【《烟气脱硫脱硝技术研究文献综述》4200字】

烟气脱硫脱硝技术研究文献综述烟气脱硫技术我国目前的烟气脱硫法按脱硫工艺技术主要分类可以大致分为三类：干法烟气脱硫、半干法烟气脱硫和湿式烟气脱硫。在这其中湿式脱硫技术的脱硫效率高、运行稳定，它是当前世界应用最多的湿法脱硫技术，约为目前全球湿法脱硫总烟气容量的85%左右。（1）石灰石-石膏法烟气脱硫技术石灰石-石膏石技术是当今国内应用最为广泛、技术最为成熟的湿式烟气净化脱硫处理技术。该脱硫技术主要是在烟气脱硫塔中用一定含量浓度的石灰石或者大量石灰烟气浆液作为烟气脱硫吸收剂，与大量烟气充分紧密接触后可发生脱硫反应并再吸收大量烟气中的SO2后反应生成脱硫石膏的一种高效脱硫处理技术。石灰石-石膏法处理的化学反应氧化过程一般可以大致分为生物吸收和化学氧化两个反应过程REF_Ref22114\r[10]。吸收：SO2+H2O→H2SO3(2-1)H2SO3+CaCO3→CaSO3+H2O+CO2(2-2)氧化：CaSO3+1/2O2→CaSO4(2-3)总反应：SO2+1/2O2+2H2O+CaCO3→CaSO4·2H2O+CO2(2-4)石灰石-石膏法此方法在脱硫处理工艺中的脱硫处理效率一般可高达95%以上，有着吸收剂使用成本低、运行安全可靠、脱硫后的副产物较少便于回收综合利用等优点。但是也会存在前期设备的使用占地面积大，前期设备投资大和运行后期费用较大，设备容易出现结垢、堵塞等一些缺点。（2）双碱法烟气脱硫技术双碱法烟气脱硫制备工艺工作原理主要是首先在烟气脱硫中SO2被钠碱少、设备不易发生烟气脱硫堵塞。但是由于这些Na2SO3会被迅速加热氧化并且会形成再生困难的Na2SO4，所以我们需要不断向系统内部供应补充新鲜的吸收液REF_Ref21369\r[9]。（3）海水脱硫技术海水湿法脱硫工艺发电是一种当今的新型湿法海水脱硫发电工艺，主要特点是由于利用远洋海水脱硫进行湿法脱硫，由于吸收脱硫剂量的成本很低，且同时能有效节约较多的沿海淡水脱硫资源，工艺简单，运行周期费用低，不存在脱硫副产物难以充分利用的安全问题，更加的适合广泛应用于沿海的发电厂REF_Ref22336\r[12]。喷雾干燥法烟气脱硫技术喷雾干燥法主要是采用干法喷雾脱硫，其工作原理主要是将一定含量浓度的石灰石脱硫浆液进行雾化后将其形成的絮状雾滴与存在高温下的烟气在脱硫吸收塔内充分紧密接触后并发生复杂的有机化学反应后再吸收高温烟气中的SO2，生成干燥的硫磷灰石残渣。其中吸收化学反应为：Ca(OH)2(s)+SO2(g)+H2O(g)→CaSO3·2H2O(s)(2-5)CaSO3·2H2O(s)+1/2O2(g)→CaSO4·2H2O(s)(2-6)喷雾干燥的方法整个的过程较为简单,系统的内部综合维护运行管理费用较低，脱硫效率能达到75%以上，并且不产生脱硫废水REF_Ref21369\r[9]。烟气脱硝技术我国目前广泛采用脱硝吸收还原技术主要类型目前有五种，即选择性催化还原法、选择性非催化还原法、吸附法、电子束法、氧化吸收法等。选择性催化还原法脱硝（SCR）NOX还原成N2和H2O的一种技术应用过程。主要机理化学反应发生如下列反应方程式(2-7)和(2-8)所示：4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O(2-7)6NO2+8NH3→7N2+12H2O(2-8)目前采用的SCR烟气脱硝脱硫技术是我国火电厂民用烟气低硫脱硝燃烧技术中目前应用最广泛、最成熟的一种新型烟气低硫脱硝燃烧技术，在电厂烟气脱硝温度为300~400℃时，其烟气脱硝燃烧效率一般能到80%~90%，且系统运行稳定可靠。但同时也仍然存在一些技术缺陷，如其在投资前和运行初期费用较高，尤其是还原催化剂价格昂贵，而且对提高烟气释放温度也需要有较高技术要求，还原剂NH3容易出现烟气逃逸反应造成二次烟气污染等REF_Ref22447\r[13]。选择性非催化还原法脱硝（SNCR）主要化学反应式如(2-9)所示：4NH3+6NO→5N2+6H2O(2-9)用尿素作为反应物质时，化学反应方程式如(2-10)所示。(NH2)2CO+2NO+1/2O2→2N2+CO2+2H2O(2-10)SNCR脱硝系统的工艺流程如图2-3所示。图2-3SNCR脱硝系统流程图SNCR脱硝脱硫工艺无需任何催化剂，投资少和费用少，系统简单。但其中的缺点主要是NOX的还原脱除反应效率相对较低，通常在30%~60%左右；还原反应剂在温度上的要求相对较高；还原脱除剂的消耗量大；反应操作条件要求高，脱除剂的效率与反应操作要求条件间的相关性较大REF_Ref22447\r[13]。氧化吸收脱硝技术由于燃煤气和烟气释放的NOX中主要为NO，而NO难以溶于浓氨水或其他碱性有机溶液，高价态的NOX相对于NO来说具有更高的溶解度，因此我们可以通过选择合适的有机氧化剂将NO进行氧化而形成处于高价态的NOX进而将其吸收或者脱除。常用的无机和有机氧化剂种类有NaClO2、O3、KMnO4、H2O2、Fe(=2\*ROMANII)EDTA等。①臭氧氧化吸收法臭氧的化学氧化反应能力极强，仅仅相次于氧和氟，此外氧化产物为中性氧气，无二次污染，是一种清洁的化学氧化剂。臭氧的脱硫和脱硝的工作原理主要是利用臭氧将含在烟气中难分解溶于油或水的NO和硫氧化物氧化后生成易分解的NO2等多种高价态的硫氮氧化物REF_Ref22741\r[14]。然后在氧化洗涤塔内可使氮氧化物和碱液之间发生氧化反应，从而可以达到去硫脱硝的主要目的REF_Ref22884\r[15]。O3和NO之间的关键反应如下：NO+O3→NO2+O2(2-11)NO2+O3→NO3+O2(2-12)NO3+NO2→N2O5(2-13)NO+O+M→NO2+M(2-14)NO2+O→NO3(2-15)臭氧脱硝氧化法烟气脱硝脱除技术对烟气中的温度控制要求不高，适合于烧结过程烟气中所有氮氧化物的直接脱除；且臭氧脱硝脱除效率相对较高，可以直接达到90%以上，同时不会直接引起二次大气污染；通过臭氧氧化脱硝的液相氧化副产物仍然是一种潜在的自然资源，很快就可能可以获得一定的商业应用经济价值REF_Ref23031\r[16]。②高锰酸钾氧化吸收法KMnO4是一种细长的黑紫色倒三棱形针状颗粒或白色结晶，具有较强的氧化性。通常与其他碱性化学物质联合进行烟气脱硝，有许多研究人员学者认为可以采用溶于KMnO4/NaOH的溶液直接吸收少量烟气中的NOX来脱硝，主要可以发生如下列反应式(2-16)~(2-19)所示的化学反应。研究的结果表明，KMnO4/NaOH能够有效获得良好的烟气脱除效率REF_Ref21369\r[9]。在强碱性溶液中：NO+MnO4-+2OH-→NO2-+MnO42-+H2O(2-16)在弱碱性及中性溶液中：NO2-+2MnO4-+2OH-→NO3-+2MnO42-+H2O(2-17)3NO2-+2MnO4-+H2O→3NO3-+2MnO2+2OH-(2-18)NO+MnO4-→NO3-+MnO2(2-19)亚氯酸钠氧化-湿式镁法协同脱除技术现阶段对于我国大型火电厂的使用主流的烟气脱硝脱硫工艺主要是采用SCR方法。但对于烧结后的烟气而言，其烟气脱硝成分复杂且其对烟温要求较低，如果将SCR等方法直接应用于烟气脱硝时，脱除硝的效率将可能会因此受到很大的程度限制REF_Ref21369\r[9]。烟气气体中的NOX90%以上以NO的气体形式存在，NO的气体溶解度很低，几乎不被浓氨水或其他碱液直接吸收。通常，采用有机氧化剂将NO氧化转变为一种水溶性较好的NO2再对其进行吸收。其中亚氯酸钠氧化剂在硝化物氧化中可起到非常良好的氧化效果。在目前许多新型湿法脱硫技术工艺中，石灰石-石膏石法已发展成为所有烟气净化脱硫工艺技术中目前应用最为广泛、技术最为成熟的一种脱硫工艺技术。此外，近年来镁法湿式脱硫过程工艺也已经得到广泛应用，与钙法脱硫相比较镁法湿式脱硫工艺过程由于氯化镁的硫原子量低、反应活性高，且相比而言，亚氯酸钠氧化-湿式镁法协同脱除技术具有显著的优势。因其原料广泛、不易结垢、协同脱除效率高等原因得到广泛的应用REF_Ref23142\r[17]。（1）亚氯酸钠氧化吸收法NaClO2是一种具有强烈氧化性的一类白色微小颗粒状结晶体或颗粒，在高度酸性环境条件下，NaClO2具有较强的氧化吸收能力，能将NO气体氧化并形成NO2进而对其进行氧化吸收，可以达到同时脱除NO和NO2的氧化目的。主要反应方程式如(2-20)和(2-21)所示。2NO+ClO2-+H+→2NO2+HCl(2-20)12NO2+3ClO2-+3H++6H2O→12HNO3+3HCl(2-21)NaClO2氧化剂协同吸收脱硝关键技术设备简单，对NO的氧化产物吸收氧化率很高；经过烟气氧化后的烟气脱硝氧化产物完全可以和SO2同时在烟气氧化洗涤塔中的碱液进行协同氧化吸收，降低烟气氧化产物脱硝的关键技术设备投资的质量和使用成本；另外我国烟气中绝大多数或相同类型的污染物都完全可以被直接通过NaClO2氧化，实现真正的多种或相同类型的污染物同时协同氧化吸收合并脱除REF_Ref23391\r[18]。（2）湿式镁法脱硫技术①湿式镁法脱硫技术工艺湿式镁法脱硫处理工艺的主要基本原理主要是将MgO经高温熟化后作为制成后的氢氧化镁脱硫浆液REF_Ref26228\r[19]，在湿式脱硫塔内使其与塔中烟气充分紧密接触，达到充分吸收SO2的主要目的，同时将其生成后的亚硫酸镁经其在空气中的强制加热氧化最终反应生成硫酸镁。硫酸镁既可经原料加工后用也可直接作为其他商品加工出售或进行循环经济利用REF_Ref26343\r[20]。该生产工艺的主要化学反应方式如以下方程式(2-22)至(2-26)所示。MgO+H2O→Mg(OH)2(2-22)Mg(OH)2+SO2+5H2O→MgSO3·6H2O(2-23)MgSO3+SO2+H2O→Mg(HSO3)2(2-24)Mg(HSO3)2+Mg(OH)2+10H2O→2MgSO3·6H2O(2-25)MgSO3+1/2O2→MgSO4(2-26)（2）湿式镁法脱硫技术优点采用氧化镁法技术进行氧化脱硫的工艺流程，技术成熟、运行可靠，氧化镁方法脱硫pH平均值在6.0~6.5之间，脱硫工作效率高(效率可高达95%~98%)，装置易于维护，不易堵塞，投资及运行费用低REF_Ref27806\r[21]。项目投运后，SO2排放浓度下降至35mg/m3（标），粉尘排放浓度<10mg/m3（标）REF_Ref27979\r[22]。工艺中的副产品主要成分是六氟无水铝和硫酸镁，经工艺加工后的还可直接作为硫酸镁铝基肥或硫酸镁基肥等建材原料出售或进行循环经济利用，副产物经济价值较高，可以进一步大大降低工艺投资和设备运行维护费用。整套环保脱硫净化装置整体占地面积小，比较适合用户预留环保脱硫装置针对空间较小的中小型民用工业锅炉的进行烟气净化脱硫，具有广阔的应用市场面和应用发展前景REF_Ref27806\r[21]。参考文献闫伯骏，邢奕，路培，苏伟，姜博，崔晓旭．钢铁行业烧结烟气多污染物协同净化技术研究进展［J］．工程科学学报，2018，40(7)：767-775．石磊，李咸伟．烧结烟气综合治理技术现状与展望[A]．中国金属学会（TheChineseSocietyforMetals）、宝钢集团有限公司（BaosteelGroupCoporation）．第十届中国钢铁年会暨第六届宝钢学术年会论文集III[C]．.中国金属学会（TheChineseSocietyforMetals）、宝钢集团有限公司（BaosteelGroupCoporation）：中国金属学会，2015：5．侯长江，田京雷，王倩．臭氧氧化脱硝技术在烧结烟气中的应用［J］．河北冶金．2019(03)．胡沈达，苏伟，邢奕，张振威，周静，王键，夏经亮．O3氧化-湿式镁法同步脱除烧结烟气中NOx和SO2的中试研究［J］．环境工程，2020，38(05)：102-106．KingaSkalskaandJacekS.Mil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