烟道气脱硫脱硝一体化技术的发展研究

马锋 贺娟（陕西煤业化工集团神木天元化工有限公司，陕西榆林719319）

烟道气脱硫脱硝一体化技术的发展研究

马锋 贺娟（陕西煤业化工集团神木天元化工有限公司，陕西榆林719319）

我国是燃煤大国，这样的能源结构导致我国环境深受其害。由于煤炭在燃烧转化为电能的过程中，烟道气内所产生的硫、硝等物质的含量较高，如果不加以处理，进入大气后会对环境造成巨大污染和破坏，因此如何净化燃煤烟道气已经成为了煤化企业重要研究课题之一。然而脱硫与脱硝过程彼此会相互干扰，本文就传统和最新一体化脱硫脱硝技术进行了深入的对比分析，以期为烟气净化提供参考和助力。

烟道气；脱硫；脱硝；一体化技术

我国是世界产煤大国，总产量约占世界煤产量的37%，同时也是煤耗大国，能源结构中燃煤比例高达75%。而燃煤所产生的硫、硝等污染物早已经引起人们的广泛关注。其中钢铁、焦化、电力、水泥等高污染高能耗企业是当今大气污染的“罪魁祸首”，同时焦炉烟道废气中的二氧化硫、氮氧化物、颗粒物等又是造成雾霾的重要因素。因此，脱硫脱硝一体化技术是我国控制烟气污染的重要难题，目前工艺研发尚处于初级阶段，并没有广泛普及应用。基于此，开发出适合我国国情，同时兼具效益和效率的技术创新是未来烟道气脱硫脱硝一体化技术发展的重要趋势。

1 研究烟道气脱硫脱硝一体化技术的重要意义

随着我国社会可持续发展紧迫性的日益加剧，人们对生活质量和生存环境的要求越来越高。煤化企业是落实国家节能减排的重要力量，近年来，为了缓解我国能源供需矛盾、保持经济平稳快速发展、推动经济结构调整和产业技术进步、改善环境质量，我国政府陆续出台了一系列推动节能减排的措施，同时取得了良好成效，二氧化硫、氨氮、氮氧化物排放总量持续下降。然而我国炼焦炉废气的二氧化硫和氮氧化物绝大部分没有采取减排措施，国内现有焦炉所排放的SO2和NOx的浓度大多不能满足国家最新出台的炼焦化学工业污染物排放标准。即焦炉烟囱二氧化硫排放浓度必须限值为50mg/m3，氮氧化物限值为500 mg/m3；特别限值为焦炉烟囱二氧化硫排放浓度30mg/m3，氮氧化物150 mg/m3。因此，研究烟道气脱硫脱硝一体化技术是中国转型期时代背景下的必然选择，同时也是煤炭产业结构调整、优化和发展方式转变的必经之路。

2 对传统烟气脱硫脱硝一体化技术的阐述

当今国内外广泛使用的脱硫脱硝一体化技术主要是湿式烟气脱硫和选择性催化还原(scr)或选择性非催化还原(sncr)技术脱硝组合工艺。湿式烟气脱硫常用的是采用石灰或石灰石的钙法，脱硫效率大于85%，但其缺点是工程庞大，初投资和运行费用高，且容易形成二次污染。选择性催化还原脱硝反应温度为260～460℃时，脱硝率可达72%～89%。该技术成熟可靠，目前在全球范围尤其是发达国家应用十分广泛，但该工艺设备投资大，需预热处理烟气，催化剂昂贵且使用寿命短，同时存在氨泄漏、设备易腐蚀等问题。而选择性非催化还原温度区域为880～1150℃，脱硝率小于45%。其缺点同样是工艺设备投资大，需预热处理烟气，而且设备易发生腐蚀。

3 对烟气脱硫脱硝一体化技术创新的探究

3.1 技术原理

首先，利用活性焦的吸附特性和催化特性，在活性焦吸附塔中，使气体中SO2与烟气中的水蒸气和氧反应生成硫酸，并吸附在活性焦的表面，实现气体中硫化物的脱除；其脱硫的反应为：SO2+1/2O2→SO3以及SO+H2O→H2SO4。其次，以氨(NH3)作为还原剂，以活性焦为催化剂，在一定条件下将NOx转化为N2和H2O，实现了对NOx的脱除；其脱硝的反应为：4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O以及2NO2+4NH3+O2→3N2+6H2O。最后，采用专用吸附剂脱汞，脱汞原理是利用气体中汞与金属硫化物反应，生成稳定的硫化汞停留在脱汞剂中，从而使天然气中的汞脱除，其脱汞的反应为：2Cus+Hg→Cu2S+HgS。该技术不仅能够实现脱硫脱硝，而且对于高污染物汞还具有良好的脱除效果。

3.2 关键技术及减污细节分析

一方面，采用活性焦法与选择性催化还原法以及专用吸附剂联用的方式实现脱硫、脱硝、脱汞的一体化进程。SO2的脱除率可以达到98.3%左右，NOx的脱除率在91.1%以上，汞的脱除率在94.8%以上。另一方面，采用了吸附剂高温分离汞技术及密封设备、氮气气浮法回收技术及装置、汞收集及压缩装置以及吸附剂的回收和再利用技术及设备。此外，新型气体脱硫、脱硝、脱汞一体化技术采用活性焦法脱硫后烟气温度在125℃以上，易于排放；SO2和NOx的脱除率十分彻底，因此应用效果可以得到有效保障。

3.3 新技术的发展趋势

目前，我国高度重视污染防治问题，对加强污染防治工作做出了一系列重要的部署。新型气体脱硫、脱硝、脱汞一体化技术的研究成功，必将推动我国氮氧化物、二氧化硫及重金属汞等大气污染物的治理进程，社会效益巨大。脱硫脱硝一体化技术无固体废弃物产生、无二次污染、废水零排放，副产品硫酸镁的成功产出实现了钢铁行业烟气治理走上循环经济之路，对于打造绿色钢铁行业形象有较大促进作用；此外新技术还具有在一塔内同步实现脱硫、脱硝的功能，可实现100%同步运转率。而且投资成本比传统脱硫脱硝工艺会降低大约34.5%左右，运行成本则会降低43.5%以上，对于煤化行业降本增益，减少环保带来的成本与管理压力有较明显的退的意义。另外，还可以减轻钢铁企业的建设风险、运营风险。新技术由承包方负责建设、运营、维护保养等工作，将费用固定化，提前锁定成本，转嫁经营风险，是目前市场上较为先进的商业合作模式。

总之，随着国家对节能环保的日益重视，传统烟气脱硫脱硝一体化技术已不能满足严格的减排需求，而且传统技术存在设备投资高、占地面积大和后期管理复杂等不足，因此，研发经济、高效、稳定及安全环保的脱硫脱硝技术对于煤化企业实现可持续发展具有巨大的推动作用。

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