硫脱硝技术

在过氧化氢脱硫脱硝方面，目前的研究主要集中于脱硫，同时脱硫脱硝应用时是在借助于臭氧或紫外光等条件下来实现的，单独过氧化氢液相烟气同时脱硫脱硝方面的研究尚少见报道。由于H2O2被还原后产物为水，不会产生二次污染，且考虑到NaClO2和NaClO协同氧化过程中的氯离子处理问题，展开H2O2碱性溶液同时脱硫脱硝方面的研究具有较高的学术价值和更好的应用前景[7,15]。

3 湿法烟气联合脱硫脱硝技术存在的问题

烟气脱硫脱硝的主要困难是烟气量大、烟气中SO2和NOx浓度低，处理成本高、装置占地以及运用计算流体力学(CFD)进行模拟流场进行计算等问题。

4 湿法烟气联合脱硫脱硝技术展望

单独使用脱硫脱硝技术，占地面积大，设备复杂，运行和投资费用高，但是使用二者一体化工艺可以克服以上缺点。因此，脱硫脱硝一体化技术将是未来发展的趋势。

湿式的烟气脱硫技术以其煤种适用范围广泛、吸收剂钙的利用效率高而著称，而湿式的烟气脱硫脱硝技术中NaClO2被证明是最有效的，H2O2最为环保。因此，选用NaClO2和H2O2配置复合吸收剂进行液相烟气同时脱硫脱硝的实验研究具有较高的学术价值，得到的复合吸收剂具有更好的应用前景。考虑到NaClO2应用于同时脱硫脱硝所需浓度较高，且NaClO2价格较高，工程应用成本较高，采用廉价的氧化剂协同NaClO2实现液相烟气同时脱硫脱硝将具有良好的应用前景。

因此，湿法脱硫脱硝技术其今后的发展总体趋势是应当进一步减化设备容积、降低操作和运行成本。并使其产生的污泥有效资源化、废水重复利用，从而实现低污染或无二次污染；将计算流体力学(CFD)技术深入应用到湿式联合脱硫脱硝系统研究，以减少系统运行周期，降低成本，优化脱硫脱硝系统的设计，并突破国内目前还停留在对湿式烟气脱硫脱硝系统的气流场模拟方面，从而真正实现气-液-固三相传质过程的有效模拟。

5 结 语

控制SO2和NOx是对当前我国大气污染治防治工作的重点。尽管国内外可采用联合治理SO2和NOx的方法较多，但从防治成本综合考虑，湿法同时烟气脱硫脱硝是今后不错的努力方向和热点[16]。因此，结合我国当前单一脱硫或脱硝技术存在的问题，引进国外技术基础上进行消化吸收，以基于“双模理论”的气-液-固三相接触方式，强化开展计算流体力学在湿式脱硫脱硝系统中的技术开发研究，这有利于吸收国外先进的脱硫脱硝技术并应用到国有环保产业中从而最终获得自主知识产权。

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Research Progress on Wet Flue Gas Desulphurization and Denitration*

OUYANGYun1,RENRu-shan2

(1 Ganzhou City Energy Conservation Supervisory and Monitoring Center, Jiangxi Ganzhou 341000;2 Jiangxi Key Laboratory of Mining & Metallurgy Environmental Pollution Control, Jiangxi University of Science and Technology, Jiangxi Ganzhou 341000, China)

The latest progress was elaborated on the principle of the wet flue gas desulphurization and denitration, and its problem and measure were pointed out. It had predicted that the trend of flue gas desulphurization (FGD) in China will be mainly wet desulphurization and denitration. It was proposed that the touch mode of the gas-liquid-solid based on two-film theory was studied on the basis of empirical absorption, and research on computational fluid dynamics(CFD) technology should be strengthened in the wet desulphurization and denitration system. It is good for accelerating the percentage of home-made parts of the desulphurization and denitration technology and obtaining the proprietary intellectual property rights.

wet desulphurization and denitration; flue gas desulphurization; CFD

江西省教育厅科技项目(GJJ08278)

任如山(1975-)，男，博士，副教授。

X511

A

1001-9677(2016)024-0012-03