火电厂脱硫脱硝除尘一体化技术研究

2022-11-24杨洋

应用能源技术 2022年2期

杨洋

(哈尔滨锅炉厂环保工程技术有限公司，哈尔滨 150040)

0 引言

近年来雾霾天气逐渐加重，出现这种天气的主要原因是因为空气中含有的SO2和NOx等物质比较多，而火电厂所排放的烟气中大部分都是这两种物质，虽然浓度不是很高，但是其排放量巨大，所以严重影响着环境质量。因此加强火电厂烟气处理具有重要作用，脱硫脱硝一体化技术的出现，具有强大优势，一方面工作效率比较高，具有良好的性能，另一方面投入成本比较低，能够实现能源的循环使用，这一技术给火电厂的发展带来新的机遇。

1 脱硫脱硝一体化技术概要

一体化工艺是指将脱硫脱硝技术合并在同一个设备中进行。许多发达国家已开发出多种烟气脱硫脱硝一体化装置，但其中能实现工业化应用的较少，大部分尚处于中间试验阶段。这些技术按照脱除机理的不同可分为两大类：联合脱硫脱硝技术和同时脱硫脱硝技术。特别指出，这里所提及的联合、同时脱硫脱硝技术都是在同一个反应设备中完成的。而二者的差异在于能否只用一种反应剂并在不添加氨的条件下直接达到脱除的目的。联合脱硫脱硝技术实质上还是分两个工艺流程分别脱除SO2和NOx，采用氨作为还原剂。而同时脱硫脱硝技术才是真正意义上的一体化脱除技术，用一种反应剂在一个过程内将烟气中的SO2和NOx一并脱除。

2 火电厂烟气联合脱硫脱硝一体化技术探析

2.1 SNRB联合脱硫脱硝技术

SNRB联合脱硫脱硝技术主要是利用高温布袋除尘器来去除排放气体中的SO2和NOx。其优势是对管道的腐蚀性较小，脱硫率、脱硝率较高，具有除尘的功能，但是运行成本较高，因此还未得到广泛应用。

2.2 SNOX联合脱硫脱硝技术

SNOX联合脱硫脱硝技术的工艺原理为利用SCR催化剂，将SO2氧化为SO3，接着与水反应生成硫酸，从而去除SO2；NOX与NH3发生还原反应生成N2和H2O。目前，SNOX联合脱硫脱硝设备已投入商业使用，其适用对象广泛，几乎适用于任何类型的锅炉。SNOX技术的脱硫率及脱硝率都非常高，均达到90%以上，且该技术的材料成本较低、无二次污染。然而，浓硫酸的储运问题是制约该技术安全性和可广泛应用的关键问题。

2.3 炭质材料吸附技术

炭质吸附材料主要是指活性炭和活性焦。其实，活性焦与活性炭制法相似，但前者的突出特点是比表面积小，强度高，且细孔结构独特，与活性炭相比具有更好的脱硫、脱硝性能。烟气中的SO2在活性焦微孔的吸附催化作用下生成硫酸；NOx则在加氨的条件下经活性焦的催化还原生成水和N2。该工艺主要由吸附、解吸和再生三部分组成。烟气首先进入活性焦吸收塔的第I段，在此SO2被脱除，流经吸收塔的第II段时，喷入氨以除去NOx。

2.4 CuO吸附技术

CuO吸收还原法一般采用负载型的CuO作为吸收剂，常见的有CuO/Al2O3。该法的脱硫脱硝过程为：在烟气中注入适量的NH3，混合后的烟气通过装填有CuO/Al2O3吸收剂的床层时，CuO会与SO2在氧化性气氛中反应生成CuSO4，而CuSO4及CuO对氨气选择还原NOx具有很高的催化活性。吸收饱和后的吸附剂被送去再生，再生出的SO2可通过Claus装置进行回收。CuO/Al2O3法的优点是可联合脱硫脱硝，不产生干的或湿的废渣，没有二次污染。该工艺能达到90%以上的SO2脱除率和75%～80%的NOx脱除率。但长期运行后，吸收剂表面会由于氧化铝硫酸盐化而导致吸附SO2能力下降，经过多次循环之后就失去了作用，这也是至今仍没有工业化报道的主要原因。

3 火电厂烟气同时脱硫脱硝一体化技术探析

3.1 电子束照射法

电子束照射法，是20世纪70年代发展起来的一种利用电子束照射烟气，将烟气中的SO2和NOx脱除并最终转化成硫酸铵和硝酸铵的烟气脱除技术，其对烟气条件有较好的适应性，副产品可以用作化肥。电子束照射法使烟气脱除过程中的氧化过程所需的能量大大减少，可以降低氧化反应的条件，而且反应以后不产生废水、废渣。

3.2 脉冲电晕法

所谓脉冲电晕法，是指在两端的电极上加上高电压，当电极附近存在气体介质时，高电压会产生局部击穿，这样就会产生放电现象，进而获得非热平衡等离子体。在非热平衡等离子体体内，高能活性粒子的数量比较多，在普通条件下，有些化学反应是很难进行的，不过，通过高能活性粒子，这些化学反应都可以实现，从而有效的将烟气中蕴含的污染物予以脱除。现今，在该项技术的研究方面，已经取得了非常好的成果。

3.3 氯酸氧化法

通过氯酸的强氧化能力来吸收烟气中的NO和SO2，该方法的特点是能够利用一套设备完成整个流程，通过碱式吸收法和氧化吸收法来实施，有效地提升了脱出NO和SO2的效果，同时可以将烟气中的有毒微量金属元素进行脱出，该技术优势在于不会产生催化剂失活和中毒等现象，适应性比较强，同时对烟气的限制范围比较窄，在正常的环境下就可以进行氧化吸收，但缺点也比较明显，氯酸吸收剂不容易制取，对反应设备的腐蚀性比较强，产物中的废酸会造成二次污染等情况。

3.4 金属氧化物催化法

金属氧化物催化法在进行烟气脱硫脱硝时，通过金属氧化剂的催化作用，有效提高脱硫脱硝的活性。这种脱硫脱硝的方法虽然脱硫率比较高，但是脱硝率差，所以还需要进一步的研究。鉴于环保策略的要求，此种方法的脱硫脱硝率并不能达到理想的要求。目前，我国已有CuO、Al2O3等金属氧化物，但是都无法达到较高的脱硫脱硝率，因此还需要进一步的研究，新型的催化剂也正在研制中。