毕业设计-烟气脱硫脱硝一体化技术研究进展

烟气脱硫脱硝一体化技术研究进展

摘要：本文介绍了国内外烟气脱硫脱硝一体化技术的研究进展，分析了各种工艺的基本原理和在应用中存在的问题，对脱硫脱硝一体化的实际应用具有指导意义。

关键词：烟气脱硫脱硝

随着我国经济的快速发展，排放的nox和so2也不断增长。由煤炭燃烧所释放的so2占总排放量的85%，nox占总排放量的60%，二者所引起的酸雨量占总酸雨量的82%。据有关研究指出，我国每年排放 so2造成的经济损失约亿万元，现在每年我国和酸雨污染造成的经济损失约5000亿元，其中每年由nox带来的经济损失高达1100亿元。

自上世纪70年代开始，发达国家在多年烟气so2排放控制技术研究的基础上，开始工业烟气中so2和nox同时脱除的研究。目前，脱硫脱硝一体化技术多处于研究阶段，都没有得到大规模的工业应用。开发技术简单，运行成本低，具有良好运行性能的脱硫脱硝一体化技术将是未来烟气综合治理技术的发展方向。

一、传统烟气脱硫脱硝一体化技术

当今国内外广泛使用的脱硫脱硝一体化技术主要是

wet-fgd+scr/sncr组合技术，就是湿式烟气脱硫和选择性催化还原(scr)或选择性非催化还原(sncr)技术脱硝组合。湿式烟气脱硫常用的是采用石灰或石灰石的钙法，脱硫效率大于90%，其缺点是工

程庞大，初投资和运行费用高，且容易形成二次污染[1]。

选择性催化还原脱硝反应温度为250～450℃时，脱硝率可达70%～90%。该技术成熟可靠，目前在全球范围尤其是发达国家应用广泛，但该工艺设备投资大，需预热处理烟气，催化剂昂贵且使用寿命短，同时存在氨泄漏、设备易腐蚀等问题。选择性非催化还原温度区域为870～1200℃，脱硝率小于50%。缺点是工艺设备投资大，需预热处理烟气，设备易腐蚀等问题。

二、干法烟气脱硫脱硝一体化技术

干法烟气脱硫脱硝一体化技术包括四个方面：固相吸收/再生法、气/固催化同时脱硫脱硝技术、吸收剂喷射法以及高能电子活化氧化法。

（一）固体吸附/再生法

主要有碳质材料吸附法、no×so法、cuo吸附法和pahlman法。

1.碳质材料吸附法

根据吸附材料的不同又可分为活性炭吸附法和活性焦吸附法两种，其脱硫脱硝原理基本相同。活性炭吸附法整个脱硫脱硝工艺流程分两部分：吸附塔和再生塔。而活性焦吸附法只有一个吸附塔，塔分两层，上层脱硝，下层脱硫，活性焦在塔内上下移动，烟气横向流过塔。

该方法的主要优点有：①具有很高的脱硫率(98%)和低温

(100~200℃)条件下较高的脱硝率(80%)；②处理后的烟气排放前不需加热；③不使用水，没有二次污染；④吸附剂来源广泛，不存在

中毒问题，只需补充消耗掉的部分；⑤能去除湿法难去除的so2；

⑥能去除废气中的hf、hcl、砷、汞等污染物，是深度处理技术；

⑦具有除尘功能，出口排尘浓度小于10mg/m3；⑧可以回收副产品，如：高纯硫磺、浓硫酸、液态so2、化学肥料等；⑨建设费用低，运转费用经济，占地面积小[2]。

日本的i. mochida提出了一种新的活性炭纤维脱硫脱硝技术。该技术是将活性炭制成直径20μm左右的纤维状，极大地增大了吸附面积，提高了吸附和催化能力。经过发展，现在该技术脱硫脱硝率可达90%[3]。

近年来有人将活性炭吸附和微波技术结合起来，提出了微波诱导催化还原脱硫脱硝技术。该技术用活性炭作为氮氧化物载体，利用微波能诱导可实现脱硫脱硝率达到90%以上[4]。

2.no×so法

美国的no×so公司在1982年开始进行活性氧化铝吸附法脱硫脱硝技术的研究。该法的吸附剂是以r-氧化铝为载体，用碱或碱成分盐的溶液喷涂载体，然后将浸泡过的吸附剂加热、干燥，去除残余水分而制成。吸附剂吸附饱和后可以再生，再生过程是将吸附饱和的吸附剂送入加热器，在温度600℃左右加热使得nox被释放，然后将nox循环送回锅炉的燃烧器中。在燃烧器中nox的浓度达到一个稳定状态，且形成一个化学平衡。这样就不会再生成nox而只能是n2，从而抑制nox生成。在再生器中加入还原气体，就会产生高浓度的so2、h2s混合气体，利用克劳斯法可以进行硫磺的回收[5]。

3.cuo吸附法

cuo吸附脱硫脱硝工艺法采用cuo/al2o3或cuo/sio2作吸附剂（cuo含量通常在4%-6%）进行脱硫脱硝，整个反应分两步：1）在吸附器中：在300℃～450℃的温度范围内，吸附剂与二氧化硫反应，生成cuso4；由于cuo和生成的cuso4对nh3还原氮氧化物有很高的催化活性，结合scr法进行脱硝。2）在再生器中：吸附剂吸收饱和后生成的cuso4被送到再生器中再生，再生过程一般用h2或ch4对cuso4进行还原，再生出的二氧化硫可通过claus装置进行回收制酸；还原得到的金属铜或cu2s在吸附剂处理器中用烟气或空气氧化成cuo，生成的cuo又重新用于吸收还原过程。该工艺能达到90%以上的二氧化硫脱除率和75%～80%的氮氧化物脱除率[6、7]。

cuo吸附法反应温度要求高，需加热装置，并且吸附剂的制各成本较高。近年来随着研究的进展，出现了将活性焦/炭(ac)与cuo

结合的方法。二者结合后可制各出活性温度适宜的催化吸收剂，克服了ac使用温度偏低和cuo/al2o3活性温度偏高的缺点。刘守军[8]等人研究了用cuo/ac低温脱除烟气中的so2和nox，新型cuo/ac 催化剂在烟气温度120～250℃下，具有较高的脱硫和脱硝活性，明显高于同温下ac和cuo/al2o3的脱除活性。

4.pahlman法

美国enviroscrub technologies公司开发了一种新工艺—pahlman工艺[9]，采用一步法干式洗涤，可脱除烟气中99%以上的

硫氧化物，并可选择性地或同时除去99%的氮氧化物，排放尾气完全符合环境标准。由于它采用无机化合物作吸收剂，而不是传统工艺中的氨，因此其副产物是可回收的硝酸盐和硫酸盐，而不是需要堆埋的污染环境的石膏副产物。该工艺适用于以天然气或煤为燃料的发电厂，目前仍在实验阶段，未见诸工业应用。

（二）气/固催化同时脱硫脱硝技术

此类工艺使用催化剂降低反应活化能，促进二氧化硫和氮氧化物的脱除，比起传统的scr工艺，具有更高的氮氧化物脱除效率。该类工艺包括wsa-snox、desonox、snrb、parson fgc和lurgi cfb。

1.snox工艺

由丹麦haldor topsor公司开发的snox（sulfur and nox abatement）联合脱硫脱硝技术，是将so2氧化为so3后制成硫酸回收，并用选择性催化还原法scr去除nox。此工艺可脱除95%的so2、90%的nox和几乎所有的颗粒物[10]。

2.desonox工艺

desonox工艺由degussa、lentjes和lurgi联合开发，该工艺除了将烟气中的so2转化为so3后制成硫酸，以及用scr除去nox外，还能将co及未燃烧的烃类物质氧化为co2和水[11]。此工艺脱硫脱硝效率较高，没有二次污染，技术简单，投资及运行费用较低，适用于老厂的改造。

3.snrb工艺

snrb工艺是一种新型的高温烟气净化工艺，由b&w公司开发。该