脱硫脱硝

烟气脱硫脱硝一体化技术的现状与展望

摘要：介绍了烟气脱硫脱硝的机理和技术现状，在对炭基材料法、臭氧氧化法、电子束法等烟气脱硫脱硝技术分析的基础上，指出烟气脱硫脱硝一体化技术具有较好的经济、环境和社会效益，是一种适合我国的烟气净化技术，但仍需要进一步的研究和开发。

关键词：烟气；脱硫；脱硝；脱硫脱硝一体化

Present Situation and Prospect of Flue Gas Simultaneous Desulfurization and Denitrification

Abstract:In this paper, the principal， process and application status of flue gas desulfurization， denitrification were reviewed. Based on the analysis of the simultaneous desulfurization and denitrification technologies， it is concluded that flue gas simultaneous desulfurization and denitrification has good economic，environmental and social benefits， which is in line with China’s national conditions and has broad application prospects. However， further research and development work is also needed.

Keywords：flue gas；desulphurization；denitrification；simultaneous desulfurization and denitrification

化石燃料燃烧过程会排放含有SO2、氮氧化物（NOX）等酸性气体，它们是大气污染的主要成分，也是形成酸雨和光化学烟雾的主要物质。目前最有效且最常用的脱硫脱硝方法为燃烧后即烟气脱硫脱硝。国内燃煤电厂烟气脱硫技术种类繁多，具有代表性的有石灰石———石膏法、旋转喷雾干燥法、简易湿法、湿式氨法、电子束法等。而对脱硝，我国的燃煤电厂大多采用低NOX燃烧技术，国外则应用选择性催化还原（SCR）技术相对较多。目前采用的脱硫脱硝单独处理的技术存在不少问题，如石灰石———石膏法脱硫率只有90%，生成的大量硫酸盐难于处理；SCR 法以NH3为还原气，存在运输困难、二次污染及工艺复杂等问题。因此，怎样保留甚至提升单一脱硫脱氮技术的优点并开发能同时脱硫脱硝的技术即脱硫脱硝一体化技术成为近年来研究的热点。2003 年《火电厂大气污染物排放标准》（GB13223－2003）的颁布，对NOX排放的控制更为严格，脱硫脱硝一体化技术正受到各国的日益重视。介绍了国内外脱硫脱硝一体化技术的研究现状，并结合我国国情分析了烟气脱硫脱硝一体化

技术的发展方向。

1 脱硫脱硝机理

一体化工艺将脱硫脱硝技术合并在同一套工艺流程中进行，不仅实现同时脱硫脱硝的目的，还可节省操作费用、降低投资成本并减少废物产生。迄今为止，达到工业应用规模一体化的技术主要有炭基材料法、臭氧氧化法、电子束照射法、脉冲电晕法、金属氧化物催化法等。这些技术采用的方法是把气态污染物中的硫和氮经过一系列化学反应转化为较稳定形态，如硫酸盐和硝酸盐进而工业利用。

2 脱硫脱硝一体化技术研究现状

烟气脱硫脱硝一体化技术是在烟气脱硫技术基础上发展起来的。与单独的脱硫或脱硝工艺相

比，在一个系统内同时脱硫脱氮的工艺具有优越性，可以减少系统复杂性、提高运行性能以及降低运行成本。

2.1 炭基材料法

炭基材料具有独特的空隙结构和表面活性官能团，化学性质稳定，耐酸耐碱，并可再生利用，是一种性能优良的吸附剂和催化剂。目前炭基材料可分为活性炭、活性焦、活性炭纤维和活性半焦4 类。用活性焦脱硫脱氮的BF 工艺是由德国Bergbau-Forschung 开发的。该工艺的主体设备是一个类似于吸附塔的活性焦流化床吸附器，在吸附器内，烟气中的SO2被氧化成SO3，并溶于水中，产生稀硫酸气溶胶，随后由活性焦吸附。吸附有SO2的活性焦进

入脱吸器加热再生，再生后的SO2气体可以通过克劳斯反应回收硫，再生后的活性炭可以重复使用。活性炭吸附法除能脱除烟气中SO2、NOX外，对烟尘粒子、汞、二恶英、呋喃、重金属、挥发性有机物及其他微量元素也有很好的去除作用［1］。相比于传统脱除技术，炭基材料法脱硫脱硝技术其具有投资省、工艺简单、占地面积小等特点，是一种同时实现脱硫脱硝的新工艺。

2.2 臭氧氧化法

SO2和NO 的氧化是脱硫脱硝一体化技术最重要的一步。开展臭氧氧化同时脱除锅炉烟气多种污染物的研究是切实可行的。2003 年，BOC 公司对于臭氧氧化过程进行了部分研究。王智化等采用敏感度分析法对NOX的臭氧氧化进程进行分析，发现臭氧量对NOX的形成有重要影响。魏林生等通过气液固平衡理论对石灰石浆液吸收SO2和NOX特性分析，结果表明，烟气中CO2对SO2和NOX吸收的影响可以忽略，并计算出了不同情况下

的最佳气液比。

2.3 电子束法

电子束照射法，是20 世纪70 年代发展起来的一种利用电子束（电子能量为800 keV～1 MeV）照射烟气，将烟气中的SO2和NOX脱除并最终转化成硫酸铵和硝酸铵的烟气脱除技术，其对烟气条件有较好的适应性，副产品可以用作化肥。电子束照射法使烟气脱除过程中的氧化过程所需的能量大大减少，可以降低氧化反应的条件，而且反应以后不产生废水、废渣，在燃煤含硫量为0.18%～3.15%时，其脱硫率与脱硝率分别在80%和18%以上。

2.4 脉冲电晕法

脉冲电晕法是在放电两极加上高电压，使电极附近气体介质被局部击穿产生的放电现象，从而获得非热平衡等离子体。非热平衡等离子体内部存在大量的高能活性粒子，可以促进一些在普通条件下难以进行的化学反应，使烟气污染物的脱除过程得以实现，近年来该技术已取得很大的进展。赵君科等对某烟气处理量为12 000～20 000 Nm/Ph 的脉冲电晕等离子体烟气脱硫脱硝中试装置作了研究，试验表明，当能耗低于5 Wh/Nm3，SO2和NOX的脱除率分别达85%和50%以上。

2.5 金属氧化物催化法

金属氧化物催化法是在金属氧化物催化剂作用下的烟气脱硫脱硝工艺，已有催化剂包括CuO、Al2O3等，新的催化剂也在不断试验中。梁均方等对催化一体化脱硫脱硝的SnO2-TiO2 的升温还原和脱附过程作了研究，SnO2、TiO2单独作用没有催化活性，但它们组合成固溶体而具有活性表明两者具有协同效应。徐云龙等［10］研究了V2O5/TiO2在同时脱除烟气中的SO2和NOX的性能，结果表明，V2O5/TiO2催化剂可以提高脱硫脱硝活性，脱硫率高但脱硝率稍低，最佳还原温度为700 ℃。

2.6 金属螯合物法

金属螯合物在脱硫脱硝技术中也得到了应用。赵毅等以粉煤灰、石灰、添加剂为原料，采用干法工艺制备了具有氧化能力的高活性吸收剂在Ca/（S+N）克分子比为1.2 时，脱硫率达到84%，脱硝率达到61%。金属螯合物工艺的一个较大缺点是螯合物的循环利用比较困难，因为在反应中螯合物会有损失，造成运行费用很高。

2.7 氯酸氧化法

氯酸氧化工艺是一种湿式工艺，可同时脱硫脱氮，脱硫率可达98%，脱氮率达95%以上。氯酸通常由氯酸钠电解得到，用于氧化NO 和SO2，该过程在氧化塔中进行；后续工艺采用Na2S 和NaOH 来吸收残余的酸性气体，吸收过程在碱式吸收塔中完成。采用强氧化剂脱硫