浙江省特种设备科学研究院 浙江杭州 310020
摘要：锅炉运行过程中产生粉尘、SO2、NOx等有害物质，对环境造成严重污染。本文综述了近年来常见的几种脱硫脱销技术，并在此基础上对各项脱硫脱硝技术的优劣势进行了简要分析。
关键词：锅炉烟气；脱硫脱硝；治理技术
引言
由于工业锅炉运行过程中产生的SO2和NOx是酸雨的前体物，NOx还是光化学烟雾的前体物，对环境造成严重影响。因此，采取脱硫脱硝综合治理措施对减少污染物排放，保护环境有重要意义。下面介绍几种脱硫脱硝综合治理技术。
1脱硫技术实际应用现状
随着煤炭在各行业应用，燃煤烟气对环境造成极大危害，燃煤脱硫技术对于实现资源节约环境保护发挥越来越重要的作用，国家环保部也对此引起重视。国家在积极研发各种新型能源、支持燃煤行业使用各种清洁能源的同时，也进一步研究还在使用的燃煤如何减少硫排放量。一方面指导企业应用各种新型能源设备，实施煤改气，提高空气质量；另一方面，积极支持和引导使用燃煤烟气除尘和除硫设备，减少硫排放量，净化环境。常见脱硫技术有烟气脱硫技术和烟气脱硫脱硝除尘一体化技术。
1.1烟气脱硫技术
常见的烟气脱硫技术有几十种，通常使用的有湿法脱硫技术、干法脱硫技术、海水烟气脱硫和电子束烟气脱硫。湿法脱硫技术是较为成熟，使用最为广泛的一种脱硫技术，具有使用效率高、操作简单等特点。下面对每种脱硫技术做简单介绍：
1.1.1湿法烟气脱硫
在进行湿法烟气脱硫时，需要将碱性溶液或浆液作为吸收剂进行脱硫，这种脱硫技术具有操作简单、反应速度快、反应效率高等优点，操作工艺比较成熟、适用面广泛，成为当今使用最为广泛的一种脱硫技术。
1.1.2干法烟气脱硫
干法脱硫技术是将吸收剂放入二氧化硫的反应器当中，待吸收剂与二氧化硫之间反应后实现脱硫。该脱硫技术具有操作简单、能耗低、处理方便等优点，且设备较简单、占地面积小。但在操作中也存在不足之处，比如：反应速率慢、脱硫率低，可靠性低、使用寿命短等。
1.1.3海水烟气脱硫
海水烟气脱硫是利用海水中存在的某一物质与烟气中二氧化硫发生反应，这样就决定了海水烟气脱硫使用过程中适用范围受到限制，同样受到海水供给的限制。所以在利用海水烟气脱硫过程中要对海水地域选择上进行考量。
1.1.4电子束烟气脱硫
电子束烟气脱硫技术作为干法烟气脱硫的重要组成部分，在脱硫中得到广泛应用，这种设备的应用不仅有效减少污染源的浪费，同时还可以作为有机肥料使用。
1.2氨肥法烟气脱硫技术
1.2.1气体吸收
气体吸收过程是一个相对复杂的过程，从气相向液相传递过程中，必须对温度和湿度进行控制，实现两者之间的相对平衡，尤其是在氨气和烟气的接触过程中，必须达到两者之间的平衡状态。
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1.2.2脱硫脱硝
正是因为脱硫过程的相对复杂，所以在整个吸收过程中，二氧化硫的吸收就要使氨分子与水分子之间呈现一个合理比重，将两者有机结合起来，实现脱硫的有效吸收，以此来脱去大部分二氧化硫。
1.3催化烟气脱硫技术
1.3.1循环烟气脱硫技术
常见的循环烟气脱硫技术有双循环新型湍冲文丘里除尘脱硫技术，它通过采用文丘里组件和湍冲组件，形成以双塔双循环烟气脱硫为核心系统，形成烟气除尘脱硫新工艺。
1.3.2催化烟气脱硫技术
催化烟气脱硫技术作为一种新型的脱硫技术，有选择的进行氧化还原反应，将氨气作为一种还原剂流入到下游通道之中，将有毒气体还原为水和氨气，形成新的结晶。
2脱硫脱硝一体化技术应用发展研究
2.1无氨干法脱硫脱硝一体化技术
该技术利用了吸收剂与催化剂混合物颗粒对锅炉烟气进行脱硫脱硝治理，脱硫机理是使烟气中的SO2在氧化催化剂的作用下被Ca（OH）2吸收生成CaSO4，脱硫效率可达90%以上；脱硝机理是利用烟气中CO在还原催化剂的作用下将NO还原成N2，脱硝效率可达75%以上。当锅炉烟气中CO含量较低时，也可采用氧化吸收法，在颗粒中加入另一种脱硝氧化剂，将NO氧化成为NO2等高价氮氧化物后被Ca（OH）2吸收脱除，脱硝效率达80%以上。优点：该工艺操作简单；整个脱硫脱硝过程都发生于固体颗粒的孔隙结构内，且其固定床的工艺设计减少了颗粒间碰撞磨损，无需除尘设施就可以保证颗粒物的达标排放。缺点：该方法无法灵活进行控制脱硝过程，NOx小于50mg/m3时也会进行脱除，对运行成本有一定影响；系统的阻力较大；吸收剂来源单一。
2.2脉冲电晕等离子体烟气脱硫脱硝除尘一体化技术
该技术利用其高频脉冲电流使H2O和O2变成等离子态，形成氧自由基和羟基自由基，SO2、NOx、Hg被氧自由基与羟基自由基氧化应生成SO3、NO2、或相应的酸后被Ca（OH）2溶液吸收达到烟气净化目的。而烟气中的粉尘以及水蒸气在脉冲放电的作用下，凝并成大的颗粒，易被冲洗去除[1]。脱硫效率达90%，脱硝效率为55%左右。优点：脱硫脱硝较为简单；也无需后续的颗粒物处理设施；系统阻力较小。缺点：该方法产生的含酸废水需进一步处理；整个系统都需要进行防腐处理；烟气中NOx的含量越高脱硝效率越低，适用于NOx浓度较低的烟气。
3脱硫脱硝联合技术应用发展研究
3.1SNCR脱硝技术与SDS钠基干法脱硫技术结合
SNCR是燃煤锅炉脱硝中使用较为广泛的技术，该技术在无催化的条件下，只需在高温区加入还原剂（一般使用氨或尿素作为还原剂），喷入炉膛内后的NH3与烟气中的NOx反应生成N2和H2O。该技术中的还原剂只和烟气中的NOx反应，一般不与氧反应。脱硝效率一般为40%-50%之间。SDS钠基干法脱硫是指碳酸氢钠作为烟气脱硫的吸附剂。它通过化学吸附去除烟气中的酸性污染物，同时，它还可通过物理吸附去除一些无机和有机微量物质[2]。此工艺将碳酸氢钠细粉直接喷入大于140℃高温烟气。在高温下碳酸氢钠分解生成Na2CO3、H2O和CO2。Na2CO3在生成的瞬间具有较高的反应活性，可自发的与烟气中的酸性污染物反应，对SO2、SO3、HCl、HF等进行脱除，并生成相应的盐被布袋除尘器捕集。脱硫效率为90%左右。优点：脱硫脱硝较为简单、成熟；可用尿素作为还原剂制备原料；该工艺的投资较低[3]。缺点：SNCR的脱硝方式脱硝效率较低，氮氧化物大于100mg/m3时无法达标排放；易发生NH3逃逸；SDS脱硫工艺需要颗粒物的处理设施。
3.2中高温SCR脱硝与半干法脱硫结合技术、中高温SCR脱硝与石灰石-石膏湿法脱硫结合技术
中高温SCR技术是当今世界上广泛使用的成熟的脱硝技术，该技术采用钒-钛催化剂在高温下完成催化反应，利用氨气或含氨气的物质来还原处理烟气中的氮氧化物。反应产生无害的氮气和水，同时，二嗯英经过催化剂会裂解成CO2、水及HCl。脱硝效率可达85%以上。半干法脱硫：可以用于不同规模，使用浓度较稠石灰浆，在特殊装置喷入下与热烟气接触反应除掉烟气中的二氧化硫。石灰石-石膏湿法脱硫法，主要是以石灰石浆或石灰浆类处理烟气，使烟气中二氧化硫转化，得到亚硫酸钙，后者通入空气强制氧化成为硫酸钙，并过滤除去[4]。优点：中高温SCR脱硝效率可达85%以上，两种技术脱硫效率都可达98%以上。缺点：半干法脱硫、石灰石-石膏湿法脱硫法两种脱硫技术投资较高且脱硫后需要增加颗粒物治理设施，对于低颗粒物含量的燃气锅炉烟气来说增加了大量的投资与运行成本。
结语
目前国内外锅炉烟气脱硫脱硝采用的技术各有不同，在治理技术的选择上不仅取决于锅炉烟气自身特点，更取决于设备投入、运行成本及副产物的处理方式，每一种脱硫脱硝技术都或多或少地存在着它的明显的缺陷和不足，综合分析上述几种脱硫脱硝技术的脱硫脱硝效果和二次污染的对比，无氨干法脱硫脱硝一体化技术可作为锅炉烟气综合治理的首选。
参考文献：
[1]王小彬，闫湘，李秀英，蔡典雄，雷梅.燃煤烟气脱硫石膏农用的环境安全风险[J].中国农业科学，2018，51（05）：926-939.
[2]陶雷，王学谦，宁平，李子燕，王郎郎.矿浆烟气脱硫及资源化研究进展[J].化工进展，2017，36（05）：1868-1879.
[3]孙丽娜，李凯，汤立红，刘娜，宁平，孙鑫，张旭.常见金属氧化物烟气脱硫研究进展[J].化工进展，2017，36（01）：181-188.
[4]毛玉梅，李小平.烟气脱硫石膏对滨海滩涂盐碱地的改良效果研究[J].中国环境科学，2016，36（01）：225-231.
论文作者:陈可青,徐静
论文发表刊物:《防护工程》2019年12期
论文发表时间:2019/9/4
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