燃煤电厂烟气脱硫脱硝专用型活性炭相关资料

燃煤电厂烟气脱硫脱硝专用型活性炭相关资料（之一）

(2009-12-07 22:14:07)

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一. 项目提出的背景

1、日趋严重的环境问题及其与燃煤发电技术的关系

目前我们生存的地球面临三大环境问题：—是由于CO2和CH4引起的“温室效应”导致气候持续变暖；二是由于SO2和NOx的过度排放引起的酸雨频发；三是NOx与HC类化合物引起的臭氧层消失危机。这三大环境问题均与燃煤发电技术密切相关。

化石类燃料燃烧产出的CO2、NOx、SO2及粉尘分别占大气污染物排放总量的99%，99%，91%和90%；在我国，燃煤产生的NOx、SO2和粉尘分别占大气中各污染物总量的67%，87%和79%。统计数据显示，我国1988年燃煤锅炉的NOx排量达132～177万吨，1989年国内5万千瓦以上的燃煤电厂SO2排量达420万吨(占全部排量的27%)【1】。

从1980年到1996年，我国燃煤电厂的装机容量和燃煤消耗量分别增加3.27倍和2.8倍，SO2的排放总量以100万吨／年的速度递增,原因是脱硫技术进展缓慢且投资过大〔2〕。

1999年全国煤炭产量为11.5亿吨,主要用于发电、工业锅炉、冶金、建材、化工及民用等方面，以平均含硫1.25%，其中可转化成气相含硫化合物的比例以83.5%计，则当年因燃煤排放的SO2总量高达2400万吨，造成的经济损失约160亿元，同时威胁着12亿人口的身体健康和16亿亩耕地的正常耕作。而SO2排放较为集中的就是电厂的燃煤锅炉〔3〕。

自然界SO2的正常浓度为0.0001～0.001ppm,超出此范围即会引发酸雨，1999年进行的城市酸雨发生情况调查结果表明，全国81.6%的大中型城市均发生酸雨现象，且62.3%的城市环境中空气SO2年平均浓度超过国家二级排放标准，年均降水pH<5.6的地区已达国土总面积的40%左右，降水pH≤4.5的国土面积达17%,华东、华中及华南各大区酸雨频率高达90%以上，部分地区已恶化至“十场雨十场酸”的地步〔4〕。

煤电占全国发电总容量的80%以上,2000年总发电量达1200～1300GWh,装机容量250～270GW,煤耗达5亿吨,占当年全国煤炭总耗量的37.6%, SO2排量1140万吨,占我国当年SO2总排量的44%〔5〕。

由以上列举的资料数据可知，燃煤电厂烟道气排放的SO2、NOx是我国大气环境污染的主要源头，且我国乃至全世界面临的环境问题均与燃煤发电技术有密切的关联关系。

更为严重的是，经历了2003年和2004年两个年度史无前例的“电荒”之后，国内的燃煤电厂新建及扩建的装机容量将于2006年～2008年迎来高峰期，届时我们面临的环境问题将更为严峻。

2、燃煤电厂烟道气污染物排放治理技术的进展趋势分析

热电厂烟道气的主要污染物成分有SOx(包括SO和SO2)、NOx和粉尘，近年来将CO2

亦归属于污染物范畴。目前治理技术最成熟的为粉尘和SOx的脱除技术，而NOx和CO2

的脱除在日本、美国和德国已有成熟技术，而在我国尚处于探索阶段。下面将与本项目有关的SOx和NOx的脱除技术分别予以介绍。

(1)烟道气脱硫技术的类型及进展情况

烟道气脱硫技术大致可分为四种工艺类型。

一、用各种液相或固相物料吸附或吸收SOx的工艺技术。此类工艺应用最广，亦最为成熟。又可细分为湿法(脱硫剂和脱硫产物均为液体)、干法(脱硫剂和脱硫产物均为固体)、半湿法(脱硫剂为液体，产物为固体)和半干法(脱硫剂为固体，产物为液体)四种类型〔4〕。典型的湿法脱硫技术有碱法、双碱法(钠∕钙法)、魏尔曼—洛德法(即亚硫酸盐法)、碳酸钠水溶液法等；典型的干法脱硫技术有氧化镁法、氧化锌法、活性炭吸附法、负载金属的活性炭吸

收∕催化转化法、氧化铁法和氧化钙法等；典型的半湿法脱硫技术有柠檬酸盐法、稀酸法、催化-IFP-CEC氨洗涤法、氨水吸收法等；典型的半干法脱硫技术有用水洗涤再生的活性炭吸附法、载碱性金属氧化物的炭吸收法等〔6〕。

二、将SO2氧化成酸酐进而生成酸的脱硫工艺技术。有氧化镁法和氧化锌法、湿壁塔电解池法、特种气体扩散电极电化学法等〔7〕〔8〕。

三、在烟气中将SO2还原为单质硫的脱硫工艺技术。有柠檬酸盐法、负载型Sm2O3蜂窝状催化剂法、CO还原法等〔9〕。

四、物理法烟气脱硫技术。如荷电干式吸收剂喷射除尘脱硫工艺(由美国Alanco环境资源公司开发并应用)、低温等离子体烟气除尘脱硫一体化装置技术、电子束辐照烟气脱硫脱硝技术等〔2〕〔10〕。

上述所有烟气脱硫技术中，已得以广泛应用的成熟工艺有碱石灰法、氧化镁法、活性炭吸附一再生法等，其它技术尚处于实验室或工业侧线试验阶段。

(2)烟道气脱硝技术的类型及进展情况

单独的烟气脱硝技术除少数几种已进行过工业性试验之外，大多尚处于实验室研究阶段。已进行过工业性试验的脱硝技术有电子束辐照技术(实验场地在四川绵阳科学城热电厂)〔10〕和等离子体技术(在成都热电厂试验)〔2〕两种，效果较好，但运行成本过高，推广乏力。

尚处于实验室研究阶段的烟气脱硝技术有专用碳质吸附剂技术〔11〕、氧缺位磁铁矿化学还原法〔12〕、Fe-ZSM-5∕Reney Fe复合催化剂定向还原法〔13〕、电化学法〔7〕等。

总体来说，单独的烟气脱硝技术都不成熟，尚无工业化应用的可能性。

(3)脱硫脱硝一体化技术类型及进展

烟道气的脱硫脱硝一体化技术有以下几种。

一、电化学法。如用铈离子盐类做电解液的媒质电解气化法脱SO2∕NOx技术〔7〕。尚处于实验室研究阶段。

二、改良型电子束辐照技术。已进入工业试验阶段，尚存在许多技术问题，运行成本过高〔10〕。

三、负载过渡金属氧化物的活性炭催化吸收技术。已进入工业试验阶段，催化剂复活技术尚未过关〔14〕。

四、活性炭干法脱硫脱硝技术。系由德国的BF(Bergbau-Forschung)公司于1960年代研究开发成功〔15〕，1982年与日本三井矿山株式会社合作开发了MMC-BF工艺〔16〕。另一种说法是由日本住友重机械株式会社于1976～1984年率先提出并完成研究工作〔17〕。经过不断完善及其它公司的陆续加盟，目前已演变成MMC-BF工艺、GE-Mitsui-BF工艺、住友TOX-FREE工艺等几种型式，且在美国、日本和德国已有数套工业装置运行，从1987年商业化运行成功至今已有18年历史了，是目前最成熟的脱硫脱硝一体化技术。

综上所述，从技术角度来看，单纯的烟气脱硫技术已相当成熟，单纯的烟气脱硝技术尚无成功的先例，而烟气脱硫脱硝一体化技术只有活性炭干法脱硫脱硝技术已成熟化并且得以商业化运行至今。从发展趋势来看，脱硫脱硝一体化技术才是我国燃煤电厂烟道气治理的最终方向和唯一方向，只有走这一技术途径才能有效降低酸雨的发生频率，进而保护我们的生存环境。

3、活性炭干法脱硫脱硝技术简介〔15〕〔16〕〔18〕

该技术系以高机械强度、低表面积的特制活性炭（亦称为活性焦）为吸附剂对烟道气进行脱硫、脱硝及气机有毒物脱除的多级处理工艺系统，MMC-BF和GE-Mitsui-BF工艺的核心处理系统由三个单元组成——吸附；活性炭再生；副产物回收。

(1)吸附单元。由两部分组成(上、下两段)，上段为脱硝塔，下段为脱硫塔，活性炭由上向