火力發電廠煙氣脫硫脫硝的一體化技術的研究分析
【摘要】在煤燃燒排放的煙氣之中含有硫氧化物以及氮氧化物，其中NO2、NO、SO2是大氣污染的主要成分，也是形成酸雨的關鍵物質。當前煙氣脫硫脫硝一體化技術已成為各國凈化火力發電廠煙氣污染的研發熱點。但目前因技術不成熟制約了大規模推廣應用。避免煙氣處理技術副產物的二次污染或者考慮副產物的綜合利用是提高脫硫、脫硝一體化技術競爭力的重要方面。建議加強副產物的研究，確保開發的脫硫、脫硝技術能實現資源的循環利用，提高技術的經濟和社會效益。加強脫硫、脫硝一體化技術與現有脫硫裝置集成研究。目前，大多數電廠安裝有煙氣脫硫裝置，考慮充分利用現有的裝置，與現有的脫硫技術相結合。實現節能減排、降低投資和運行成本。本文簡述了脫硫脫硝機理，對一體化脫硫脫硝技術進行了研究分析。
我國一次能源的構成中，煤炭所占的比例已經高達70%，其中燃煤電廠是我國耗煤和氮氧化物以及二氧化硫排放的主要場所。因此在控制燃煤電廠所排放的氮氧化物以及二氧化硫，這是當今我們國家大氣污染控制領域的首要任務。
一.脫硫脫硝機理
脫硫、脫硝是除去或者是減少燃煤的過程之中的NOx和SOX，如何經濟有效地控制燃煤之中SOX和NOx的排放量是我國甚至是世界節能減排的領域之中急需要解決的重要問題。迄今為止，達到工業應用規模一體化的技術主要有炭基材料法、臭氧氧化法、電子束照射法、脈沖電暈法、金屬氧化物催化法等。這些技術采用的方法是把氣態污染物中的硫和氮經過一系列化學反應轉化為較穩定形態，如硫酸鹽和硝酸鹽進而工業利用。
二、一體化脫硫脫硝技術
1、傳統一體化煙氣脫硫脫硝技術。國內外使用比較廣泛的脫硫脫硝一體化技術主要是WET-FGD+SCR/SNCR組合技術，也就是濕式煙氣脫硫和選擇性非催化還原或者和選擇性催化還原的組合。(WET-FGD：濕式煙氣脫硫;SNCR：選擇性非催化還原;SCR：選擇性催化還原)濕式煙氣脫硫一般用的都是石灰脫硫或石灰石脫硫，其效率均在90%以上，但是其缺點就是工程規模大，一次性的投資以及運行費用比較高，且易形成二次污染。
2、濕法煙氣同時脫硫脫硝技術。濕法煙氣同時脫硫脫硝工藝主要就是通過添加劑來充分的提高NO的溶解度在氣/液段就將NO氧化成NO2。濕法同時脫硫脫硝技術現今是處于研究的階段，主要包括了氧化法與濕式絡合法。
(1)氧化法。氯酸氧化工藝采用的是濕式洗滌系統在一套設備之中同時的去除二氧化硫以及氮氧化物。該方法采用的是氧化吸收塔以及堿式吸收塔兩段洗滌工藝，在去除二氧化硫和氮氧化物的同時對有毒重金屬元素也有較好的去除效果，如Se、Hg、Pb、Cd、Be以及As等等。研究在酸性的條件之下來充分的利用雙氧水將SO2和NOX氧化成硝酸和硫酸的工藝。
(2)濕式絡合吸收工藝。濕式絡合吸收工藝是向溶液中添加絡合劑，將含有NO和SO2的煙氣通過含有Fe(Ⅱ)EDTA螯合物的溶液，燃煤煙氣中的NO與Fe(Ⅱ)EDTA反應形成亞硝酰亞鐵螯合物，提高了NO的吸收速率,加大了其吸收容量。配位的NO能夠和溶解的SO2和O2反應生成N2、N2O、連二硫酸鹽、硫酸鹽、各種N-S化合物和Fe(Ⅲ)螯合物。該工藝可以同時的進行脫硫脫硝，但是該法現今還一直處于試驗的階段，其工業應用之中所存在的障礙主要就是在反應的過程之中鰲合物的損失以及再生困難，再次利用率低從而造成運行費用高的問題。
(3)WSA-SNQX工藝。煙氣先經過SCR反應器，在催化劑作用下NOx被氨還原成N2，隨后煙氣進入改質器，SO2被催化氧化為S03，在瀑布膜冷凝器中凝結、水合為硫酸，進一步濃縮為可銷售的濃硫酸。該技術除消耗氨氣外，不消耗其它化學藥品，不產生廢水等第2次污染，具有很高的脫硝率和可靠性，運行和維護要求較低。缺點是投資費用高，副產品濃硫酸的儲存及運輸困難。
3、干法煙氣脫硫脫硝一體化技術
(1)固體吸附/再生法。第一、活性炭纖維法煙氣脫硫技術。活性炭纖維法煙氣脫硫技術采用的是脫硫活性炭纖維催化劑這種新材料來去除煙氣中的SO2并回收利用硫資源的一項新型脫硫技術。依據相關的資料，使用該技術，脫硫效率可以達到95%之上。因為該技術有著處理工藝十分的簡便、所用的設備比較少而且操作簡便等等的眾多優點。第二、NOXSO法。NOXSO技術是一種干式吸附再生技術，采用擔載在γ-A1203圓球(φ1.6mm)上的鈉鹽為吸附劑，可同時去除煙氣中的SO2和N0x，處理過程包括吸收、再生等步驟。具體操作流程是:經過除塵后的煙氣進入吸收器，在此SO2和N0x同時被吸附劑脫除，凈化后的煙氣排入煙囪。吸附劑達到一定的吸收飽和度后，被移至再生器內進行再生。第三、CuO吸附法。CuO所吸附脫硫脫硝工藝法采用的是CuO/Si02或者是CuO/A12O3作吸附劑進行脫硫脫硝，該工藝可以達到90%之上的二氧化硫脫除率以及75%~80%的氮氧化物脫除率。該方法對反應的溫度要求是比較高的，需要設置加熱裝置且吸附劑的制作成本是比較高的。
(2)高能輻射法.高能輻射法分為電子束照射法和脈沖電暈等離子體法。電子束法是利用電子加速器產生的高能等離子體氧化煙氣中的SO:和NO等氣態污染物，煙氣中的SO:和NO被高能電子強烈氧化后，與水蒸氣反應生成霧狀的硫酸和硝酸，并與事先注入的氨發生反應，得到硫酸銨和硝酸銨，凈煙氣經煙囪排入人氣。而脈沖電暈法則主要利用高壓脈沖電源發電代替價格昂貴的加速器電子束，反應機理與電子束法一致。電子束法已經具備工業化水平，在某火力發電廠的示范項目中脫硫率可達90%左右，脫硝率達18%左右。在運行過程中無廢水廢渣排放，不會造成二次污染，副產物可作為農業肥料的加工原料，具有很大的綜合效益。缺點是能耗較高，要考慮對X射線的防護，可能在工程實際中造成污染轉嫁，另外液氨的貯運也較為困難。
(3)尿素法.尿素凈化煙氣工藝由俄羅斯門捷列夫化學工藝學院等單位聯合開發，可同時去除S02和NOx，S02的脫除率近100%，NOx脫除率>95%。此工藝采用的吸收液pH值為5~9，對設備無腐蝕作用;SO2、NOx的脫除率不受煙氣中NOx、S02初始濃度影響;尾氣可直接排放;吸收液經處理后可回收硫酸銨。但煙氣處理量太小不滿足工業應用的要求，此工藝還有待改進。
結束語：
我國從20世紀70年代開展多種煙氣脫硫脫銷的工藝實驗，取得了一些成績。但是傳統的技術對我國不太實用，對于我國而言，主要的技術發展方向應該是投資少、運行費用低、效高、產物資源化的高新技術，因此應加快這類技術的產業化、經濟化研究。大力支持脫硫、脫硝一體化過程機理的研究。通過深入研究分析煙氣中SO2和NOx與吸收劑之間的質量傳遞過程和氣液反應過程的研究，為脫硫、脫硝技術的工業化應用提供理論依據。
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