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火电厂烟气脱硫脱氮一体化技术综述

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第40卷第31期 ・210・ 2 0 1 4年1 1月 SHANXI ARCHITECTURE 山 西 建 筑 Vo1.40 No.31 NOV. 2014 文章编号:1009—6825(2014)31—0210—03 火电厂烟气脱硫脱氮一体化技术综述 白静利 , 岳秀萍 (1.太原理工大学,山西太原030024 2.山西大学,山西太原030013) 摘要:为了在降低成本的前提下有效脱除硫及硝,对火电厂烟气脱硫脱氮一体化技术进行了研究,并对一体化脱硫脱硝、联合脱 硫脱硝、同时脱硫脱硝的技术方法进行了综合论述,结合各工艺的特点,提出了今后的研究方向。 关键词:脱硫脱硝,一体化,技术 中图分类号:TU993.2 文献标识码:A O 引言 SNRB(SOx-NO 一RO BO )技术也称气/固催化同时脱硫脱硝 可以在同一个设备内实现脱硫、脱硝和除尘。它由装有 近年来,伴随着我国经济快速发展,电力需求和供应持续增 工艺,长。截至2013年年底,全国电力装机容量已达12.473 8亿kW, SCR催化剂的高温布袋除尘器和与相连接的上游管道组成。在 其中,火电装机容量8.623 8亿kW,占全总装机容量的69%…。 上游管道中喷入钙基或钠基吸附剂与SO 发生化学反应后脱除 脱硫效率可达80%以上,产生的灰尘和反应后的吸附剂被纤 火电行业高速发展,已经成为我国主要的大气污染物排放源之 SO ,化石燃料的燃烧产生了大量的烟气,而烟气中含有的氮氧化 维过滤布袋除去。在高温布袋除尘器入口处喷入氨气与被包裹 物(NO )、二氧化硫(SO:)、汞(Hg)、烟尘等有害物质是造成大气 在布袋中的圆柱形SCR催化剂相接触脱除NO 。因为SCR催化 一。C左右,所以将SNRB技术装置布置于 污染、酸雨问题的主要根源。目前火电厂多采用脱硫脱硝单独处 剂的最佳催化温度在400 o对布袋的材 理的技术,即SCR加湿法脱硫。单独脱硫脱硝存在占地面积比较 省煤器和空气预热器之间。但是由于烟气温度很高,所以成本比较高。但该技术将脱硫脱硝除尘集中在 大、能耗高等等多种问题。因此,一体化脱硫脱硝技术成为研究 质要求较高,个高温室内,占地面积小,适用范围广 。 的趋势。 一1 一体化脱硫脱硝技术 一2.3 干式一体化NO /SO,技术 千式一体化NO /SO 技术由4项控制技术组成,分别为LNB (低NO 燃烧器)、OFA(燃尽风)、SNCR(选择性非催化还原)以 及DSI(干吸附剂喷射)加上烟气增湿。低NO 燃烧器基本原理 是通过改进燃烧器的结构以及通过改变燃烧器的风燃比例,来降 体化脱硫脱硝技术由同时脱硫脱硝(Simuhaneous SO / NO )技术和联合脱硫脱硝(Combined SO /NO Remova1)技术两 大类组成。联合脱硫脱硝技术在本质上是将不同的两个工艺流 程整合在同一装置内分别脱除SO 和NO 。例如千式一体化 NO /SO 技术、SNRB技术、SNO 技术等。同时脱硫脱硝技术是 通过同一工艺流程在同一装置内将s0 和NO 同时脱除的技术。 例如:电子束照射同时脱硫脱硝技术、脉冲电晕等离子技术、LI— LAC技术、络合吸收法等。 低烟气中氧气浓度、适当降低着火区火焰的最高温度、缩短气体 在高温区的滞留时间,以达到最大限度地抑制NO 生成以及降低 排气中NO 浓度的目的;OFA(燃尽风)是指将燃烧所需的空气分 成二(或三)级送入炉内的燃烧技术;SNCR是指无催化剂的作用 下,在适合脱硝反应的“温度窗口”内喷入还原剂将烟气中的氮氧 化物还原为无害的氮气和水;以上三种技术相互配合来降低 NO 。DSI(千吸附剂喷射)加上烟气增湿技术可以有效地除去 2联合脱硫脱硝技术 2.1 SNO 技术 SNO 技术是烟气首先通过传统的袋式除尘器将其中的大的 SO:。该技术脱硝完全在炉内进行,脱硫在空气预热器和纤维布 脱硫和脱硝 颗粒物除去,避免催化剂中毒失活,再通过WSA(湿式烟气硫酸 袋除尘器之间的管道系统内完成,所占空间比较小,适用于中小机组和燃用低硫煤和需要同 塔)将剩余的颗粒物除去,随后在热交换器中被加热到405 oC,进 效率可达到70%和80%,。 。 入SCR单元进行脱硝。SCR主要分为氨法SCR和尿素法SCR两 时脱硫脱氮的机组。种。此两种法都是利用氨对NO 的还原功能,在催化剂的作用下 2.4 活性炭吸附法脱硫脱硝技术 活性炭主要指木材或其他含碳材料经过热解加工而得到的 将NO (主要是NO)还原为对大气没有多少影响的N,和水,在 SNO 技术中使用的是氨法脱硝。在经过SCR单元之后,烟气进 具有大表面积和发达微孔的功能材料。活性炭吸附法脱硫脱硝 入下一个催化单元,s0 被催化氧化成为S0 ,最后,烟气在经过 技术中的活性炭既可以利用其发达的微孔将SO:吸附催化氧化 热交换器后温度被降低,再通过玻璃管冷凝器进一步冷却,最终 为硫酸,也可以作为SCR的催化剂在喷入氨气的条件下将NO 催 活性炭自上而 产物转变为硫酸。该技术的关键是SCR和S0 的转化以及WSA 化还原成水和N:。烟气在吸收塔内自下而上流动,在下部喷入氨气将NO 还 (湿式烟气硫酸塔),在运行过程中需要投入的运行费用比较低, 下移动。塔身分为上下两个反应部分,被吸附催化氧化为硫酸,并与 维护费用也较低,系统的稳定性和可靠性高。但是因为系统的流 原为N:和H O。烟气进入上部后,程增加导致能源消耗比较大,投资设备的费用比较高,其副产品 氨反应后生成(NH ):SO ,NH HSO 。反应后的活性炭被送入再 浓硫酸是一种危险品,储运比较困难,最理想的是在附近有能够 生器中加热到400 oC,SO 就被解析出来 J。 接收的受体企业 1。 2.5 CuO吸附法脱硫脱硝技术 该技术属于固相吸收/再生同时脱硫脱硝工艺。CuO为活性 2.2 SNRB技术 收稿日期:2014.08.25 作者简介:白静利(1985.),男,在读工程硕士,助教; 岳秀萍(1963一),女,博士,博士生导师,教授 亭13 背 白静利等:火电厂烟气脱硫脱氮一体化技术综述 ・2ll・ 成分,载体为AI 0,。烟气中的SO 可以与CuO发生化学反应生 3.5氯酸氧化技术 成CuSO ,CuSO /CuO体系又成为良好的催化剂在氨气存在的条 氯酸氧化技术是一种湿式洗涤的方法。该技术分为氧化吸收 件下将NO 分解为氮气和水。吸附剂饱和后可以通过再生装置 塔和碱性吸收塔两部分。氧化吸收塔内装有含氧化剂HC10 的溶 再生产生SO:被Claus装置回收。其整个过程中不产生一点废渣, 液,用来将NO、有毒金属、s0:氧化。碱式吸收塔内装有含Na2S及 是比较理想的工艺流程,但是其脱氮的效率不是很高,在75%~ NaOH的吸收剂,用来吸收残余的酸性气体。该工艺脱氮率达95% 80%,脱硫率90%以上 。 以上,脱硫率达9o%以上,同时可以除去部分的有毒金属元素。因 为该技术中不使用催化剂,所以较催化转化原理的技术相比不存在 2.6 NO ,SO,干式吸附再生技术 NO ,SO:工艺是利用碳酸钠浸渍过的 ・A1 0,圆球作吸收 催化剂中毒和催化效率随时间下降等问题。在20世纪70年代 amoto就发现次氯酸对NO 的吸收,到了90年代Brogren等人也 剂。该吸收剂可以同时吸收氮氧化物和二氧化硫,其脱硫效率可 Ter 达90%,脱氮效率可达70%~90%。吸收后的吸附剂可以在高温 进行了填充柱的研究,到目前该工艺还处于探索阶段” 。下通入还原性气体,生成H:S,用Clause反应装置回收硫。该工 艺流程复杂,反应需要加热并通过化学反应能耗比较高,限制了 其应用,但其具有效率高和可以产生硫酸或硫副产品的优点 。 3同时脱硫脱硝技术 3.1 电子束(EBA)照射同时脱硫脱硝技术 电子束(EBA)照射法是利用电子加速器产生高能等离子束, 烟气中SO:和NO 等气态污染物被高能等离子束照射发生氧化 反应,生成HNO 和H s0 ,与加入烟气中适量的NH,反应生成 硝酸铵和硫酸铵,最后用静电除尘器去除这些副产品颗粒。此方 法可分别达到90%的脱硫率和80%的脱硝率,且不产生污染物, 副产物可以加工成农业肥料,普遍认为它是一种有前景的烟气净 化技术。但此方法仍存在以下问题:设备的可靠性低,加速器能 耗较高,副产品的捕集困难,要考虑x射线的防护,还有氨泄露等 问题㈨。 3.2脉冲电子晕同时脱硫脱硝技术 脉冲电子晕脱硫脱硝技术(PPCP)是利用高压电源形成等离 子体,产生高能电子,烟气中SO 和NO 的化学键被高能电子打 断,产生自由基,从而达到脱硫脱硝的目的。其特点是不需要电 子枪和辐射屏蔽,在超窄脉冲作用时间内,就可以加速电子,不存 在自由基惯性大的离子没有被加速的情况,因此,在节能方面该 方法具有很大的提升空问。实验证明该方法还可以除去烟气中 的粉尘,烟气中存在的粉尘对脱硫脱硝有协同作用。因为该技术 使用高压电源,能耗比较高,运行不稳定。目前实验研究还不够 充分,无法大范围的进行使用,其投资较电子束照射法低40% 左右。 3.3 LIIAC技术 Mit subishi重工业有限公司和Hokkaido电力公司合作开发了 LILAC(增强活性石灰~飞灰化合物)吸收剂。该吸收剂由消石 灰、石膏和飞灰与5倍于总固体重量的水 昆合制成浆液,温度 95℃,匀速搅拌3 h一12 h。在管道内喷射以除去SO 和NO ,实 验证明Ca:S摩尔比为2.7,烟气处理量为80 m /h时脱硫率为 9O%,脱硝率为7O% 。 3。4络合吸收技术 络合吸收技术是氨基羟酸亚铁鳌合物和NO反应生成亚硝酰 亚铁鏊合物。氨基羟酸亚铁鳌合物由亚铁离子在中性或碱性溶 液中形成,如Fe(NTA)和Fe(EDTA)。配位的一氧化氮能够和溶 解在吸收液中的O:和s0:反应生成N:O,N ,各种N—S化合物、 三价铁鏊合物和硫酸盐,以除去SO:,同时三价铁鏊合物反应生成 亚铁鏊合物实现再生。该技术存在的主要问题是鳌合物在反应 过程中损失严重,再生率不高,运行成本较高。 3.6过氧化氢氧化 本法与氯酸氧化工艺类似,先将过氧化氢喷人烟道内使NO 氧化成NO ,然后再利用湿法脱硫浆液或者碱液将其吸收。本法 目前还停留在中试试验阶段。SO 会极大影响过氧化氢的氧化效 果和经济性,如何降低H:O:/NO摩尔比,提高H:O 氧化NO效率 和NO 脱除效率,减小工程投资和运行成本等是本法还需解决的 难点问题。 4结语 氮氧化物和酸雨污染在我国日益严重,国家已经出台了更为 严格的防控政策。当前主流的SCR或SNCR脱硝工艺存在投资、 运行费用高的问题,在我国当前国情下,开发结构紧凑,投资与费 用低,运行管理方便、产物资源化的燃煤烟气脱硫脱硝协同控制 技术刻不容缓。 参考文献: [1] 中华人民共和国统计局.中华人民共和国2013年国民经济 和社会发展统计公报[EB/OL].http://www.stats.gov.cn/ tjsj/zxfb/201402/t20140224_514970.htm1. 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Key words:desulfurization and denitriifcation,integration,technique 收稿日期:2014-08-28 作者简介:焦利敏(1976一),男,工程师 

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