聯合脫硫脫硝技術

聯合脫硫脫硝技術，是一種工業工藝技術。

相關介紹

隨著我國經濟的快速發展，排放的也不斷增長。由煤炭燃燒所釋放的占總排放量的85%，占總排放量的60%，二者所引起的酸雨量占總酸雨量的82%。據有關研究指出，我國每年排放造成的經濟失約億萬元，每年我國和酸雨污染造成的經濟損失約5000億元。

自上世紀70年代開始，已開發國家在多年煙氣so2排放控制技術研究的基礎上，開始工業煙氣中和同時脫除的研究。脫硫脫硝一體化技術多處於研究階段，都沒有得到大規模的工業套用。開發技術簡單，運行成本低，具有良好運行性能的脫硫脫硝一體化技術將是未來煙氣綜合治理技術的發展方向。

傳統脫硫脫硝

當今國內外廣泛使用的脫硫脫硝一體化技術主要是濕式煙氣脫硫和選擇性催化還原或選擇性非催化還原技術脫硝組合。濕式煙氣脫硫常用的是採用石灰或石灰石的鈣法，脫硫效率大於90%，其缺點是工程龐大，初投資和運行費用高，且容易形成二次污染。選擇性催化還原脫硝反應溫度為250～450℃時，脫硝率可達70%～90%。該技術成熟可靠，在全球範圍尤其是已開發國家套用廣泛，但該工藝設備投資大，需預熱處理煙氣，催化劑昂貴且使用壽命短，同時存在氨泄漏、設備易腐蝕等問題。選擇性非催化還原溫度區域為870～1200℃，脫硝率小於50%。缺點是工藝設備投資大，需預熱處理煙氣，設備易腐蝕等問題。

乾法脫硫脫硝

乾法煙氣脫硫脫硝一體化技術包括四個方面：固相吸收/再生法、氣/固催化同時脫硫脫硝技術、吸收劑噴射法以及高能電子活化氧化法。

相關技術

固體吸附再生法

主要有碳質材料吸附法、吸附法。

碳質材料吸附法

根據吸附材料的不同又可分為活性炭吸附法和活性焦吸附法兩種，其脫硫脫硝原理基本相同。活性炭吸附法整個脫硫脫硝工藝流程分兩部分：吸附塔和再生塔。而活性焦吸附法只有一個吸附塔，塔分兩層，上層脫硝，下層脫硫，活性焦在塔內上下移動，煙氣橫向流過塔。

該方法的主要優點有：①具有很高的脫硫率(98%)和低溫(100~200℃)條件下較高的脫硝率(80%)；②處理後的煙氣排放前不需加熱；③不使用水，沒有二次污染；④吸附劑來源廣泛，不存在中毒問題，只需補充消耗掉的部分；⑤能去除濕法難去除的so2；⑥能去除廢氣中的hf、hcl、砷、汞等污染物，是深度處理技術；⑦具有除塵功能，出口排塵濃度小於10mg/m3；⑧可以回收副產品，如：高純硫磺、濃硫酸、化學肥料等；⑨建設費用低，運轉費用經濟，占地面積小。

新的活性炭纖維脫硫脫硝技術。該技術是將活性炭製成直徑20μm左右的纖維狀，極大地增大了吸附面積，提高了吸附和催化能力。經過發展，該技術脫硫脫硝率可達90%。

有人將活性炭吸附和微波技術結合起來，提出了微波誘導催化還原脫硫脫硝技術。該技術用活性炭作為氮氧化物載體，利用微波能誘導可實現脫硫脫硝率達到90%以上。

該法的吸附劑是以r-氧化鋁為載體，用鹼或鹼成分鹽的溶液噴塗載體，然後將浸泡過的吸附劑加熱、乾燥，去除殘餘水分而製成。吸附劑吸附飽和後可以再生，再生過程是將吸附飽和的吸附劑送入加熱器，在溫度600℃左右加熱使得nox被釋放，然後將nox循環送回鍋爐的燃燒器中。在燃燒器中nox的濃度達到一個穩定狀態，且形成一個化學平衡。這樣就不會再生成nox而只能是n2，從而抑制nox生成。在再生器中加入還原氣體，就會產生高濃度的so2、h2s混合氣體，利用克勞斯法可以進行硫磺的回收。

cuo吸附脫硫脫硝工藝法採用吸附劑進行脫硫脫硝，整個反應分兩步：1）在吸附器中：在300℃～450℃的溫度範圍內，吸附劑與二氧化硫反應，生成cuso4；由於cuo和生成的cuso4對nh3還原氮氧化物有很高的催化活性，結合scr法進行脫硝。2）在再生器中：吸附劑吸收飽和後生成的cuso4被送到再生器中再生，再生過程一般用h2或ch4對cuso4進行還原，再生出的二氧化硫可通過claus裝置進行回收制酸；還原得到的金屬銅或cu2s在吸附劑處理器中用煙氣或空氣氧化成cuo，生成的cuo又重新用於吸收還原過程。該工藝能達到90%以上的二氧化硫脫除率和75%～80%的氮氧化物脫除率。

吸附法反應溫度要求高，需加熱裝置，並且吸附劑的制各成本較高。隨著研究的進展，出現了將活性焦/炭(ac)與cuo結合的方法。二者結合後可制各出活性溫度適宜的催化吸收劑，克服了ac使用溫度偏低和cuo/al2o3活性溫度偏高的缺點。

採用一步法乾式洗滌，可脫除煙氣中99%以上的硫氧化物，並可選擇性地或同時除去99%的氮氧化物，排放尾氣完全符合環境標準。由於它採用無機化合物作吸收劑，而不是傳統工藝中的氨，因此其副產物是可回收的硝酸鹽和硫酸鹽，而不是需要堆埋的污染環境的石膏副產物。該工藝適用於以天然氣或煤為燃料的發電廠，仍在實驗階段，未見諸工業套用。

氣固催化脫硫脫硝技術

此類工藝使用催化劑降低反應活化能，促進二氧化硫和氮氧化物的脫除，比起傳統的工藝，具有更高的氮氧化物脫除效率。

選擇性催化還原法scr去除nox。此工藝可脫除95%的so2、90%的nox和幾乎所有的顆粒物。

該工藝除了將煙氣中的so2轉化為so3後製成硫酸，以及用scr除去nox外，還能將co及未燃燒的烴類物質氧化為co2和水。此工藝脫硫脫硝效率較高，沒有二次污染，技術簡單，投資及運行費用較低，適用於老廠的改造。

是一種新型的高溫煙氣淨化工藝，該工藝能同時去除二氧化硫、氮氧化物和煙塵，並且都是在一個高溫的集塵室中集中處理。由於將三種污染物的脫除集中在一個設備上，從而降低了成本並減少了占地面積。其缺點是由於要求的煙氣溫度為300℃～500℃，就需要採用特殊的耐高溫陶瓷纖維編織的過濾袋，因而增加了成本。

煙氣清潔工藝已發展到中試階段，燃煤鍋爐煙氣中的so2和nox的脫除效率能達到99%以上。該工藝是在單獨的還原步驟中同時將so2催化還原為h2s，nox還原為n2，剩餘的氧還原為水；從氫化反應器的排氣中回收h2s；從h2s富集氣體中生產元素硫。

循環流化床技術在最近幾年得到了快速發展，不僅技術成熟可靠，而且投資運行費用也大為降低，為了開發更經濟、高效、可靠的聯合脫硫脫硝方法，人們將循環流化床引入煙氣同時脫硫脫硝技術中。

煙氣循環流化床聯合脫硫脫硝技術是用消石灰作為脫硫的吸收劑脫除二氧化硫，產物主要是caso4和10%的caso3；脫硝反應使用氨作為還原劑進行選擇催化還原反應，催化劑是具有活性的細粉末化合物feso4·7h2o，不需要支撐載體，運行溫度在385℃。

吸收劑噴射技術

將鹼或尿素等乾粉噴入爐膛、煙道或噴霧乾式洗滌塔內，在一定條件下能同時脫除二氧化硫和氮氧化物。脫硝率主要取決於煙氣中的二氧化硫和氮氧化物的比、反應溫度、吸收劑的粒度和停留時間等。不過當系統中二氧化硫濃度低時，氮氧化物的脫除效率也低。因此，該工藝適用於高硫煤煙氣處理。

爐膛石灰（石）/尿素噴射同時脫硫脫硝工藝將爐膛噴鈣和選擇非催化還原結合起來，實現同時脫除煙氣中的二氧化硫和氮氧化物。噴射漿液由尿素溶液和各種鈣基吸收劑組成，總含固量為30%，ph值為5～9，與乾ca(oh)2吸收劑噴射方法相比，漿液噴射增強了so2的脫除，這可能是由於吸收劑磨得更細、更具活性。

整體乾式so2/nox排放控制工藝採用下置式燃燒器，這些燃燒器通過在缺氧環境下噴入部分煤和空氣來抑制氮氧化物的生成。過剩空氣的引入是為了完成燃燒過程，以及進一步除去氮氧化物。低氮氧化物燃燒器預計可減少50%的氮氧化物排放，而且在通入過剩空氣後可減少70%以上的nox排放。無論是整體聯用乾式so2/nox排放控制系統，還是單個技術，都可套用於電廠或工業鍋爐上，主要適用於較老的中小型機組。

電子活化氧化法

主要有電子束照射法和脈衝電暈電漿法。

1.電子束照射法

利用陰極發射並經電場加速形成高能電子束，這些電子束輻照煙氣時產生自由基，再和sox和nox反應生成硫酸和硝酸，在通入氨氣(nh3)的情況下，產生(nh4)2so4和nh4no3氨鹽等副產品。脫硫率90%以上，脫硝率80%以上。但耗電量大(約占廠用電的2%)，運行費用高。

2.脈衝電暈電漿法

該方法由於具有設備簡單、操作簡便，顯著的脫硫脫硝和除塵效果以及副產物可作為肥料回收利用等優點而成為國際上脫硫脫硝的研究前沿。脈衝電暈電漿技術和電子束法均屬於電漿法.脈衝電暈與傳統的液相（氫氧化鈣或碳酸氫銨）吸收技術相結合，提高了煙氣二氧化硫和氮氧化物的脫除效率，實現脫硫、脫硝的一體化。脈衝電暈放電脫硫脫硝有著突出的優點，在節能方面有很大的潛力，對電站鍋爐的安全運行也沒有影響。

濕法脫硫脫硝

濕法煙氣同時脫硫脫硝工藝通常在氣/液段將no氧化成no2，或者通過加入添加劑來提高no的溶解度。濕式同時脫硫脫硝的方法大多處於研究階段，包括氧化法和濕式絡合法。

氧化法

氯酸氧化工藝是採用濕式洗滌系統，在一套設備中同時脫除煙氣中的二氧化硫和氮氧化物。工藝採用氧化吸收塔和鹼式吸收塔兩段工藝，在脫除二氧化硫和氮氧化物的同時脫除有毒微量金屬元素，如as、be、cd、cr、pb、hg和se。isabelle等研究了在酸性條件下利用雙氧水將nox和so2氧化成硝酸和硫酸的工藝。

黃磷氧化法是將no氧化為no2，與液態的鹼性吸收漿液反應生成硫酸鹽和硝酸鹽，對二氧化硫和氮氧化物的去除率達到95%以上，但黃磷具有易燃性、不穩定性和一定的毒性，需用預處理的方法解決這些問題。

濕式絡合吸收工藝

濕式絡合吸收工藝一般採用鐵或鈷作催化劑。在水溶液中加入能絡合no的絡合劑後，使之結合成絡合物。與絡合劑結合的no可與溶液中的so32-/hso3-發生反應，形成一系列n-s化合物，並使絡合劑再生。該工藝需通過從吸收液中去除連二硫酸鹽、硫酸鹽和n-s化合物以及三價鐵螯合物還原成亞鐵螯合物而使吸收液再生。

濕式絡合吸收法工藝可以同時脫硫脫硝，但仍處於試驗階段。影響其工業套用的主要障礙是，反應過程中螯合物的損失和金屬螯合物再生困難、利用率低，因而存在運行費用高等問題。

脫硫脫硝一體化工藝已經成為各國控制煙氣污染的研發熱點，大多數脫硫脫硝一體化工藝僅停留在研究階段，儘管已經有少量示範工程套用，但由於運行費用較高制約了其大規模推廣套用。開發適合我國國情，投資少、運行費用低、效率高、副產品資源化的脫硫脫硝一體化技術成為未來發展的重點。