摘要：烟气脱硫脱硝一体化技术是将脱硫脱硝技术合并在一个设备中进行，目前国际虽研发出多种一体化装置，但大多并未实现工业化应用，大部分仍处于研发或中间试验阶段，从多种技术角度论述了烟气脱硫脱硝一体化技术的研究及应用现状，并对今后该类技术的发展进行了展望。
关键词：络合；炭基；尿素；脉冲电晕
烟气脱硫脱硝一体化技术是将脱硫脱硝技术合并在一个设备中进行，目前国际虽研发出多种一体化装置，但大多并未实现工业化应用，大部分仍处于研发或中间试验阶段，按照脱除机理可分为联合脱硫脱硝技术和同时脱硫脱硝技术，在实际应用中则以金属氧化物为主要活性组分的一体化吸收进行联合脱硫脱硝等技术，相比较而言，同时脱硫脱硝技术才是真正意义上的一体化脱硫技术，文章对多种一体化技术现状进行了综述，并对今后发展方向进行了展望。4051
1金属氧化物一体化技术
氧化铜干法吸收在适宜的温度环境中不仅可很好地吸收SO2，且吸收剂也可实现良好再生，甚至可实现再生温度基本等同于吸收温度而简化流程。应用中为提高脱硫剂内脱硫组分的利用效率、防止铜催化剂烧结、提高其耐热性和抗毒性能而常将氧化铜分散的固定在多孔载体上，多种载体比较而言硫酸盐的生成反应活性更低，因此试剂表面积大小并不影响载体活性，而硅基样品活性则大致等同于纯微晶CuO载体特性。
该技术虽在很大程度上增大了烟气与催化剂的接触面积，但催化剂在通过反应器过程中的磨损成本和压降将大幅度的提高运行成本，因而促成了移动床的开发，在移动床反应器内烟气以错流形式流经含有催化剂的填料床导致其在重力作用下缓慢向下移动，因移动床属于错流装置，因此催化剂流量在接近化学计量比时脱硫效率达到最大值，同时因催化剂作为填料并且床层移动缓慢，因而可忽略反应器内催化剂的磨损。过程中的硫化程度可分为表面硫化、轻度硫化和深层硫化几个阶段，因应避免反映温度和载铜量不应过高以免深层硫化导致降低催化剂性能。
2湿法同时脱硫脱硝技术
2.1络合吸收法
当前大多联合湿法技术多采用在WFCD内掺加金属螯合物来实现脱除SO2和NOx的目的，但过程中溶液内的Fe易被氧化且工艺复杂而不利于大规模应用，因而开辟了用含有-SH基团的亚铁络合物作为吸收液的同时脱硫脱硝技术，其采用半胱氨酸亚铁溶液等具有强还原性的物质来吸收、还原烟气内的SO2和NOx，并将其转移至液相。
2.2NaClO2氧化吸收法
自上世纪70年代末多位外国学者则尝试用NaClO2溶液吸收烟气中的NOx，国内华北电力大学刘风等通过自行设计的小型鼓泡反应器进行了对烟气的同时脱硫脱硝试验研究，并实现了在最佳条件下非常高的脱硫脱硝效果；总之该技术符合脱硫脱硝一体化思想，并能与当今主流湿法工艺实现有效结合，同时可减少占地面积，保证较高的脱硫脱硝效率等优点，但同时该技术的生成物相对复杂而不易进行二次利用，并会对设备造成腐蚀。
2.3脉冲电晕等离子法
该技术原理基本等同于电子束法，其差异主要在于电子束法是通过阴极电子发射和外电场的加速获得，而脉冲电晕则是采用高压电源电晕放电来代替加速器电子束的。过程中其利用快速上升的窄脉冲电场加速获得高能电子并形成非平衡等离子体状态，通过获得的大量活性粒子，该过程驱动离子的能耗非常小，能量利用率较高，并可获得较高的脱硫脱硝效果，该技术可在单一的过程内同时脱硫和硝，并可集脱硫脱硝和飞灰收集的功能于一体，该技术一次性治理所消耗的能量低于当前治理任何一种气体所需要的能量，同时在电子加速过程中对惯性较大的离子则没有加速，因此该技术在节能上有很大的潜力，并不影响锅炉的安全运行，而成为当前研究的前沿。
2.4尿素同时脱硫脱硝技术
该技术是将尿素作为一种还原剂，反映过程中烟气与尿素溶液相互接触，其中的NOx被还原为N，尿素则反映生成CO2和H2O，而SO2则与尿素反应生成硫酸铵，反应后的烟气可直接通过烟囱进行大气排放而不会带来二次污染，反应溶液则可作为肥料综合利用；反应过程中锅炉烟气经电除尘器后从塔底进入吸收塔内完成脱硫脱硝，吸收液则通过循环水池经水泵增压自顶部喷淋而下，气液两项在塔内完成洗涤和吸收的过程，尾液则流向塔底进入循环池和沉淀池并在沉淀池内沉淀分离，分离后的上部尾液泵入蒸发浓缩系统，分离池底部的灰渣泵进入灰渣池进行进一步分离，分离液回循环池，该技术的副产物为铵肥可实现回收利用，因此其具有较好的经济、环境和社会效益。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆9.htm
3行业背景
煤是由不可燃成分和可燃成分组成的，不可燃成分包括煤中的水分和灰分；可燃成分指组成煤中有机质的碳、氢、氧、氮、硫五种元素。煤中的碳、氢元素含量决定了煤发热量的高低，煤中可燃硫参加燃烧，但释放出的热量较少。煤中氮、氧不参加燃烧。煤燃烧产生的烟气主要由悬浮的少量颗粒物、燃烧产物、未燃烧和部分燃烧的煤粉、氧化剂及惰性气体等组成。煤燃烧可能释放出的污染物有一氧化碳（CO）、硫的氧化物（SOX）、氮的氧化物（NOX）、二氧化碳（CO2）、飞灰、金属及其氧化物、金属盐类、醛、酮和稠环碳氢化合物，其中二氧化硫（SO2）、氮氧化物（NOX）和烟尘是燃煤电厂造成大气污染的主要污染物。煤烟型污染仍是我国二氧化硫、氮氧化物和粉尘产生的第一大污染源，电力行业是燃煤主体，脱硫脱硝除尘工程数量逐渐与火电厂机组容量同步。
4典型的电站锅炉各种烟气处理工艺流程图
烟气CEMS由颗粒物监测子系统、气态污染物监测子系统、烟气排放参数测量子系统、数据采集、传输与处理子系统等组成。通过采样和非采样方式，测定烟气中颗粒物浓度、气态污染物浓度，同时测量烟气温度、烟气压力、烟气流速或流量、烟气含湿量（或输入烟气含湿量）、烟气氧量（或二氧化碳含量）等参数；计算烟气中污染物浓度和排放量；显示和打印各种参数、图表并通过数据、图文传输系统传输至固定污染源监控系统。
如图所示为较为普遍的锅炉烟气处理工艺流程。烟气在线监测系统（CEMS）之所以称之为一个系统，是因为它是多种仪器的有机组合，测量参数SO2、NOx、O2、温度、压力、流量、粉尘。
从1997年国家颁布《火电厂大气污染物排放标准》以来，烟气在线监测系统开始在我国出现。2001年国家颁布的《锅炉大气污染物排放标准》，烟气在线监测系统得以推广。CEMS系统是脱硝设施很重要的一个辅助系统，CEMS系统是否正常工作关系到脱硝设施的安全、稳定运行。
西门子U23是利用传统的非分散红外光测量SO2＼NOX，测量前先将采样的烟气进行冷凝预处理再送入气体室分析，技术特点是红外光不能在高温下测量，须将采用烟气进行预 处理除水、除尘冷凝到常温下测量，预处理易析出冷凝水，水与SO2生成亚硫酸腐蚀探头、仪表、气体室等。采用高温泵全程伴热避免红外光冷凝产生酸性气，但采用的是非分光技术，光谱宽，滤波片导致通带带宽，非线性反应，响应慢，易受背景气 水份、粉尘干扰。还有一种技术是全程伴热，直接在高温下测量，不需要除水，只需除尘，不会产生酸性气体，紫外分光通过光栅分光和阵列传感器直接计算出SO2＼NOX。
5烟气在线监测系统（CEMS）的功能
5.1在排污口（烟囱）监测烟气中的SO2、NOx、HCl、CO等气态污染物，监控气态污染物的排放浓度和排放量，监测粉尘颗粒物浓度的排放量，可监测污染物排放总量。
5.2在脱硫、脱硝及除尘等环保装置烟气入口处监测，并与企业内部DCS联网，可根据烟气情况调整环保装置的运行状态，能够有效降低烟气处理成本将环保部门的排放要求作为仪器报警的参数，当排放将要超标时，可以输出报警信号，从而避免超标排放带来的经济损失。
5.3通过对各种烟气参数（温度、压力、流速、湿度）以及烟气中氧含量的监测，可以调整锅炉的燃烧状态，使其达到最佳工况。
6CEMS在脱硫脱硝中的应用
典型电厂锅炉烟气处理流程是脱硝在前脱硫在后，脱硝后需要检测如NO、NO2（通称NOX，氮氧化物）、O2及NH3等；而脱硫前需要检测SO2、SO3；O2、CO2；粉尘等。按照常规的做法就是在脱硝出口（锅炉空预器后）安装一套CEMS，除尘器后进脱硫塔前安装一套CEMS，这样做的好处是烟气采样数据上传时间短，容易实现脱硝的自动控制，缺点是投资成本高，维护工作量大；而采用只在除尘器后进脱硫塔前设置一套CEMS给脱硫脱硝公用，好处是投资成本低，日后维护量小；缺点是虽然对脱硫自动控制影响不大，但是对脱硝烟气数据采样就显得滞后，尤其对于小型机组采用SNCR工艺脱硝，NOX没有入口检测点，只能通过出口NOX浓度来调节还原剂的耗量，当锅炉负荷波动或者每种改变时自动控制比较难以投入，另外由于烟气经过烟道和除尘器还存在漏风等问题导致测量数据偏差大。
7结束语
国家环保政策越来越趋于严格，需要检测治理的烟气参数也越来越多。各种环保工艺技术不断更新完善，随着计算机应用技术的发展，CEMS系统集成化自动化程度越来越高，可以预见将来必在环保领域发挥越来越重要的作用。
参考文献：
[1]HJT 75-2007 《固定污染源烟气排放连续监测技术规范》.
[2]测量仪表使用说明.
论文作者:施志伟
论文发表刊物:《电力设备》2018年第35期
论文发表时间:2019/5/27
标签：烟气论文; 技术论文; 污染物论文; 氧化物论文; 在线论文; 催化剂论文; 测量论文; 《电力设备》2018年第35期论文;