燃煤电厂烟气脱硫脱硝一体化应用研究

文_刘国瑞 航天环境工程有限公司

燃煤电厂必须通过采用相应的脱硫脱硝技术对排放的烟气中的氮氧化物、硫化物进行处理，从而减少燃煤发电给大气环境带来的污染。

1 燃煤电厂烟气脱硫脱硝现状

燃煤电厂排放的烟气中含有大量的硫酸以及硝酸等污染物质，一旦被排放到大气中，就会进行大范围的快速扩散，对人体健康和环境造成的危害非常难以控制。传统的燃煤电厂脱硫脱硝技术，采用的是逐步分解的处理方式，对烟气中污染物的分解效率低，无法在有效的时间内完成大量的烟气污染物处理工作。而且这种传统的处理技术使用的成本也较高，经济效益、环保效益都存在着一定的不足。

2 燃煤电厂烟气脱硫脱硝一体化的重要性

目前，我国对燃煤电厂排放的烟气中的污染物治理要求越来越高，对燃煤电厂的环境保护投入也在相应地增高，如果将燃煤电厂烟气脱硫脱硝技术进行一体化融合，这样不仅能够减少运行的成本，节约土地资源，同时也能提高烟气污染物处理的速度、效率和质量。

3 燃煤电厂脱硫脱硝一体化相关工艺

3.1 CuO吸附法脱硫脱硝技术

3.1.1 CuO吸附法脱硫脱硝原理

该方法主要利用的吸附剂主要是CuO-SiO2和CuOAl2O3，通过使用这两种吸附剂进行氮氧化物和硫化物的去除。在一定的温度条件下，CuO能够和烟气污染物中的SO2进行相应的化学反应生成CuSO4，其化学反应式为：2CuO+2SO2+O2=2CuSO4。对于反应后生成的CuSO4和CuO，其都是活性比较高的催化剂，通过加入进行相应的反应，可以还原CuSO4为CuO，对于产生的副产物重新利用可以进行制酸。

3.1.2 CuO吸附法的工艺流程

在使用CuO吸附法进行烟气污染物处理的过程中，在把烟气通入相应的吸收器之前需要先加入适量的NH3，这样进入吸收器的烟气污染物中的SO2会和吸收剂进行相应的反应生成CuSO4，进而实现硫化物的脱除，在NH3的作用下再发生氧化还原反应生成相应的H2进行脱除，吸附剂进入再生器进行再生。

3.1.3 CuO吸附法的技术特点及存在的问题

CuO吸附法具有较高的烟气污染物脱除率，当吸附温度达到700℃的时候，该技术的脱硫脱硝率能够达到90%以上。使用CuO吸附法进行相应的处理不会产生其他废渣或者废液，对大气环境不会造成二次污染，其产生的副产物也可以回收再利用，而且处理过程中使用的吸附剂还可以进行循环使用。

但CuO吸附法也存在着一定的问题，那就是吸附剂的稳定性较差，在进行不断循环使用的过程中，经过吸收、还原、氧化等循环过程，CuO的活性会受到一定的影响，出现活性下降甚至失去相应的作用。使用CuO吸附法工艺需要较高的反应温度，这也会在一定程度上增加运行的成本。

3.2 脉冲电晕法脱硫脱硝技术

3.2.1 脉冲电晕法脱硫脱硝相关原理

脉冲电晕法脱硫脱硝技术采用的是高压电源电晕放电来产生高能电子。在放电电极上通上交直流叠加电源，这时会产生高压脉冲电晕放电，能够给烟气污染物中的相关分子带去巨大的能量，从而获得常温下的非平衡等离子体。而这些等离子体中含有大量能够与被激活的SO2和NO分子进行相应的电化学反应活的性粒子，在经过一系列复杂的电化学反应后能够形成相应的酸，再将产生的酸与氨进行相应的反应，进一步处理加工成化肥。

3.2.2 脉冲电晕法脱硫脱硝技术的工艺流程

燃煤电厂排放的烟气污染物在经过加热加湿后进入相应的反应器，通过脉冲电源进行相应的作用，对SO2和NO分子进行氧化作用并使之与水蒸气形成相应的酸进行脱除，再通过相应的捕捉收集装置将产生的副产物铵盐进行收集处理。

3.2.3 脉冲电晕法脱硫脱硝技术的工艺特点和存在的问题

脉冲电晕法脱硫脱硝技术是由电子束照射法发展而来的，但为了节约相应的生产成本，该工艺没有电子枪寿命和X射线屏蔽问题。在单一使用过程中，其能够使SO2和NO分子一体脱离出来，并且该工艺还具有很好的除尘效果，其产生的副产物还可以做化肥使用。

但在使用脉冲电晕法脱硫脱硝技术时，对于添加剂和脉冲电晕放电对SO2和NO分子进行脱除的作用大小不太明确。产生的副产物主要是以微粒的形式存在，收集起来具有一定的具有一定的难度，因而该工艺的耗能较高。

3.3 炭基催化脱硫脱硝工艺

3.3.1 炭基催化脱硫脱硝工艺原理

在使用炭基催化脱硫脱硝工艺的过程中，常用的炭基材料一般包括活性炭、活性焦以及活性炭纤维等。这些材料都具有丰富的孔隙结构，较大的比表面积，吸附效果良好。由于炭基材料本身就是一种良好的催化剂，其也可以作为催化剂的载体参与到相应的化学反应中，在进行脱硫的过程中，当烟气污染物中含有足够的氧气和水蒸气时，炭基材料会表现出相应的催化作用，同时进行物理吸附和化学吸附，从而增大相应的吸附量，这个过程中的化学反应可以表示为：

在进行脱硝的过程中，炭基材料能够在一定的温度条件下将NO进行催化还原成水和N2，之后在通入相应的NH3，进行相应的反映进行脱硝，该过程可以用下面的化学式进行表示：

3.3.2 炭基催化脱硫脱硝工艺的工艺流程

在使用炭基催化脱硫脱硝工艺进行脱硫脱硝的过程中，烟气污染物会经过冷却系统进行降温后在吸收塔向上运动，这时在吸收塔内的活性炭会自上而下运动，当两者混合在一起时烟气中的SO2就会被氧化进而生成硫酸气溶胶，在加入氨气作用后，烟气污染物中的氮氧化物会在催化剂的作用下进行转化并脱除。其中活性炭在一定的温度下可以在吸收塔内进行再生，进而重复利用。

3.3.3 炭基催化脱硫脱硝工艺特点和存在的问题

碳基催化法是一种可以再生的脱硫脱硝技术，使用该工艺能够有效地回收烟气污染物中的硫化物，并产生可以利用的副产物。炭基催化脱硫脱硝工艺的流程简单，运行操作容易，不需要相应的加热装置，在进行相应的脱硫脱硝过程中还能够除去烟气污染物中的烟尘和重金属物质，该工艺使用的炭基材料催化剂来源也比较广泛。

但在实际应用过程中炭基催化脱硫脱硝工艺最大的问题就是需要消耗大量的炭基材料，成本较高。另外，在反应吸收塔内使用氨气的作用下，会增加活性炭的粘附力，造成塔内气流分布不均匀；在进行脱硫脱硝的过程中，氮氧化物和硫化物之间也会产生一定的相互影响。

4 结语

综上所述，通过相应的研究对比发现燃煤电厂烟气脱硫脱硝处理工各项艺之间存在着相关问题需要解决，所以在使用的过程中还需要进行相应的改进，使其更加符合燃煤电厂的环保治理需求。目前我国对燃煤电厂烟气排放治理非常重视，因而研究相应的烟气脱硫脱硝一体化技术对有效处理燃煤电厂排放的烟气中的污染物具有重要意义，不仅可以有效地降低燃煤电厂排放的烟气给大气环境带来的污染，也可促进我国社会经济的可持续发展。