低温等离子脱硫脱硝技术

等离子脱硫脱硝技术简介目录

公司简介等离子技术简介低温等离子体产生方法等离子脱硫脱硝技术简介等离子脱硫脱硝技术优势附件一传统脱硫技术

附件二传统脱硝技术

附件三脱硝新技术2023/2/5等离子脱硫脱硝2公司简介紫晶环保成立于2011年致力于等离子脱硫脱硝技术的研发、设计及工程实施拥有DDBD等离子体脱硫脱硝的核心技术具有一流的技术团队，在DDBD等离子体节能技术研发与设备生产、锅炉烟气脱硫脱硝脱汞新技术研发与设备生产、锅炉烟气脱硫脱硝传统技术应用及其它环保配套技术研发等工业废气整体解决方案研发的优势拥有国内最大的工业废气治理设备加工基地2023/2/5等离子脱硫脱硝3等离子技术简介等离子体定义等离子体是物质存在的第四种状态。它由电离的导电气体组成，其中包括六种典型的粒子，即电子、正离子、负离子、激发态的原子或分子、基态的原子或分子以及光子。

等离子体是由上述大量正负带电粒子和中性粒子组成的，并表现出集体行为的一种准中性气体，也就是高度电离的气体。无论是部分电离还是完全电离，其中的负电荷总数等于正电荷总数，所以叫等离子体。2023/2/5等离子脱硫脱硝4等离子体分类按等离子体温度分类按等离子体所处的状态分类高温等离子体低温等离子体热等离子体冷等离子体平衡等离子体非平衡等离子体等离子技术简介2023/2/5等离子脱硫脱硝5大自然中的等离子体固态液态气态结冰融化凝固升华蒸发凝结

物质的存在状态：一般会呈现出固态→液态→气态三种物态的转化过程，我们把这三种基本形态称为物质的三态。等离子技术简介2023/2/5等离子脱硫脱硝6太阳雷电极光霓虹灯日光灯等离子电视等离子体态(plasma)被称为物质的第四态。因为电离过程中正离子和电子总是成对出现，所以等离子体中正离子和电子的总数大致相等，总体来看为准电中性。

据印度天体物理学家沙哈的计算，宇宙中的99.9%的物质处于等离子体状态，如太阳、电离层、极光、雷电等；人工生成等离子体的方法，如荧光灯、霓虹灯、电弧焊、电晕放电等。等离子技术简介2023/2/5等离子脱硫脱硝7次大气压辉光放电滑动电弧放电辉光放电介质阻挡放电大气压辉光放电

射频放电射流放电电晕放电低温等离子体产生的方法2023/2/5等离子脱硫脱硝8低温等离子体的产生方法

辉光放电(GlowDischarge)

辉光放电属于低气压放电，工作压力一般都低于10mbar，其构造是在封闭的容器內放置两个平行的电极板，利用电子将中性原子和分子激发，当粒子由激发态降回至基态时会以光的形式释放出能量。电源可以为直流电源也可以是交流电源。荧光灯的发光即为辉光放电。目前的应用范围仅局限于实验室、灯光照明产品和半导体工业等。2023/2/5等离子脱硫脱硝9电晕放电(CoronaDischarge)

气体介质在不均匀电场中的局部自持放电，是最常见的一种气体放电形式。在曲率半径很大的尖端电极附近，由于局部电场强度超过气体的电离场强，使气体发生电离和激励，因而出现电晕放电。电晕放电反应器的设计主要参考电源的性质而有所不同，有直流电晕放电和脉冲式电晕放电。利用电晕放电可以进行静电除尘、污水处理、空气净化等。低温等离子体产生的方法2023/2/5等离子脱硫脱硝10介质阻挡放电(DielectricBarrierDischarge,DBD)

介质阻挡放电(DBD)是有绝缘介质插入放电空间的一种非平衡态气体放电又称介质阻挡电晕放电或无声放电。介质阻挡放电能够在高气压和很宽的频率范围内工作，通常的工作气压为104～106。电源频率可从50Hz至1MHz。低温等离子体产生的方法2023/2/5等离子脱硫脱硝11

双介质阻挡放电（DoubleDielectricBarrierDischarge，DDBD）

双介质阻挡放电是有两层绝缘介质插入放电空间的一种非平衡态气体放电。双介质阻挡放电技术是介质阻挡放电技术放电密度的1500倍。低温等离子体产生的方法2023/2/5等离子脱硫脱硝12等离子脱硫脱硝技术简介等离子脱硫脱硝概述双介质阻挡低温等离子体脱硫技术是应用双介质阻挡低温等离子体技术对锅炉烟气中的二氧化硫进行活化，然后烟气在吸收塔与尿素水溶液逆流接触，二氧化硫被迅速吸收，达到了脱硫的目的。活化后的二氧化硫分子荷电，反应活性非常高，表现在单位体积的吸收剂吸收能力大大增加，吸收塔的强度大幅度提高，并可以使用较小的液气比，降低了投资费用及运行费用。2023/2/5等离子脱硫脱硝13等离子脱硫脱硝技术简介等离子脱硫脱硝概述双介质阻挡低温等离子体脱硝技术是应用双介质阻挡低温等离子体技术对锅炉烟气中的一氧化氮进行氧化，变成二氧化氮，然后烟气在吸收塔与脱硝吸收剂溶液逆流接触，二氧化氮被迅速吸收，达到了脱硝的目的。2023/2/5等离子脱硫脱硝14等离子脱硫脱硝技术简介等离子脱硫技术锅炉烟气从除尘系统出来以后，进入双介质阻挡放电等离子体活化反应器，烟气中的二氧化硫被DDBD产生的大量电子、离子、自由基等活化，二氧化硫分子荷电，提高了反应活性。根据所用吸收剂的不同，形成了两种方案。方案一：被活化后的二氧化硫分子遇到尿素水溶液后，迅速与之发生反应，生成亚硫酸铵、硫酸铵，经过浓缩、离心分离、干燥、包装后作为化肥外卖处理。反应方程式：CO(NH2)2+SO2+2H2O+=(NH4)2SO3+2CO2CO(NH2)2+SO2+2H2O+1/2O2=(NH4)2SO4+2CO2H2SO4+Ca(OH)2=CaSO4+2H202023/2/5等离子脱硫脱硝15等离子脱硫脱硝技术简介DDBD活化尿素吸收塔尿素水溶液烟囱除尘后烟气DDBD脱硫尿素吸收工艺流程简图2023/2/5等离子脱硫脱硝16等离子脱硫脱硝技术简介等离子脱硫技术方案二：被活化后的二氧化硫分子遇水后，迅速与之发生反应，生成亚硫酸、硫酸，经过石灰水溶液中和为中性后排入污水处理系统。反应方程式：SO2+H2O=H2SO3SO2+H2O+1/2O2=H2SO4H2SO4+Ca(OH)2=CaSO4+2H202023/2/5等离子脱硫脱硝17等离子脱硫脱硝技术简介DDBD活化水吸收塔石灰中和池烟囱除尘后烟气DDBD脱硫水吸收工艺流程简图2023/2/5等离子脱硫脱硝18等离子脱硝技术锅炉烟气经过除尘、脱硫、除水等过程达到等离子体进气条件后，进入等离子体，在高能电子直接轰击及自由基的作用下，一氧化氮被氧化成二氧化氮，氧化度可根据现场工况进行一系列设置达到控制要求。二氧化氮与水反应生成硝酸。

反应式如下：2NO+O2=2NO2

3NO2+H2O=2HNO3+NO

等离子脱硫脱硝技术简介2023/2/5等离子脱硫脱硝19等离子脱硝技术

因为二氧化氮与水反应后，仍生成一氧化氮，导致氮氧化物的去除率达不到要求。我公司与中科院某研究所经过3年的研究，上万次的实验，研发成功二氧化氮吸收剂，很好地解决了二氧化氮吸收效率不高的问题。该吸收剂的主要成分为尿素、PH缓冲剂、螯合物等多种物质，并按照严格的配方及配料程序复配而成。反应机理如下：4CO(NH2)2+6NO2=4CO2+7N2+8H2O等离子脱硫脱硝技术简介2023/2/5等离子脱硫脱硝20等离子脱硝技术

若废气中的一氧化氮、二氧化氮摩尔比为1:1，遵从如下的反应机理：2OH-+NO+NO2→2NO2-+H2O2NO2-+(NH2)2CO→2N2+CO2+H2O+2OH-等离子脱硫脱硝技术简介2023/2/5等离子脱硫脱硝21等离子脱硫脱硝技术简介DDBD氧化NO2

吸收塔NO2

吸收剂烟囱除尘脱硫后烟气DDBD脱硝工艺流程简图2023/2/5等离子脱硫脱硝22等离子脱硫脱硝技术优势

1.环保绿色技术：整套工艺无废水、废气、废固体物产生，无氨逃逸现象，是真正的环保绿色技术。

2.不使用催化剂：该工艺不使用催化剂，可以避免使用催化剂产生的一些问题，如：催化剂中毒、堵塞、阻力大、高温反应、危险固废物的污染等。

3.安全：该工艺可以不依赖氨，彻底杜绝了氨使用中的一些安全问题，如液氨泄露引起的中毒、冻伤、爆炸等。

4.效率高：脱硫效率高，脱硝效率高，能够实现稳定达标排放。

5.深度除尘：因为该系统采用的湿法脱硫、湿法脱硝，实现了深度除尘。

6.自动化程度高：可以实现即开即停。2023/2/5等离子脱硫脱硝23等离子脱硫脱硝技术优势7.无需改造锅炉：对锅炉尾部烟气进行处理，不需要进行锅炉改造，保证了锅炉的完整性。

8.现场中试：等离子脱硫脱硝技术可以进行现场中试，效果容易确定，避免了传统工艺只能做数字模拟和工艺模型的不确定性。

9.常温运行：此技术可以在常温下运行，运行温度区间可以在30℃到80℃之间。

10.设备清洗：等离子装置带有内部自动清洗系统，可以对该设备进行干法除尘、水洗、蒸汽洗，能保证设备的长期稳定运行。

11.设备成熟：该技术在VOC治理领域已经得到广泛的应用，装备化已经有6年的运行经验，并且VOC治理工艺的工况更复杂。2023/2/5等离子脱硫脱硝24

12.操作弹性大：等离子体脱硫脱硝技术能够应对锅炉负荷变动导致的污染物浓度增加带来的问题。

13.操作潜力大：等离子体脱硫脱硝技术操作潜力大，只需进行局部改造，就能满足哪怕是再严格的环保要求。

14.市场巨大：电厂锅炉只占所有工业锅炉总量的1/60，电厂锅炉的除尘脱硫脱硝技术已经达到比较高的治理水平，大量中小锅炉对环境污染PM2.5的贡献较大，迫切需要解决此类问题。

15.中小锅炉：该技术面向75t/h以下中小型锅炉，尤其是无法采用其他脱硝技术的链条炉排炉、玻璃窑炉、陶瓷窑炉，以及产生氮氧化物的化工装置。

16.多种污染物控制技术：该技术可以进行多种污染物的协同控制，使用等离子脱汞技术正在与中科院高能物理研究所合作开发中。等离子脱硫脱硝技术优势2023/2/5等离子脱硫脱硝25附件一传统脱硫技术按脱硫反应物干湿状态分为：湿法：石灰石／石灰－石膏湿法、氨洗涤脱硫、海水洗涤脱硫等干法：炉内喷钙、干式催化脱硫等半干法：喷雾干燥法、炉内喷钙加尾部增湿活化法、烟气循环流化床脱硫法等2023/2/5等离子脱硫脱硝26附件一传统脱硫技术湿法脱硫工艺烟气与含有脱硫剂溶液接触，发生脱硫反应，其脱硫生成物的生成和处理均在湿态下进行。优点：气液反应，脱硫速度快；煤种适应性好；脱硫效率和脱硫剂利用率高，Ca/S＝1时，脱硫率可达90％。缺点：硫后烟气温度低（一般低于露点），需进行烟气再热，否则SO3腐蚀严重；

废水二次污染。2023/2/5等离子脱硫脱硝27基本原理：烟气在吸收塔内同石灰石浆料进行反应，生成亚硫酸钙，再用空气强制氧化得到石膏。石灰石－石膏湿法脱硫应用最广、技术最为成熟且运行最可靠的FGD工艺，占脱硫技术的90%以上，可满足新排放标准。附件一传统脱硫技术2023/2/5等离子脱硫脱硝28石灰石浆液洗涤脱硫系统工艺流程2023/2/5等离子脱硫脱硝29氨法脱硫工艺特点：活性高，脱硫率高，对烟气条件变化的适应性强；脱硫产物为0.2~0.6mm的硫酸铵晶体，可作农用肥料，可满足新排放标准；不产生废水、废渣，能耗低；氨的价格高，氨逃逸会引起环境问题。附件一传统脱硫技术2023/2/5等离子脱硫脱硝30海水脱硫:天然海水通常呈碱性，具有吸收SO2的能力。－典型工艺：挪威ABB的Flakt-Hydro和Bechtel工艺－1998年，深圳西部电厂引进Flakt－Hydro工艺特点：－工艺简单，投资和运行费用低－无需废物和废水处理系统－硫酸盐对海洋环境影响小附件一传统脱硫技术2023/2/5等离子脱硫脱硝31

将脱硫剂浆液在吸收塔内进行雾化，然后与烟气中SO2反应，同时发生传热反应，使雾化液滴不断蒸发干燥，最后脱硫产物以干态沉在塔底或随烟气离开。干法/半干法脱硫技术喷雾干燥法脱硫技术：炉内喷钙尾部增湿技术LIFAC：

保留炉内喷钙的脱硫系统，在尾部烟道增设一个独立的活化反应器，将炉内未反应完的CaO通过雾化水进行活化后再次脱出烟气中的SO2。附件一传统脱硫技术2023/2/5等离子脱硫脱硝32

干法/半干法脱硫工艺优点：投资费用低，对低硫煤可满足排放标准设备不易腐蚀、结垢耗能低缺点：脱硫副产物利用不成熟脱硫效率低附件一传统脱硫技术2023/2/5等离子脱硫脱硝33半干半湿法脱硫技术:中国环境科学研究院在国家“九五”科技攻关项目、国家“863”计划、中央环保专项资金等项目的支持下，开发了一种半干半湿法脱硫技术。附件一传统脱硫技术2023/2/5等离子脱硫脱硝34

蒸汽输送氧化技术：水蒸汽与石灰反应生成强碱性的消石灰，氧化亚硫酸盐；采用烟气自动补偿装置，实现脱硫效率与锅炉工况变化的良好匹配性和稳定性；采用锅炉废水进行增湿降温Ca/S≤1.3时，脱硫效率稳定在85%-90%。半干半湿法脱硫技术主要特点：附件一传统脱硫技术2023/2/5等离子脱硫脱硝35

在燃烧过程中抑制NOx生成，即低氮燃烧技术。炉内脱硝:烟气脱硝:

干法烟气脱硝：用气态反应剂使烟气中的NOx还原为N2和H2O，主要有选择性催化还原法（SCR）、选择性非催化还原法（SNCR）等。湿法烟气脱硝：将不溶于水的NO氧化为NO2，然后再用水或其他吸收剂进行吸收脱除。附件二传统脱硝技术2023/2/5等离子脱硫脱硝36低氮燃烧技术NOx产生机理:热力型NOx：（空气中的氮气N2被氧化而成NO）；温度高于1500℃的高温区。快速型NOx：碳氢类燃料在过量空气系数<1的富燃料条件下，在火焰面内快速生成的NOx；一般低于总NOx的10%。燃料型NOx：煤燃烧过程NOx生成的主要来源，约占总的NOx生成量的80%-90%。低氮燃烧技术原理：

通过改进燃烧条件（如采用燃料分级技术、燃料再燃、烟气循环等）来控制燃烧关键参数，抑制氮氧化物的生成达到减少排放的技术。2023/2/5等离子脱硫脱硝37低氮燃烧技术减少燃料周围的氧浓度。包括：减少炉内过剩空气系数，以减少炉内空气总量；或减少一次风量和减少挥发分燃烬前燃料与二次风的掺混，以降低着火区段的氧浓度；在氧浓度较少的条件下，使燃料中的N不易生成NOx，而且使生成的NOx经过均相或多相反应而被还原分解；在过剩空气的条件下，降低温度峰值，以减少热力NOx，如采用降低热风温度和烟气再循环等；主要途径:2023/2/5等离子脱硫脱硝38燃料分级燃烧：2023/2/5等离子脱硫脱硝39空气分级及烟气再循环：2023/2/5等离子脱硫脱硝40几种低氮燃烧技术脱氮效果比较低氮燃烧技术分段燃烧烟气再循环烟气再循环+空气分级法水/水蒸汽注入法/低空气预热法低过剩空气法NOx去除率（%）10-353-510-603-55-102023/2/5等离子脱硫脱硝41

用氨(NH3)作为还原剂，在催化剂的存在下，将烟气中的NOx还原成N2，脱除率可达到80%-90%。选择性催化还原法(SCR法)2023/2/5等离子脱硫脱硝42脱硝效率高无副产物不形成二次污染装置结构简单、运行可靠便于维护和操作等SCR反应器易出现催化剂中毒活性下降、堵塞设备投资与运行费用较高优点:缺点:2023/2/5等离子脱硫脱硝43选择性非催化还原法(SNCR)在不采用催化剂的条件下，将氨作为还原剂还原NOx的反应只能在950~1100℃这一温度范围内进行，因此需将氨气喷射注入炉膛出口区域相应温度范围内的烟气中，将NOx还原为N2利H2O。2023/2/5等离子脱硫脱硝44无需采用催化反应器，投资小。

NOX的脱除率不高；氨消耗量大，运行费用高；对反应所处的温度范围敏感；优点：缺点：2023/2/5等离子脱硫脱硝45选择性非催化脱硝法(SSNCR技术)通过中国环科院专有技术分解尿素为NH3和HCN，常规为NH3和CO；1mol尿素还原2.5mol的NO，而常规SNCR脱氮1mol尿素则还原2.0mol的NO，提高了尿素的利用率和脱氮效率，降低运行费用，脱硝效率达60%已在85t/h、145t/h得到应用；获得2011年环保科技进步二等奖。2023/2/5等离子脱硫脱硝4647湿法烟气脱硝技术

湿法脱氮的工艺过程包括氧化和吸收，因此，必须设置烟气氧化、洗涤和吸收装置，工艺系统比较复杂。几种湿法烟气脱硝技术比较处理方法技术要点主要特点应用情况气相氧化臭氧等气相氧化NO脱硝效率高，臭氧费用高工业中试，脱硝效率80-95%液相氧化液相氧化剂氧化NO成本高，设备要求高，废液处理困难有工业应用，脱硝效率75-90%还原吸收液相还原NO吸收剂成本高，NOx的氧化度大工业中试，脱硝率30-40％

络合吸收Fe-EDTA等络合吸收NO配位剂损失大，成本高，废液难以处理工业中试，脱硝效率60-70%2023/2/5等离子脱硫脱硝4748LoTOx工艺：

美国的BOC公司推出，采用臭氧作为氧化剂，NOx浓度800ppm,脱硝效率80-95%。2023/2/5等离子脱硫脱硝4849PhoSNOX法：

美国劳伦斯伯克利国家实验室开发，吸收液：含CaCO3的黄磷乳浊液。

应用实例：美国电力公司，375MW燃煤电厂锅炉。NOx去除率为75%～90%，达到NOx排放浓度50ppm。2023/2/5等离子脱硫脱硝4950烟气多污染物协同控制技术

烟气联合脱硫、脱氮是近年来国内外竞相研制和开发的新型烟气净化工艺，它的技术和经济性明显优于单独脱硫和单独脱氮技术，因此，是一种更有发展前途和推广价值的新一代烟气净化技术。★电子束氨法烟气辐照脱硫、脱氮工艺；★活性炭联合脱硫、脱氮技术；★SNRB（SOx-NOx-Rox-Box）技术；★资源型烟气多污染物协同控制技术。一些典型的多污染物协同控制技术：2023/2/5等离子脱硫脱硝50电子束烟气辐照脱硫、脱氮工艺电子束辐照氨法烟气脱疏、脱氮技术是一种无排水型干式排烟处理技术，始于20世纪70年代。该技术通过向锅炉排烟照射电子束和喷人氨气，能够同时除去排烟中含有的硫氧化物(SO2)、氮氧比物(NOx)，可分别达到90％和80％的脱除效率。2023/2/5等离子脱硫脱硝51电子束烟气辐照脱硫、脱氮工艺烟气在电子加速器产生的电子束辐照下将呈现非平衡等离子体状态，烟气中的H2O和O2被裂解成强氧化性的过氧化物(HO，HO2)和原子态氧(O)等活性自由基SO2及NOx在这些自由基的作用下，在极短的时间内被氧化，并与水生成中间产物硫酸(H2SO4)和硝酸(HNO3)硫酸与硝酸和共存的氨进行中和反应，生成粉状微粒，即硫酸铵[(NH4)2SO4]，和硝酸铵(NH4NO3)的混合粉体。反应机理：2023/2/5等离子脱硫脱硝52优点：脱除效率高，适合处理高浓度SO2和NOx的烟气，对烟气条件的变化和锅炉负荷变动的适应性较强。干式处理工艺，不需要排水处理装置，不存在腐蚀问题。所产生的副产品可以直接作为化肥使用，不产生废弃物。缺点：厂用电率高，对于大型火电机组，烟气净化装置运行的电力消耗大致为机组发电功率的2.5％左右。电子束装置运行时需采取防护措施，以防止对人体造成损害。2023/2/5等离子脱硫脱硝53活性炭联合脱硫、脱氮技术

活性炭联合脱硫、脱氮工艺主要由吸附、解吸与硫回收三部分组成。吸附器内分为上下两级炭床，第一级炭床的作用是脱除SO2，烟气流经第二级炭床时，再喷入氨除去NOx，净化后的烟气由烟囱排至大气。2023/2/5等离子脱硫脱硝54◆可以达到较高的脱除率，SO2的脱除率可达98%；◆可同时脱除烟气中的重金属、二恶英等污染物；◆脱除产物可有效利用，无废水处理问题，不会对环境造成二次污染；◆基本不存在系统腐蚀问题；◆无需烟气再加热。◆尽管大部分活性炭可以再生利用，但由于采用移动床装置，活性炭消耗量较大；优点：缺点：2023/2/5等离子脱硫脱硝55SNRB（SOx-NOx-Rox-Box）工艺美国CCT计划示范第二期项目脱硫率80%；脱硝率90%；除尘效率>99%2023/2/5等离子脱硫脱硝56资源回收型多污染物协同控制技术

中国环境科学研究院在国家“863”计划等项目的支持下，开发了基于氨法脱硫工艺的资源回收型多污染物协同控制技术。开发思路：

根据NO可与NO2化合成溶于氨水等碱性溶液的N2O3的原理，通过将现有成熟的制硝酸工艺和氨法脱硫工艺结合，根据烟气中NO的含量向烟气中配比等量的NO2,在氨法吸收工艺中将NOx、SO2等协同去除，该技术生成的副产物为硫酸铵、硝酸铵、氯铵等农用化肥。