燃煤电厂烟气湿法同时脱硫脱硝技术研究

肖冠斌 王钦

摘  要：目前对于二氧化硫和氮氧化物的排放控制，国内外一般采用分别加装湿式脱硫装置和干法脱硝装置的方式进行，此治理方式不但占地面积大，而且投资、管理、运行费用高，因此开展燃煤烟气同时脱硫脱硝新技术研究十分必要。湿法脱硫技术在烟气脱硫领域中是应用最广泛，技术最成熟，运行最可靠和装置最稳定的脱硫工艺，占烟气脱硫总装机容量近95%以上。

關键词：燃煤电厂;烟气湿法;脱硫脱硝技术

目前在SO2/NOx的同时脱除技术中主要有2种方法：①采用新方法新设备同时脱除SO2和NOx;②对现有的烟气脱硫系统进行改造增加脱硝功能。对于目前拥有脱硫系统的火力发电厂或其他拥有燃煤锅炉的企业来讲，基于经济上的考虑，不可能将现有脱硫设备搁置运行而重新建设同时脱硫脱硝设备。因此，对现有的烟气脱硫系统进行改造增加脱硝功能，可能成为最优先大规模应用的同时脱硫脱硝技术。

1湿法脱硫工艺及特点

湿法脱除烟气中的SO2的工艺很多，大部分在20世纪70年代初由美国和日本开发，多用于处理炼油厂和锅炉的加热炉烟气。湿法烟气脱硫技术的最大优点是脱硫率高达95%，运行可靠性高，操作简单，SO2吨处理成本低。世界各国现有的烟气脱硫技术中，湿法脱硫技术约占85%左右，我国燃煤锅炉烟气脱硫常用的两种方法即石灰石-石膏法与氨法脱硫。1石灰石-石膏法，石灰石-石膏法又称湿法钙法。采用石灰石或石灰浆液吸收烟气中的SO2，副产为石膏。石膏作为脱硫产物以固体形式排出，经过脱硫产物处理后可循环利用。根据脱硫产物是否回收，可分为抛弃法、回收法和双循环湿式法，该技术又可称以废制废技术。2氨法脱硫，氨法烟气脱硫，简称氨法，是以氨基物质作吸收剂脱除烟气中的SO2并回收副产物（如硫酸铵等）的湿式烟气脱硫工艺，一般采用废氨水或液氨作为吸收剂，氨法烟气脱硫技术是世界上商业化应用的脱硫方法之一。该工艺既可高效脱硫又可以部分脱除烟气中的氮氧化物，副产物为硫酸铵可作为化肥，从而实现资源回收利用，是控制酸雨和二氧化硫污染最为有效和环保的湿法烟气脱硫技术。

2工艺分析对比及探讨

以上两种方法都为成熟的燃煤锅炉烟气脱硫技术，国内外已投入商业运行，在脱硫市场上占有较大份额，是任何煤种均可采用的脱硫方式，脱硫率高达95%以上。对于钙法脱硫，单塔处理量大，对于高硫煤及大机组具有实用价值。采用石灰石或石灰作为吸收剂，成本低廉、易得，产物石膏可作为建筑材料。但该工艺需要消耗大量的水，且易造成结垢堵塞。如果使用CaCl2、Mg2+、NH3等做添加剂可以防止结垢，但成本会增加。如果石膏销路不好，会造成固体排放物的堆积问题，从而产生二次污染。对于氨法脱硫，适用较大机组，可以利用合成氨车间的废氨水做吸收剂，产物为硫酸铵，可直接作为肥料用于盐碱地，也有用于味精厂做精核物质的报道。氨法脱硫存在一个硫酸铵结晶分离的问题，结晶晶粒过小很难实现正常气固分离，影响正常生产。关于结晶粒径影响因素也有相关报道，研究表明主要受烟道中氧含量、酚含量及pH大小等的影响较为明显。通过对两种技术方法的论述及分析，针对具体项目而言，关于技术选择还应根据现场的实际条件、吸收剂的资源、副产品的处理以及综合利用等所有情况综合考虑，确定最佳脱硫方案。

3实验分析

在自制鼓泡反应器中同时脱硫脱硝的影响情况。本实验模拟烟气流量为395.64m3/h，反应温度为25℃，进气管采样口处测得的NOx质量浓度为516mg/m3，SO2质量浓度为2670mg/m3。随着pH的不断增高，SO2的脱除效率持续增加，并在pH值从4～5时脱除效率有一个明显的提高。这主要是因为NaClO2在pH值3～4时，会生成大量黄绿色的ClO2气体，该气体具有很强的氧化性，能够迅速把SO2氧化成SO3，SO3在水中的溶解度更高，因而加速了吸收。同时可以看出，NO的脱除效率随初始pH值的增大而降低，并在pH为3～4时达到最大值。这是因为NO在NaClO2的吸收过程中主要是依靠ClO2的氧化作用。而ClO2主要是当溶液pH值在3～4时产生的。由上分析可知，当模拟烟气成分主要为SO2并对脱硝效率要求不高时，应适当提高溶液的pH值。当pH值为10时，脱硫效率可达到85%以上，脱硝效率在40%以上;若想获得较好的同时脱硫脱硝效果，吸收液的pH值应控制在5左右，此时脱硫效率可达到80.5%，脱硝效率可达到62.3%

4一体化技术应用和发展

通过上述研究对比发现，各项工艺之间存在很大差异，而且使用技术也有所不同。虽然CuO吸附法脱硫脱硝技术相对比较成熟，但由于很多工业都是传统工业，在使用中对温度和稳定等有很高的条件，使得该技术的应用受到很大制约。但就长期发展来看，由于燃煤电厂对这些技术的使用中造成一些负面影响，所以还需对这项技术进行改进，让其一体化的发展更加符合燃煤电厂的需求和社会发展的需求。

通过催化氧化、催化还原不仅可以实现资源的有效利用，而且能量削耗低，绿色环保无污染，是燃煤烟气脱硫技术发展的大趋势。面对工业发展与环境保护矛盾的日益突出，如何更有效地治理、降低污染是很多学者共同面临的研究课题。在燃煤锅炉烟气脱硫技术领域，除上述较为成熟的工艺外，仍有许多前沿工艺处于研究探索过程。

结论

随着国民对环保要求的提高以及国家环保力度的加强，燃煤电厂将向绿色生产和资源综合利用的方向不断前进。燃煤锅炉生产中排放的含硫烟气作为一种资源可以加以利用，所以实现含硫烟气综合利用技术是未来烟气脱硫技术发展进步的一个方向。目前各种脱硫工艺利弊并存，但有理由相信随着科技进步，现有工艺必将更完善，同时也将探索出更多更好的新式脱硫工艺。

参考文献

[1]  吴小东.燃煤电厂烟气脱硫脱硝一体化技术发展趋势[J].化工设计通讯，2018，44（08）：65-66.

[2]  高耀.燃煤电厂烟气脱硫脱硝技术探讨[J].能源与节能，2018（05）：85-86.