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烟气脱硫脱硝技术


烟气脱硫脱硝技术是应用于多氮氧化物、硫氧化物生成化工工业的一项锅炉烟气净化技术。氮氧化物、硫氧化物是空气污染的主要来源之一。故应用此项技术对环境空气净化益处颇多。目前已知的烟气脱硫脱硝技术有PAFP、ACFP、软锰矿法、电子束氨法、脉冲电晕法、石膏湿法、催化氧化法、微生物降解法等技术。
 
 

目录
1. 概述
2. 活性炭纤维法烟气脱硫技术
3. 软锰矿法烟气脱硫资源化技术
4. 电子束辐射法烟气脱硫脱硝技术
5. WSA-SNOx法
6. 催化氧化法烟气脱硫技术
7. 湿法FGD添加金属螯合剂
8. 氯酸氧化法
 

概述
烟气同时脱硫脱硝技术目前大多处于研究和工业示范阶段,但由于其在一套系统中能同时实现脱硫和脱硝,特别是随着对NOX控制标准的不断严格化,同时脱硫脱硝技术正受到各国的日益重视。烟气同时脱硫脱硝技术主要有三类,第一类是烟气脱硫和烟气脱硝的组合技术;第二类是利用吸附剂同时脱除SOX和NOX;第三类是对现有的烟气脱硫(FGD)系统进行改造(如在脱硫液中投加脱硝剂等),增加脱硝功能。
火电厂锅炉烟气中SOX和NOX的浓度不高,但总量很大。若用两套装置分别脱硫和脱硝,不但占地面积大,而且投资、管理、运行费用也高。近年来世界各国,尤其是工业发达国家都相继开展了同时脱硫脱硝技术的研究开发,并进行了一定的工业应用。据美国电力研究机构统计,目前同时脱硫脱硝新技术有60多种,在SOX/NOX联合脱除技术中,有的采用烟气脱硫和烟气脱氮的组合技术,有的利用吸附剂同时脱除SOX和NOX技术,均能达到较高的脱除效率。 [1]
 

烟气脱硫脱硝技术活性炭纤维法烟气脱硫技术
活性炭纤维法(Activated Carbon Fiber Process,简称ACFP)烟气脱硫技术是采用新材料脱硫活性炭纤维催化剂(DSACF)脱除烟气中SO2并回收利用硫资源生产硫酸或硫酸盐的 一项新型脱硫技术。
该技术脱硫率可达95%以上,单位脱硫剂处理能力会高于活性炭脱硫一个数量级以上(一般GAC处理能力为102Nm3/h.t, 而ACF可达104Nm3/h.t)。由于工艺过程简单,设备少,操作简单。投资和运行成本低,且能在消除SO2污染同时回收利用硫资源,因而可在电厂锅炉烟气、有色冶炼烟气、钢铁厂烧结烟气及各种大中型工业锅炉的烟气SO2污染控制中采用,改善目前烟气脱硫技术装置“勉强上得起,但运行不起”的状况。该烟气脱硫技术按10万KW机组锅炉机组烟气计,装置投资费用3500万,年产硫酸3万~4万吨。仅用于全国高硫煤电厂脱硫每年约可减少SO2排放240万吨,副产硫酸360万吨,产值可达数十亿元。该技术已获国家发明专利,并已列入国家高新技术产业化项目指南。
 

烟气脱硫脱硝技术软锰矿法烟气脱硫资源化技术
MnO2是一种良好的脱硫剂。在水溶液中,MnO2与SO2发生氧化还原发应,生成了MnSO4。软锰矿法烟气脱硫正是利用这一原理,采用软锰矿浆作为吸收剂,气液固湍动剧烈,矿浆与含SO2烟气充分接触吸收,生成副产品工业硫酸锰。该工艺的脱硫率可达90%,锰矿浸出率为80%,产品硫酸锰达到工业硫酸锰要求(GB1622-86)。
常规生产工业硫酸锰方法是:软锰矿粉与硫酸和硫精沙混合反应,产品净化得到工业硫酸锰。由于我国软锰矿品位不高,硫酸耗量增大,成本上升。该法与常规生产工业硫酸锰相比是,不用硫酸和硫精沙,溶液杂质也降低,原料成本和工艺成本都有降低,比常规生产工业硫酸锰方法节约成本25%以上, 加之国家对环保产品在税收上的优惠,竞争力将大大提高。该工艺原料软锰矿价廉, 大约200~300元/吨,估计5年左右可收回投资。该工艺不但治理了工业废气,处理了制酸废水,并且回收了硫酸锰产品,具有明显的社会环境和经济效益。
 

烟气脱硫脱硝技术电子束辐射法烟气脱硫脱硝技术
电子束辐射法脱硫是一种脱硫新工艺,经过20多年的研究开发,已从小试、中试和工业示范逐步走向工业化。其主要特点是:过程为干法,不产生废水废渣;能同时脱硫脱硝,可达到90%以上的脱硫率和80%以上的脱硝率;系统简单,操作方便,过程易于控制;对于不同含硫量的烟气和烟气量的变化有较好的适应性和负荷跟踪性;副产品为硫酸铵和硝酸铵混合物,可用作化肥。
锅炉烟气经除尘后,进入冷却塔,在塔中由喷雾水冷却到65~70 ℃。在烟气进入反应器之前,按化学计量数注入相应的氨气。在反应器内,烟气经受高能电子束照射,烟气中的N2、O2和水蒸气等发生辐射反应,生成大量的离子、自由基、原子、电子和各种激发态的原子、分子等活性物质,它们将烟气中的SO2和NOX氧化为SO3和NO2。这些高价的硫氧化物和氮氧化物与水蒸气反应生成雾状的硫酸和硝酸,这些酸再与事先注入反应器的氨反应,生成硫酸铵和硝酸铵。最后用静电除尘器收集气溶胶状的硫酸铵和硝酸铵,净化后的烟气经烟囱排放,副产品经造粒处理后可作化肥销售。
 

烟气脱硫脱硝技术WSA-SNOx法
WSA—SNOX法的原理是烟气先经过SCR反应器,在催化剂作用下NOX被氨气还原成N2,随后烟气进入改质器,SO2催化氧化为SO3,在降膜冷凝中凝结水合为硫酸,进一步浓缩为可销售的浓硫酸(>90%)。该技术除消耗氨气外,不消耗其他化学药品,不产生废水、固体废物等二次污染,不产生采用石灰石脱硫所产生的CO2。
SNOX工艺列为美国能源部洁净煤示范项目,已在俄亥俄州的Edison Niles电站2号108 MW锅炉进行示范改造,处理相当于35 MW的烟气量。装置开始运行后,脱硝率94%,脱硫率95%,生产硫酸23.40×104 t,纯度为93%。
 

烟气脱硫脱硝技术催化氧化法烟气脱硫技术
该法采用适用低浓度的新型催化剂,通过催化氧化,在脱硫过程中,将SO2转化为硫酸,其脱硫效率高于90%,产品有市场,以国内有关研究为基础,通过与国外合作研究、国内留学基金资助,其技术正逐步成熟,有望成为一种有竞争力的新型烟气脱硫技术。
 

烟气脱硫脱硝技术湿法FGD添加金属螯合剂
湿法脱硫可脱除90%以上的SO2,但由于NO在水中溶解度很低,对NO几乎无脱除作用。一些金属螯合物,如Fe(11)一EDTA等可与溶解的NOx迅速发生反应,具有促进NOx吸收的作用。美国Dravo石灰公司采用6%氧化镁增强石灰作脱硫剂,并在脱硫液中添加Fe(II)—EDTA,进行了同时脱硫脱硝的中试研究,实现了60%以上的脱硝率和约99%的脱硫率。湿式FGD加金属螯合物工艺的缺点主要是在反应中螯合物有损失,其循环利用困难,造成运行费用很高。
 

烟气脱硫脱硝技术氯酸氧化法
氯酸氧化法又称Tri—NOX—NOX Sorb法。脱硫脱硝采用氧化吸收塔和碱式吸收塔两段工艺。氧化吸收塔是采用氧化剂HCIO3来氧化NO和SO2及有毒金属,碱式吸收塔则作为后续工艺采用Na2S及NaOH作为吸收剂,吸收残余的碱性气体。该工艺去除率达95%以上。
氯酸是一种强酸,比硫酸酸性强,浓度为35%的氯酸溶液99%可发生解离。氯酸是一种强氧化剂,氧化电位受液相pH控制。在酸性介质条件下,氯酸的氧化性比高氯酸(HCIO4)还要强。 [2]
参考资料
1.  章名耀.洁净煤发电技术及工程应用:化学工业出版社,2010.05
2. 郝吉明,马广大,王书肖主编.大气污染控制工程:高等教育出版社,2010.01

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