烟气脱硫脱硝一体化技术盘点

1、烟气脱硫脱硝一体化技术盘点本文介绍了国内外烟气脱硫脱硝一体化技术的研究进展， 分析了各种工艺的 基本原理和在应用中存在的问题，对脱硫脱硝一体化的实际应用具有指导意义。一、传统烟气脱硫脱硝一体化技术当今国内外广泛使用的脱硫脱硝一体化技术主要是 wet-fgd+scr/sncr 组合 技术，就是湿式烟气脱硫和选择性催化还原 (scr) 或选择性非催化还原 (sncr) 技 术脱硝组合。湿式烟气脱硫常用的是采用石灰或石灰石的钙法，脱硫效率大于 90%，其缺点是工程庞大，初投资和运行费用高，且容易形成二次污染。选择性催化还原脱硝反应温度为 250450时，脱硝率可达 70%90%。该 技术成熟可靠，目

2、前在全球范围尤其是发达国家应用广泛， 但该工艺设备投资大， 需预热处理烟气， 催化剂昂贵且使用寿命短， 同时存在氨泄漏、 设备易腐蚀等问 题。选择性非催化还原温度区域为 870 1200，脱硝率小于 50%。缺点是工艺 设备投资大，需预热处理烟气，设备易腐蚀等问题。二、干法烟气脱硫脱硝一体化技术干法烟气脱硫脱硝一体化技术包括四个方面： 固相吸收 / 再生法、气/ 固催化 同时脱硫脱硝技术、吸收剂喷射法以及高能电子活化氧化法。(一) 固体吸附 / 再生法碳质材料吸附法 根据吸附材料的不同又可分为活性炭吸附法和活性焦吸附法两种， 其脱硫脱 硝原理基本相同。 活性炭吸附法整个脱硫脱硝工艺流程分两部分

3、： 吸附塔和再生 塔。而活性焦吸附法只有一个吸附塔，塔分两层，上层脱硝，下层脱硫，活性焦 在塔内上下移动，烟气横向流过塔。该方法的主要优点有：具有很高的脱硫率 (98%)和低温 (100200 )条件下较高的脱硝率 (80%)； 处理后的烟气排放前不需加热； 不使用水，没有二次污染； 吸附剂来源广泛，不存在中毒问题，只需补充消耗掉的部分； 能去除湿法难去除的 so2； 能去除废气中的 hf 、hcl 、砷、汞等污染物，是深度处理技术； 具有除尘功能，出口排尘浓度小于 10mg/m3； 可以回收副产品，如：高纯硫磺、浓硫酸、液态 so2、化学肥料等； 建设费用低，运转费用经济，占地面积小。日本的

4、 i. mochida 提出了一种新的活性炭纤维脱硫脱硝技术。该技术是将 活性炭制成直径 20m左右的纤维状， 极大地增大了吸附面积， 提高了吸附和催 化能力。经过发展，现在该技术脱硫脱硝率可达 90%。近年来有人将活性炭吸附和微波技术结合起来， 提出了微波诱导催化还原脱 硫脱硝技术。 该技术用活性炭作为氮氧化物载体， 利用微波能诱导可实现脱硫脱 硝率达到 90%以上。noso法美国的 noso 公司在 1982年开始进行活性氧化铝吸附法脱硫脱硝技术的研 究。该法的吸附剂是以 r- 氧化铝为载体，用碱或碱成分盐的溶液喷涂载体，然 后将浸泡过的吸附剂加热、 干燥， 去除残余水分而制成。 吸附剂吸

5、附饱和后可以 再生，再生过程是将吸附饱和的吸附剂送入加热器，在温度 600左右加热使得 nox 被释放，然后将 nox循环送回锅炉的燃烧器中。在燃烧器中 nox的浓度达到 一个稳定状态，且形成一个化学平衡。这样就不会再生成 nox 而只能是 n2，从 而抑制 nox 生成。在再生器中加入还原气体，就会产生高浓度的 so2、 h2s 混合 气体，利用克劳斯法可以进行硫磺的回收。cuo 吸附法cuo 吸附脱硫脱硝工艺法采用 cuo/al2o3 或 cuo/sio2 作吸附剂（cuo 含量通 常在 4%-6%）进行脱硫脱硝，整个反应分两步：1）在吸附器中：在 300 450的温度范围内，吸附剂与二氧

6、化硫反应， 生成 cuso4；由于 cuo 和生成的 cuso4 对 nh3 还原氮氧化物有很高的催化活性， 结合 scr 法进行脱硝。2）在再生器中：吸附剂吸收饱和后生成的 cuso4 被送到再生器中再生，再 生过程一般用 h2 或 ch4 对 cuso4 进行还原，再生出的二氧化硫可通过 claus 装 置进行回收制酸；还原得到的金属铜或 cu2s 在吸附剂处理器中用烟气或空气氧 化成 cuo，生成的 cuo 又重新用于吸收还原过程。该工艺能达到 90%以上的二氧 化硫脱除率和 75% 80%的氮氧化物脱除率。cuo 吸附法反应温度要求高，需加热装置，并且吸附剂的制各成本较高。近 年来随着

7、研究的进展，出现了将活性焦 / 炭 (ac) 与 cuo 结合的方法。二者结合后 可制各出活性温度适宜的催化吸收剂，克服了 ac 使用温度偏低和 cuo/al2o3 活 性温度偏高的缺点。刘守军 8 等人研究了用 cuo/ac 低温脱除烟气中的 so2 和 nox，新型 cuo/ac 催化剂在烟气温度 120250下，具有较高的脱硫和脱硝活 性，明显高于同温下 ac 和 cuo/al2o3 的脱除活性。pahlman法美国 enviroscrub technologies 公司开发了一种新工艺 pahlman 工艺， 采用一步法干式洗涤，可脱除烟气中 99%以上的硫氧化物，并可选择性地或同时

8、除去 99%的氮氧化物，排放尾气完全符合环境标准。由于它采用无机化合物作吸 收剂，而不是传统工艺中的氨， 因此其副产物是可回收的硝酸盐和硫酸盐， 而不 是需要堆埋的污染环境的石膏副产物。 该工艺适用于以天然气或煤为燃料的发电 厂，目前仍在实验阶段，未见诸工业应用。(二) 气/ 固催化同时脱硫脱硝技术此类工艺使用催化剂降低反应活化能， 促进二氧化硫和氮氧化物的脱除， 比 起传统的 scr 工艺，具有更高的氮氧化物脱除效率。snox 工艺由丹麦 haldor topsor 公司开发的 snox(sulfur and nox abatement ) 联 合脱硫脱硝技术， 是将so2氧化为 so3后制

9、成硫酸回收， 并用选择性催化还原法 scr 去除 nox。此工艺可脱除 95%的 so2、90%的 nox 和几乎所有的颗粒物 10 。desonox 工艺desonox 工艺由 degussa、 lentjes 和 lurgi 联合开发，该工艺除了将烟气 中的 so2 转化为 so3 后制成硫酸，以及用 scr 除去 nox 外，还能将 co 及未燃烧 的烃类物质氧化为 co2 和水 11 。此工艺脱硫脱硝效率较高， 没有二次污染， 技 术简单，投资及运行费用较低，适用于老厂的改造。snrb 工艺snrb 工艺是一种新型的高温烟气净化工艺，由 b&w公司开发。该工艺能同 时去除二氧化硫、氮氧

10、化物和烟尘，并且都是在一个高温的集尘室中集中处理。snrb 工艺由于将三种污染物的脱除集中在一个设备上，从而降低了成本并减少 了占地面积。其缺点是由于要求的烟气温度为 300 500，就需要采用特殊 的耐高温陶瓷纤维编织的过滤袋，因而增加了成本。parsons 烟气清洁工艺parsons 烟气清洁工艺已发展到中试阶段， 燃煤锅炉烟气中的 so2 和 nox 的 脱除效率能达到 99%以上。该工艺是在单独的还原步骤中同时将 so2 催化还原为 h2s，nox 还原为 n2，剩余的氧还原为水；从氢化反应器的排气中回收 h2s；从 h2s 富集气体中生产元素硫。烟气循环流化床（ cfb ）联合脱硫脱

11、硝工艺循环流化床技术最初是由德国的 llb （lurgi lentjes bischoff）公司研究开发的一种半干法脱硫技术。 该技术在最近几年得到了快速发展， 不仅技术成熟 可靠，而且投资运行费用也大为降低，为了开发更经济、高效、可靠的联合脱硫 脱硝方法，人们将循环流化床引入烟气同时脱硫脱硝技术中。烟气循环流化床 （cfb ）联合脱硫脱硝技术是由 lurgi gmbh研究开发，该方法用消石灰作为脱硫 的吸收剂脱除二氧化硫，产物主要是 caso4 和 10%的 caso3；脱硝反应使用氨作 为还原剂进行选择催化还原反应，催化剂是具有活性的细粉末化合物 feso4 7h2o，不需要支撑载体，运行

12、温度在 385。该系统在德国投入运行的 结果表明，在 ca/s 比为 1.2 1.5 、nh3/nox 比为 0.7 1.03 时，脱硫效率为 97%， 脱硝效率为 88%。（三）吸收剂喷射同时脱硫脱硝技术将碱或尿素等干粉喷入炉膛、 烟道或喷雾干式洗涤塔内， 在一定条件下能同 时脱除二氧化硫和氮氧化物。 脱硝率主要取决于烟气中的二氧化硫和氮氧化物的 比、反应温度、吸收剂的粒度和停留时间等。不过当系统中二氧化硫浓度低时， 氮氧化物的脱除效率也低。因此，该工艺适用于高硫煤烟气处理。炉膛石灰（石） / 尿素喷射工艺炉膛石灰（石） / 尿素喷射同时脱硫脱硝工艺由俄罗斯门捷列夫化学工艺学 院等单位联合开

13、发。该工艺将炉膛喷钙和选择非催化还原（ sncr ）结合起来，实 现同时脱除烟气中的二氧化硫和氮氧化物。 喷射浆液由尿素溶液和各种钙基吸收 剂组成，总含固量为 30%，ph值为 59，与干 ca（oh）2 吸收剂喷射方法相比， 浆液喷射增强了 so2 的脱除，这可能是由于吸收剂磨得更细、更具活性 17 。4 gullett 等人采用 14.7kw 天然气燃烧装置进行了大量的试验研究 18 。该工艺 由于烟气处理量太小，不能满足工业应用的要求，因而还有待改进。整体干式 so2/nox 排放控制工艺整体干式 so2/nox 排放控制工艺采用 babcock& wilcox 公司的低 noxdrb-

14、xcl 下置式燃烧器，这些燃烧器通过在缺氧环境下喷入部分煤和空气来抑制氮氧化物 的生成。 过剩空气的引入是为了完成燃烧过程， 以及进一步除去氮氧化物。 低氮 氧化物燃烧器预计可减少 50%的氮氧化物排放，而且在通入过剩空气后可减少 70%以上的 nox 排放。无论是整体联用干式 so2/nox 排放控制系统，还是单个技 术，都可应用于电厂或工业锅炉上，主要适用于较老的中小型机组。(四) 高能电子活化氧化法电子束照射法利用阴极发射并经电场加速形成高能电子束， 这些电子束辐照烟气时产生自 由基，再和 sox 和 nox 反应生成硫酸和硝酸，在通入氨气 (nh3) 的情况下，产生 (nh4)2so4

15、 和 nh4no3氨盐等副产品。日木荏原公司经过 20 多年的研究开发，己 从小试逐步走向工业化。 脱硫率 90%以上，脱硝率 80%以上。但耗电量大 ( 约占厂 用电的 2%)，运行费用高。脉冲电晕等离子体法 (ppcp)masuda等人 1986 年发现电晕放电可以同时脱除二氧化硫和氮氧化物， 该方 法由于具有设备简单、 操作简便，显著的脱硫脱硝和除尘效果以及副产物可作为 肥料回收利用等优点而成为国际上脱硫脱硝的研究前沿。脉冲电晕等离子体技术和电子束法均属于等离子体法 . 脉冲电晕与传统的液 相(氢氧化钙或碳酸氢铵) 吸收技术相结合， 提高了烟气二氧化硫和氮氧化物的 脱除效率，实现脱硫、脱

16、硝的一体化。脉冲电晕放电脱硫脱硝有着突出的优点， 在节能方面有很大的潜力，对电站锅炉的安全运行也没有影响。三、湿法烟气脱硫脱硝一体化技术湿法烟气同时脱硫脱硝工艺通常在气 /液段将 no氧化成 no2，或者通过加入 添加剂来提高 no 的溶解度。湿式同时脱硫脱硝的方法目前大多处于研究阶段， 包括氧化法和湿式络合法。氧化法氯酸氧化工艺 （又称丁 tri-nox-noxsorb 工艺）是采用湿式洗涤系统， 在一 套设备中同时脱除烟气中的二氧化硫和氮氧化物。 tri-nox-noxsorb 工艺采用氧 化吸收塔和碱式吸收塔两段工艺， 在脱除二氧化硫和氮氧化物的同时脱除有毒微 量金属元素，如 as、be

17、、cd、cr 、pb、hg 和 se。isabelle 等研究了在酸性条件 下利用双氧水将 nox 和 so2 氧化成硝酸和硫酸的工艺。黄磷氧化法是将 no 氧化为 no2，与液态的碱性吸收浆液反应生成硫酸盐和 硝酸盐，对二氧化硫和氮氧化物的去除率达到 95%以上，但黄磷具有易燃性、不 稳定性和一定的毒性，需用预处理的方法解决这些问题。湿式络合吸收工艺 湿式络合吸收工艺一般采用铁或钴作催化剂。在水溶液中加入能络合 no 的 络合剂后，使之结合成络合物。与络合剂结合的 no 可与溶液中的 so32-/hso3- 发生反应， 形成一系列 n-s 化合物，并使络合剂再生 31 。该工艺需通过从吸收 液中去除连二硫酸盐、 硫酸盐和 n-