LPC法煙氣脫硫脫硝一體化技術
來源：江蘇新世紀江南環(huán)保有限公司 閱讀：2772 更新時間：2010-01-05 13:591 概述
燃煤煙氣中SO2、NOX是大氣的主要污染源。近年來，我國煙氣脫硫行業(yè)靠引進吸收國外技術已發(fā)展到較大的規(guī)模，但是以此形成的以鈣法為絕對主導的脫硫行業(yè)逐漸顯現(xiàn)出脫硫石膏處置困難、設備結垢嚴重、消耗大量石灰石資源同時存在廢水廢渣等二次污染等問題[1]，由于氨法脫硫電耗少、運行穩(wěn)定、副產(chǎn)物可以變廢為寶，因此逐漸受到了人們的廣泛研究和關注[2]，并且在國內也得到了很好的應用[3]。隨著環(huán)境保護工作的深入，煙氣脫硝已進入大氣治理的重要日程，而目前工程應用中主流的脫硝技術仍然是國外引進的SCR技術，不僅投資高而且運行過程中由于要消耗催化劑和吸收劑，運行費用較高。所以，研究開發(fā)適合我國國情的無二次污染、資源消耗少、運行費用低的煙氣脫硫脫硝技術對解決我國的SO2、NOX污染問題具有十分重要的意義，特別是開發(fā)具有自主知識產(chǎn)權的煙氣脫硫脫硝一體化技術更具有深遠的意義。
目前同時脫硫脫硝技術大多處在研究階段，尚未得到大規(guī)模工業(yè)應用。同時脫硫脫硝技術又可分為兩大類：爐內燃燒過程的同時脫除技術和燃燒后煙氣中的同時脫除技術，由于燃燒過程中的同時脫硫脫硝技術存在影響煤炭的燃燒程度，降低鍋爐的熱效率和脫硫脫銷效率受限制等問題，燃燒后煙氣同時脫硫脫硝成為了目前研究的熱點[4,5]，也是今后可能進行大規(guī)模工業(yè)化應用的重點，典型的工藝有濕法和干法。
干式同時脫硫脫硝工藝包括電子束照射法、堿性噴霧干燥法、固相吸附和再生法以及吸收劑噴射等方法。以電子束照射（ER）法、活性炭吸附脫硫脫氮法工藝等為代表的干法工藝雖然有較好的脫硫、脫硝效率，但是裝置能耗、大型化及后續(xù)收集副產(chǎn)物等問題是困擾其發(fā)展的關鍵，難以在大型裝置上應用。
濕式同時脫硫脫硝的方法目前大多處于研究階段，包括堿液吸收法、氧化/吸收法、鐵鈷的螯合物絡合吸收等方法。堿液的重復利用、有機溶劑的揮發(fā)和高成本、催化劑的穩(wěn)定和再生還原、副產(chǎn)物的有效處置等是濕法的研究重點和難點。
本文介紹的LPC（liquid-phase catalysis flue gas denitrification technology）法煙氣脫硫脫硝一體化技術是江蘇新世紀江南環(huán)保有限公司結合氨法煙氣脫硫技術自主開發(fā)，該技術是利用液相催化氧化作用，利用煙氣中的O2將部分NO氧化成NO2，并利用吸收液同時吸收煙氣中的NOx和SO2。
2 脫硫脫硝的研究
2.1 脫硫脫硝的機理
 |
反應式（3-3）和（3-4）由于NO難溶于液相而難以實現(xiàn)，因此本技術的關鍵是NO到NO2的催化氧化，反應要消耗液氨，產(chǎn)物為氮氣和副產(chǎn)物硫酸銨、硝酸銨。此技術的核心是液相NO催化氧化催化劑的開發(fā)，通過與氨法煙氣脫硫技術相結合，僅在脫硫吸收塔上設置一段脫硝段便可達到50％以上的脫硝效率（大于SNCR的脫硝率），使氨法脫硫與脫硝技術一體化，投資及運行成本大幅度降低。此技術符合國家脫硝技術導則方向，即在低NOx燃燒器的基礎上，適當配合其它脫硝技術達到減排NOx的目標。
2.2 LPC法煙氣脫硫脫硝一體化技術研究現(xiàn)狀
NO催化氧化催化劑是本技術的關鍵，江蘇新世紀江南環(huán)保有限公司利用無機惰性載體經(jīng)過表面鈍化處理后負載幾種過渡金屬氧化物制備了一系列催化劑，通過優(yōu)化篩選，目前在工程應用條件下可以達到NO的近20%氧化率，結合氨法脫硫脫硝使總脫硝率達50％以上，通過中試裝置試驗分析，實現(xiàn)煙氣脫硫脫硝一體化的目的。
 |
圖1 LPC法煙氣脫硫脫硝一體化工藝流程
工程應用中擬采用的工藝流程如圖1所示：引風機來的煙氣進入多功能塔后，首先用氨吸收液循環(huán)吸收廢氣中的SO2產(chǎn)生亞硫酸（氫）銨，脫硫后的煙氣進入脫硝段，在LPC催化劑表面催化氧化并與吸收液接觸過程中NOx被脫除吸收，脫硫脫硝后的凈煙氣經(jīng)除霧后水霧量小于75mg/Nm3排放。吸收劑氨與吸收循環(huán)液混合后進入吸收塔，吸收廢氣中的SO2形成亞硫酸銨溶液，亞硫酸銨溶液在吸收塔底部被鼓入的空氣氧化成硫酸銨溶液，脫硝吸收液與硫酸銨混合后送后處理制成化肥產(chǎn)品。
2.3 LPC法煙氣脫硫脫硝一體化技術特點
LPC法煙氣脫硫脫硝一體化技術實現(xiàn)了煙氣中NOx和SO2的同時脫除，減少了投資成本和裝置規(guī)模，降低了運行費用，如果能夠實現(xiàn)工程化應用，將是對煙氣脫硫脫硝技術的一次重大突破，此技術將主要具有以下特點：
1）投資省
LPC法煙氣脫硫脫硝技術是結合氨法煙氣脫硫裝置進行煙氣脫硝的，只在原氨法脫硫的吸收塔內設置一段脫硝段，無須另外建設復雜的專門脫硝的裝置。
2）運行費用低
LPC法煙氣脫硫脫硝技術是將脫硝與氨法脫硫結合，利用脫硫吸收液作為脫硝吸收劑，大幅度減少了目前脫硝工程還原劑和相關設備等運行費用。初步測算耗氨量約0.34kg/kgNOx，以及催化劑損耗和少量電耗，脫硝成本小于5元/kgNOx，較SCR減少近40％。
3）無二次污染
本技術在脫硫后進行脫硝過程中不另加氨，沒有SCR和SNCR的氨逃逸問題，且脫硝段的設置對原氨法脫硫中的氨逃逸控制更加有利。
4）回收部分氮資源
LPC法煙氣脫硫脫硝一體化技術可以將部分NOX轉化成硝酸銨，硫酸銨與硝酸銨一并制成化肥，從而回收了氮資源，增加了副產(chǎn)品中氮含量。
5）操作簡單可靠、脫硝效率穩(wěn)定
LPC法煙氣脫硫脫硝一體化技術主要是液相催化作用，僅是在脫硫吸收塔上設置了脫硝段，整個脫硝吸收液為澄清溶液，無結垢堵塞問題且分布均勻，操作控制簡單容易，脫硝效率穩(wěn)定。
3 工程應用試驗
中國石化集團湖北化肥廠動力站二期擴建工程是在原有2臺240t/h高溫高壓煤粉鍋爐和1臺25MW雙抽冷凝式汽輪機組的基礎上擴建1臺220t/h高壓煤粉鍋爐和1臺25MW雙抽冷凝式汽輪機組，配套氨法脫流裝置，包括對原有2臺240t/h煤粉鍋爐的煙氣進行脫硫。采用江蘇新世紀江南環(huán)保有限公司氨法脫硫工藝，在設計工況下全煙量、全時段的保證脫硫效率不低于95%，脫硫后煙氣中SO2不高于200mg/Nm3。
江蘇新世紀江南環(huán)保有限公司在脫硫實施時，在3＃鍋爐的脫硫塔內布置了兩段吸收層，上段作脫硝層試驗，在不降低脫硫效率的前提下，調整吸收成分、吸收循環(huán)量、吸收層的布置等，實現(xiàn)了脫硝率達55.2％，取得了預期的效果，環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)見圖2。
 |
4 結論
LPC法煙氣脫硫脫硝一體化技術，通過催化氧化作用將煙氣中的NO部分氧化為NO2，再結合氨法脫硫技術，實現(xiàn)煙氣的同時脫硫脫硝，經(jīng)過初步的中試試驗，達到了預期的效果。
LPC法煙氣脫硫脫硝技術是一項具有深遠意義的綠色環(huán)保技術，隨著該技術的成熟和推廣應用將對我國的大氣治理發(fā)揮顯著的作用，值得關注和支持。
參考文獻：
[1] 徐長香，傅國光．氨-硫銨法在鍋爐煙氣脫硫中的應用[J]．化肥設計,2004，42（6）：40-41，51.
[2] 徐長香，傅國光．氨法煙氣脫硫技術綜述[J]．電力環(huán)境保護， 2005，21（2）：17-20.
[3] 劉德友，褚才全，徐長香．煙氣氨法脫硫技術在石化熱電廠的應用[J]．中國環(huán)保產(chǎn)業(yè)，2008，11：28-31.
[4] 趙毅，趙音，劉鳳，張玉海．液相同時脫硫脫硝技術[J]．中國電力，2007,40(12):99-102.
[5] 王潔，孫石，和曉榮，黃賢峰，周小蘭．液相催化氧化凈化煙氣中SO2和NOX的研究[J]．云南大學學報(自然科學版), 2006, 28(6): 526-529.
