燃煤烟气脱硫脱硝一体化技术研究进展

【摘要】火电厂燃煤生成的烟气中含有大量污染物质，对大气环境影响很大，在国家大力推进节能减排工作的背景下，脱硫脱硝一体化技术现已成为国内控制烟气污染的研发热点。本文主要对脱硫脱硝一体化技术的原理、特点以及应用前景进行分析和探讨，以期提高对该技术的认识。

【关键词】燃煤烟气；脱硫脱硝；一体化技术；特点

我国能源构成以煤炭为主，是世界上最大的煤炭生产国和消费国，在电力运行中，火力发电占有很大比重，主要以燃煤为主，所排放的烟气中含有大量二氧化硫和氮氧化物，严重污染到大气环境，一方面能源结构在短期内难以得到有效调整，另一方面环境治理的力度又在加强，这已经成为火电厂今后发展必须要解决的矛盾，所提出的课题为：立足于我国基本国情，大力发展脱硫脱硝一体化技术。

一、固相吸附/再生脱硫脱硝技术

（一）技术原理 国内外对脱硫脱硝一体化技术的研发从未停止过，目前已研发的种类近80种，但是真正用于生产实践的并不多，而在已应用于生产实践中的脱硫脱硝技术中，固相吸附/再生脱硫脱工艺较具有代表性，该技术主要采用的是固相吸收剂，通过理化吸附或催化作用来脱除燃煤烟气中的二氧化硫和氮氧化物，所使用到的吸收剂有活性炭、分子筛等，基本上可以循环利用。

（二）特点分析 根据所用吸收剂的不同，固相吸附/再生脱硫脱硝技术的工艺方法可分为活性炭吸附法和CuO/Al2O3吸收法两大类，其中活性炭吸附法脱硫的实现要先对烟气进行除尘、降温和调湿，使再让其进入到装有多孔活性炭的吸收塔，最后被孔结构中的含氧络合物基团催化氧化，生成硫的副产物；脱硝的实现则是要进入到NH3条件下与其发生反应，最终生成硝的副产物。上述工艺方法现已实现了工业化应用，其不足在于耐压、耐磨、耐冲击性能差，在使用过程中易损耗，同时被氧化后会失效。在使用CuO/Al2O3吸收法时，单质铜会被氧化为CuO，其与二氧化硫会进一步发生反应，在脱硫的同时鼓入适量的NH3，可使烟气中的氮氧，化物转化为无害的氮气，然后再排放到大气中，该工艺方法的脱硫脱销率为90%、75%，其优点为无二次污染产生，缺点也比较明显，成本较高，难以广泛推广应用[1]。

二、气/固催化脱硫脱硝技术

（一）技术原理 气/固催化脱硫脱硝技术所用到的催化剂可对二氧化硫和氮氧化物进行直接氧化和还原，整体脱除率较高，主要工艺方法有WSA-SNOx、SNRB及Parsons烟气清洁工艺。

（二）特点分析 WSA-SNOx工艺方法是一种联合脱硫脱销技术。燃煤烟气先后进入到SCR反应器和二氧化硫转化器，进而完成脱硝和对二氧化硫的转化，其应用优势为去除率较高、运行维护要求较低，且不会产生二次污染物，但是所生成的副产品，在储运中面临很大困难。SNRB工艺方法则是将燃煤烟气集中在高温集尘室中，对其进行整体性处理，喷入石灰水等钙基吸收剂来脱除二氧化硫，再利用SCR催化剂促成化学反应，该工艺方法适用范围较广，现正处于推广阶段[2]。再有Parsons烟气清洁工艺方法，其所需要的设备较为复杂，优点在于整体脱除率可达到99%以上，具体脱除过程为甲烷重整气和硫磺装置的尾气混合，为催化氢化反应模块提供给料气体，烟气中成分进入到蜂窝状反应器中被还原，再经过热蒸汽降温器冷却，并对其进行净化，最后转化为单质硫副产品。

三、液相脱硫脱硝技术

（一）技术原理 液相脱硫脱硝技术是在气/液段将一氧化氮氧化为二氧化氮，相关工艺方法有络合吸收法、尿素净化烟气法和氯酸氧化法，其中络合吸收法以钒、铁或镍为催化剂，尿素净化烟气法以尿素为吸收剂，氯酸氧化法则是一种新开发的液相脱硫脱硝一体化技术。

（二）特点分析 络合吸收法可同时脱除二氧化硫和氮氧化物，但是对二者的脱除效果却存在很大差异，前者脱除率可达到90%以上，而后者仅为60%，且该工艺方法的整体利用率较低，脱除反应较慢，并不适于工业化应用。尿素净化烟气法是将烟气引入高效吸收塔中完成接触反应，整个操作过程较为简单，但是吸收效率并不高，目前相关研发仅停留在实验阶段。与前两种工艺方法相比，氯酸氧化法最大的不足在于氯酸具有较强的腐蚀性，对所用到的设备材质要求较高，这也是目前实验研究必须要攻克的一大难题。

四、高能电子活化氧化技术

（一）技术原理 高能电子活化氧化技术是近年来研发的热点，主要是利用高能电子撞击烟气中二氧化硫和氮氧化物的分子，对其进行转化，具体过程为分别将二氧化硫氧化为三氧化硫，一氧化氮氧化为二氧化氮，再各自与水分子发生反应，生成二氧化硫和氮氧化物的副产物。相关工艺方法有EBA和PPCP，目前国内外均将其视为今后脱硫脱硝一体化技术发展的主要趋向。

（二）特点分析 EBA和PPCP的划分是根据高能电子的产生方式，前者是利用电子枪发射的高能电子束照射已降温的烟气，促使烟气分子发生电离，完成二氧化硫和氮氧化物分子的高阶转化，通常设定电子能力为0.8～1MeV，烟气温度约70℃，这种脱硫脱硝工艺方法在德国、日本等国家很早就开始了实验研究，目前正在走向工业化，其优点在于设备简单、容易操作和控制过程，且不会产生废水、废渣，脱硫、脱硝率分别在90%、80%以上，而且生成的副产物可以用作肥料，生产工艺较为环保，缺点在于需要建立放射线防护设施，同时对电子束加速器的维护成本也较高。后一种工艺方法是在电极上放置高压脉冲电源，电晕极对接地极发生脉冲电晕放电，突发强电场产生的能量较大，容器内烟气分子突然获得巨大的能量后，在常温下产生高能电子和非平衡等离子体，通常情况下产生的能量在5eV以上。与EBA相比，PPCP因不需使用电子枪，所有不用单独建设防护设施，相对投资较少，且脱硫脱硝率和除尘效果均能得到预期，因此，应用优势更为明显。

五、小结

综上所述，国外内对脱硫脱硝一体化技术的研发均十分重视，所涉及的工艺方法较多，工业化应用除了要考虑到技术条件外，还要在经济性上具有竞争力，目前活性焦燃煤烟气脱硫脱硝技术在国内应用较具有发展前景，能够带来很好的经济效益和社会效益，应加大这方面的技术改造力度和工艺方法研究，促使相关设备尽早实现工业化。

参考文献

[1]王雪涛，王沛迪，刘予，等.燃煤电厂烟气脱硫脱硝一体化技术发展趋势[J].能源与节能，2014，15（8）：2-3.

[2]韩恒超，刘伟军，曹伟武.燃煤烟气联合脱硫脱氮除尘技术研究进展[J].上海环境科学，2011，13（5）：224-230.