环境污染控制读书报告

环境污染控制原理与技术《大气污染控制工程》读书报告——烟气同步脱硫脱硝技术研究进展摘要：燃煤烟气排放的二氧化硫和氮氧化物是重要的大气污染物质，同步脱硫脱硝技术是目前研究的热点。本文通过对《大气污染控制工程》的学习、并结合现有的研究成果，主要从技术成本及脱硫脱硝产物的可资源化利用两个方面对目前广泛研究的同步脱硫脱硝技术进行了综述，介绍了湿法同步脱硫脱硝工艺、干法同步脱硫脱硝工艺以及生物法同步脱硫脱硝工艺，并指出资源化同步脱硫脱硝技术是当前研究的发展趋势。关键词：同步脱硫脱硝，十法，湿法，生物法正文：环评导则共分为四部分。分别为大气环境，地表水环境，声环境和生态影响。1引言我国是世界上少数几个以煤炭为主要能源的国家之一，煤炭在我国能源消耗中的比例达到70%以上。在今后一段时间内，我国的一次能源仍将以煤炭为主，而煤炭排放的二氧化硫和氮氧化物是重要的大气污染物。二氧化硫和氮氧化物是形成酸雨的主要原因，酸雨会导致地表植被破坏、土壤和地下水酸化和金属腐蚀等问题，已经成为威胁人类生存的重要环境问题。随着氮氧化物排放量的增加，我国酸雨中硝酸根浓度逐年增加，加速了由硫酸型酸雨向混合型酸雨的转变。国家对SO2和NOX的污染控制十分重视，颁布了一系列的控制政策和排放标准，控制SO2和NOX的排放。国内外学者也开展了大量关于烟气脱硫脱硝的实验研究。当前，投入实际应用的脱硫脱硝技术主要为湿法脱硫（WFGD）和选择性催化还原（SCR）技术。但是，如果仅将两种技术工艺简单组合来实现同步脱硫脱硝，不仅初次投入和运行费用高，而且易造成二次污染。如果能够充分利用so2和NOX某些通性，使脱硫脱硝过程能够在同一个结构紧凑的一体化工艺中同步完成，这将能够大大降低脱硫脱硝成本。因此，同步脱硫脱硝技术会成为未来烟气净化领域的一种发展趋势。2干法烟气同步脱硫脱硝技术2.1电子束氨法烟气脱硫脱硝技术电子束氨法烟气脱硫脱硝技术(简称EA-FGD)的研究始于1970年，由日本荏原公司(EBARA)首先提出电子束氨法烟气脱硫脱硝技术。上世纪80年代，美国、德国和波兰等国相继开展研究和评价，并开展了一定规模的中试实验。电子束氨法烟气脱硫脱硝技术逐步进入工业化应用的试探阶段。我国电子束辐射脱硫脱硝技术的研究始于20世纪80年代中期，中国工程物理研究院建造的最大烟气处理量为12000m3/h的工业性试验装置，是目前国内自行设计建造的第一套工业化装置，标志着我国燃煤烟气电子束辐射脱硫脱硝技术进入工业化试验阶段。电子束氨法烟气脱硫脱硝技术是利用电子能量为800keV-1MeV的电子束对烟气进行辐射，将烟气中的SO2和NOX转化为SO3和NO2，最后由氨溶液吸收得到硫酸铵和硝酸铵副产品的一种脱硫脱硝工艺。电子束辐射技术脱硫脱硝的大致工艺流程是：燃煤锅炉排出的烟气经除尘后，进入冷却塔，在塔中由喷雾水冷却到65〜70°C；在烟气进入反应器之前，注入接近化学计量的氨气，然后进入反应器，经受高能电子束照射，使烟气中的n2、o2和水蒸气等发生辐射反应，生成大量的离子、自由基、原子、电子和各种激发态的原子、分子等活性物质，它们将烟气中的SO2和NOX氧化为SO3和NO2；这些高价的硫氧化物和氮氧化物与水蒸气反应生成雾状的硫酸和硝酸，这些酸再与事先注入反应器的氨反应，生成硫铵和硝铵，净化后的烟气经烟囱排放;副产品经造粒处理后可作化肥销售。电子束氨法烟气脱硫脱硝技术有许多优点：其同步脱硫脱硝效率很高；工艺流程短，占地面积小；副产品为硫酸铵和硝酸铵，进一步处理后可以用作化肥原料；工序中不需要复杂的废水处理设施。该技术同样也存在一些缺点：副产品作为肥料销售还需要特定的处理；部分未反应液氨逸出会污染环境；生成的硫酸铵含水率较高，黏性大，对管道和极板粘结严重，清灰困难；烟气对极板有一定的腐蚀性，电子束发生设备寿命短。2.2脉冲电晕烟气脱硫脱硝技术脉冲电晕烟气脱硫脱硝技术是继电子束方法之后于80年代中期提出的，其脱硫脱硝的基本原理和电子束辐射脱硫脱硝的基本原理基本一致，它们的差异在于高能电子的来源不同。电子束方法是通过阴极电子发射和外电场加速来获得，而脉冲电晕放电方法是由电晕放电自身产生的。它利用电晕放电过程中产生的高能电子使烟气中的分子如h2o、o2等激活、裂解或电离，从而产生强氧化性的自由基O、OH、HO2等。而这些自由基会对SO2和NO进行等离子体催化氧化，分别生成SO3和NO2或相应的酸，在有添加剂如氨的情况下，则生成可用作肥料的铵盐沉降下来，国内外都对此技术进行了比较全面的研究。脉冲电晕放电脱硫脱硝有着突出的优点：它能在单一的过程内同时脱除SO2和NO；高能电子由电晕放电自身产生，不需昂贵的电子枪，也不需要辐射屏X蔽；它只要对现有的静电除尘器进行适当改造就可以实现，并可能集脱硫脱硝和飞灰收集的功能于一体；它的最终产品可用作肥料，不会产生二次污染；在超窄脉冲作用时间内，电子获得了加速，而对不产生自由基的惯性大的离子没有加速，因此该方法在节能方面有很大的潜力；它对电站锅炉的安全运行没有影响。但SO2和NOX脱除的化学反应动力学尚需深入研究，以确定烟气中飞灰、水蒸气等各种成分对脱除反应的影响，还需考虑电源与反应器的有效匹配等问题，才能实现该技术在工业中大规模的应用。MOX-A12O3/C烟气脱硫脱硝技术CuO作为活性组分用于同时脱除烟气中的SO2和NOX已经得到比较深入的研究，其中脱除剂以CuO/A12O3和CuO/SiO2为主。CuO在300—500^的温度范围内，可以较好的与烟气中的SO2反应生成CuSO4，形成的CuSO4和CuO对还原烟气中NOx有很高的催化活性。吸收饱和的CuSO4进行再生，再生过程释放的SO2可浓缩制成硫酸，生成的CuO进一步重新应用于烟气中SO2和NOX的脱除过程。主要反应如下：2CuO+2SO2+O2t2CuSO4

2H2+CuSO4tSO2+Cu+2H2O

2Cu+O2t2CuO4NH3+2NO2+O2t3N2+6H2O4NH3+4NO+O2t4N2+6H2O氧化铜同时脱硫脱硝的主要缺点是CuO在不断的吸附、还原和氧化过程中，活性逐步下降，经过多次循环之后就会逐渐失活，载体A12O3长期在含SO2的气氛中也会逐渐失去活性，而且该法后处理过程也比较复杂，CuO的再生也并非那么简单，因而其应用于工业化还有许多问题要解决。CuO/C催化剂由于其较好的同步脱硫脱硝性能得到了许多学者的广泛研究。其主要利用活性炭的还原性，将金属离子还原成单质或低价态的离子，负载在活性炭上的原子和化合物与吸附质之间结合作用较强，使得活性炭的吸附能力大大提高。催化剂的制备多采用液相沉积，常用的浸渍液有：硝酸铜、氯化铜、碳酸钠、硫酸亚铁、氯化铁等水溶液，载体多为活性炭或活性碳纤维。活性炭成本较高、而且存在中毒问题，应用受到限制。NOXSO技术NOXSO技术是由NOXSO公司和美国能源部匹兹堡能源中心合作开发的烟气同时脱硫脱硝技术。其工艺过程为烟气经过水雾冷却，从流化床吸收塔进入，维持温度约120°C,SO2和NOX一起被指定吸附剂吸附脱除。所用吸收剂是高比表面积浸泡过Na2CO3的Al2O3颗粒。用过的吸收剂随后送入加热器，在高温下发生分解，释放的NOX进入锅炉燃烧室继续循环，被还原性气体还原，转化为氮气。未分解的硫化物则与天然气反应，放出的h2s和SO2，最终被还原成单质S，吸收剂冷却后返回流化床吸收塔继续循环。NOXSO技术脱硫效率可以达到90%以上，脱硝率可达70%以上，但是耗电量比较大，适用于小型电站和工业锅炉。主要反应为：Na2CO3+Al2O3T2NaAlO2+CO22NaAlO2+H2Of2NaOH+Al2O34NaOH+SO2+O2T2Na2SO4+2H2O4NaOH+4NO+3O2T4NaNO3+2H2O4NaOH+4NO2+O2T4NaNO3+H2O可用h2s、ch4等对吸收剂进行再生，反应式为：4NaSO+CH^4NaSO+CO+2HO24 4 23 2 24Na2SO3+3CH4T4Na2S+3CO2+6H2O2.5SNRB工艺SNRB工艺由Babcock和wilcox公司开发，SNRB技术是把SO2、NOx和颗粒物的脱除都集中在一个高温集尘室内进行。其主要原理是在烟气中喷入钙基吸收剂以脱除SO2，在气体进除尘室前喷入NH3，用SCR催化剂去除NOX，用高温陶瓷纤维袋式除尘器捕集粉尘。布袋除尘器位于省煤器和换热器之间以保证反应温度在300-500C。美国R.E.Burger燃煤发电厂利用该技术进行了5MW规模的示范。试验结果表明，经过处理后，氮氧化物远远达到排放控制标准。在NH3/NOx摩尔比为0.85、氨的逸出小于4mg/m3时，NOX的脱除率可达到90%；在以熟石灰为脱硫剂，钙硫比为2.0时，脱硫效率可达80%—90%；粉尘的脱除率高达99.9%；颗粒物排放小于0.013mg/kJ。SNRB工艺虽然占地面积小，但是烟气温度较高，需要采用特殊的耐高温陶瓷纤维编织的滤袋，因而会增加投资成本。3湿法烟气同步脱硫脱硝技术3.1碱液吸收法碱液吸收法的原理是利用碱性溶液吸收烟气中的SO2和NOX，通过中和SO2和NOX溶解生成的亚硫酸、硝酸和亚硝酸的方式，使之变为亚硫酸盐、硝酸盐和亚硝酸盐。用于脱硫脱硝的碱液一般情况下K、Na、Mg等碱金属离子的氢氧化物。碱液吸收法工艺流程和设备简单，技术路线成熟，脱硫效率较高，但NO2/NO对其脱硝效率有较高的影响。NO难溶于水，当烟气中NO含量在90%以上时，直接运用碱液吸收法，脱硝效率很低。双碱法液相氧化脱硫脱硝工艺对普通碱液吸收法进行了改进。双碱法吸收塔内采用Na2CO3/NaOH吸收SO2，生成的SO32-、HSO3-与SO2、H2O形成的共存体系使得NOX的分压下降，体系中生成（ON-SO3）2-，当烟气中有Fe3+存在时，其能催化氧化NO在碱液中的吸收过程，使NOX和SO2同时处于边吸收边氧化的过程中。双碱法分为吸收、再生和固体分离三个过程，塔外用Ca（OH）2使NaOH再生循环使用。碱法再生反应不在吸收塔内进行，避免了塔的堵塞和磨损，提高了运行的可靠性，其副产品石膏纯度较高，该法适于处理SO2和NOX浓度较高的烟气3.2氧化吸收法氧化吸收法是在湿法脱硫系统中加入强氧化剂，通过提高NOX的溶解度或液相反应速率的方式以提高NOX脱除效率最终实现同步脱硫脱硝。常用的氧化性添加剂有KMnO4、HClO3、NaClO2、H2O2等。它们可以将SO2氧化为硫酸盐的同时，将溶解于液相的NO快速转化为硝酸盐、促进NO的溶解反应速率，进而提高同步脱硫脱硝效率。氧化吸收法反应速度快、脱硫脱硝率高，但是由于SO2的溶解度和化学活性都远远高于NO,湿法同步脱硫脱硝的目的在于提高同步脱硝率，而在液相氧化吸收法中，烟气中的SO2消耗的氧化剂量较大，使得运行成本增加。同时，液相中大量的氧化剂会带来设备腐蚀问题，提高了对设备防腐耐磨性能的要求。选择性催化氧化（SCO）-吸收法是指在催化剂的作用下，利用烟气中的O2将NO部分氧化成为NO2,通过碱液吸收将其与SO2一并脱除，从而达到同时脱硫脱硝的目的。选择性催化氧化NO,无需添加其它化学剂，运行稳定、安全，且不会造成二次污染。另外，利用该技术还能将SO2和NOX转化成为有价值的副产品。因而选择性催化氧化-吸收法同时脱硫脱硝技术具有良好的应用前景。目前，第二步湿法吸收技术已经比较成熟，在国内外脱硫领域得到了广泛应用；第一步NO的催化氧化成为发展选择性催化氧化-吸收法同时脱硫脱硝技术的关键和难点，SCO催化剂还处在研究阶段。3.3还原吸收法还原法主要是利用尿素、氨水等具有还原性物质的溶液作为吸收剂，脱除烟气中的二氧化硫和氮氧化物，还原性物质可以将烟气中的氮氧化物还原为氮气，脱硫产物为硫酸铵。该方法工艺流程简单，产物硫酸铵具有一定的经济价值，使其投资和运行费用较低，但氨的供应和防逸等问题也需要考虑在内。2NH•HO+SOt(NH)SO+HO3 2 2' 4^2322(NH)SO+2NO^2(NH)SO+NTOC\o"1-5"\h\z' 4^23 ' 4^242(NH)SO+1/2Ot(NH)SO,42 3 2 42 44(NH)SO+2NOt4(NH)SO+N42 3 2 42 4 23.4络合吸收法传统的湿法脱硫的脱除效率大多在90%以上，但是NO在水中溶解度很低，湿法同时脱硝难以完成，而金属螯合物可以与溶解的NOX迅速反应，促进氮氧化物的吸收。湿法络合吸收的基本原理是NO和过渡金属络合物反应形成金属亚硝酰化合物。其中，过渡金属提供空轨道，配位体提供孤对电子。目前，能形成络合物并应用于湿法络合脱硝的过渡金属中心离子主要有Fe2+和Co2+，配体的选择主要有氨基羧酸类配体(如EDTA)和巯基类配体(如半胱氨酸)。由于络合物可与溶液中吸收，。2而形成的SO32-/HSO3-发生反应，形成一系列N—S化合物，因而可以实现同步脱硫脱硝。液相络合吸收法同时脱硫脱硝技术尚处在实验研究阶段，虽然取得了一些成果，但仍然存在一些问题阻碍了该技术的工业化应用，主要是络合剂的再生困难、利用率低，造成运行成本偏高；另外，形成的N-S体系溶解度较好，难以直接分离回收，后续处理问题尚未解决。4生物法烟气同步脱硫脱硝技术微生物脱硫很早就有研究，早在1947年，Colmer和Hinkle发现并证实化能自养细菌能够促进氧化并溶解煤炭中存在的黄铁矿。20世纪50年代，Leathan及Temple等人从煤矿废水中分离出氧