燃煤电厂烟气同时脱硫脱硝技术概况

王晓

摘  要：烟气同时脱硫脱硝技术是控制烟气中 SO2 和 NOx 最为有效的途径之一，其中部分方法还能做到同时脱除汞等污染物，符合我国现有国情，是目前我国环境保护工作中一个令人关注的重要课题，而且还具有较大的市场空间。虽然目前上述各个方法均有各自的优点与特色，但是仍有不少可以提高與研究的地方，并且这些技术距离真正的工业化生产还有很长的路要走。我们应该针对一些工艺存在的缺点，早日开发出相关的成熟工艺，这将对我国的大气污染和环境保护有巨大的意义。基于此， 本文就针对燃煤电厂烟气同时脱硫脱硝技术进行分析。

关键词：燃煤电厂;烟气;同时脱硫脱硝技术;概况

1 典型的烟气同时脱硫脱硝技术

当前国内外广泛使用的同时脱硫脱硝技术是 Wet-FGD+SCR 组合技术，就是湿式烟气脱硫（Wet-FGD）和 NH3 选择性催化还原（SCR）技术脱硝的组合。

湿式烟气脱硫是利用碱性浆液或溶液作吸收剂，与 SO2 反应生成硫酸盐产物以除去 SOx。其中以石灰石或石灰为吸收剂的强制氧化湿式脱硫方式是目前使用最广泛的脱硫技术，其工艺特点是脱硫效率高于 90%，吸收剂利用率可超过90%。其缺点也是很明显的：工程庞大，初投资和运行费用高，易形成二次污染。

NH3 选择性催化还原脱硝是在含氧气氛中利用催化剂将烟气中NOx 经氨还原为N2 和水。在反应温度为300～450℃时， 脱硝率可达 70%～90%。该技术成熟可靠，目前在全球范围尤其是发达国家应用广泛，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。HC-SCR 及低温 SCR 工艺是该技术改良的重点。HC-SCR 脱硝技术是以有机化合物如甲烷、丙烯、丙烷及辛烷等代替氨作为还原剂，克服了 NH3-SCR 技术的氨泄漏、设备腐蚀等不足，并可减少副产物 CO 的生成。低温 SCR 工艺的反应温度为 150～250℃，克服了常规 SCR 工艺中需预热处理烟气的缺点，降低了运行费用。目前开发的 CuO/活性炭催化剂在 125～250℃时脱硝率可达 90%，V2O5/活性炭催化剂在150～250℃时脱硝率可达 92%，且抗 SO2 中毒能力强。

2 烟气同时脱硫脱硝技术

2.1等离子法

电子束照射法电子束法是利用电子加速器产生的强氧化性等离子体来氧化烟气中的 SO2 和 NOx 等污染物，烟气中的 SO2 和 NOx 被该高能电子氧化后，与水蒸气反应生成雾状的H2SO4和HNO3，并与注入的NH3发生反应，得到NH4SO4和NH4NO3以达到净化烟气的目的。该方法具有较高的脱硫、脱硝效率， 对煤种和烟气量的变化有较好的适应性，可达到 90%以上的脱硫效率和 80%以上的脱硝效率[2]，并且副产物也可以作为肥料使用，但是该法的核心设备功率大、价格昂贵并且设备稳定性仍需进一步提高，这些因素限制了该方法的发展。

2.2脉冲电晕等离子体技术

脉冲电晕等离子体技术的发展是基于电子束照射法的。该法和电子束法均属于等离子体法，但与其不同的是，脉冲电晕法利用高压脉冲电源放电获得活化电子，利用活化电子来获得非平衡等离子体，即产生大量的高能电子和 O、OH 等活性自由基，进而对工业废气中的气体分子进行氧化、降解等反应，使污染物转化;再将氨注入反应器中，产生硫铵、硝铵等物质以达到脱硫脱硝的目的。显著提高了 SO2 和 NOx 的脱除率以及除尘效率，进而实现脱硫脱硝和除尘一体化[3]。由于并没有使用电子加速器，所以不会有因其产生的不良因素。

2.3活性炭吸附法

活性炭吸收同时脱硫脱硝工艺是日本率先研究的一种干式固相吸收并再生的工艺。该工艺主要由吸附、解吸和回收三部分组成。该法脱除机理为：

烟气中的 SO2 在脱硫塔中被活性炭吸附，并在吸附状态中被催化氧化为吸附态硫酸，随着脱硫塔中的活性炭一起被送入分离塔，反应式如下：

2SO2+O2+2H2O→2H2SO4

脱除 SO2 的烟气将被送入脱硝塔中，在活性炭的催化作用下 NOx 与NH3 在塔中反应生成 N2：

4NO+O2+4NH3→4N2+6H2O

2.4半干法同时脱硫脱硝技术

进行的半干法的脱硫脱硝技术，就是将尿素溶液溶解至浆料筒内，并配制成一定的浓度，通过离心泵输送至喷动床顶部的雾化喷嘴，喷出的雾状液滴会附着在床内循环运动的刚玉球上，并在刚玉球表面形成液膜，一方面尿素液膜吸收模拟烟气中的 SO2、NOx，另一方面模拟烟气的热量蒸发尿素液膜水分使之固化于刚玉球表面。刚玉球间的无规则碰撞使其表面干态物质脱落，新的尿素液滴则会继续附着在其表面上。模拟烟气脱除 SO2、NOx 后自上部经旋风分离器捕集粉尘后排空。该方法在一定的操作条件下可获得 85%以上的脱硫效率和 70%以上的脱硝效率。

2.5电化学法

采用电化学法同时脱硫脱硝有两种模式：一种是内电池模式（直接法），烟气中的组分直接在电池液中被吸收及在电极反应中被转化;另一种是外电池模式（间接法），烟气中的组分在与电池分设的吸收器中用氧化还原中介剂吸收并转化，吸收液在电池中进行电化学再生，工业应用一般是两种模式的组合。

工艺是内电池和外电池模式的组合。采用外电池模式以二连亚硫酸盐为氧化还原中介剂，将 NOx 还原为 N2 和 N2O，二连亚硫酸盐被氧化成 SO 2-，经电化学还原而重复使用。采用内电池模式将 SO2吸收在电池液中，并在电极反应中氧化为硫酸，在此反应过程中可得到质量分数为 40%的硫酸。

3 结语

综上所述，我国最主要的能源来源方式为煤炭燃烧，而煤炭燃烧就会产生大量例如 O2 和 NOx 等的污染物，造成了巨大的环境污染及经济损失。自 20 世纪起，有着多年的污染物控制技术经验的西方发达国家开始对烟气同时脱硫脱硝的研究。而我国对这项技术的研究起步较晚，主要研究的是湿法脱硫，但是随着新的环保措施的出台，烟气同时脱硫脱硝技术已经逐渐得到重视。

参考文献

[1]陈宝玉.燃煤电厂烟气同时脱硫脱硝工艺的技术经济评价研究[D].重庆大学，2009.

[2]巩梦丹，尹华强.燃煤电厂锅炉烟气脱硫脱硝技术及展望[J].热电技术，2013（2）：1-4.