煙氣脫硫技術(shù)及脫硫脫硝除塵一體化

大氣網(wǎng)訊:摘要：在化石燃料燃燒的過程中，會產(chǎn)生大量的酸性氣體，比如二氧化硫、氮氧化物等，這些氣體的產(chǎn)生將會對大氣造成嚴(yán)重的污染。為了減少有害氣體對大氣的污染，采用煙氣脫硫技術(shù)，在傳統(tǒng)的煙氣脫硫技術(shù)中，包含濕法、干法、半干法等，不過，經(jīng)過多年的研究，一些新的脫硫脫硝技術(shù)已經(jīng)出現(xiàn)，由此有了脫硫脫硝除塵一體化技術(shù)的研究。

一、前言

中國是全球最大的煤炭生產(chǎn)國和消費國，煤炭的開發(fā)利用對生態(tài)環(huán)境造成了嚴(yán)重破壞，燃煤發(fā)電廠鍋爐排放的大量SO2和NOx已經(jīng)成為制約中國經(jīng)濟社會發(fā)展的主要因素。目前，燃煤煙氣的脫硫脫硝一般采用“石灰石－石膏法脫硫和NH3選擇性催化還原法脫硝”。然而，SO2和NOx的分別治理，存在占地面積大、設(shè)備復(fù)雜、投資和運行費用高、副產(chǎn)品利用價值低、有二次污染等問題，難以滿足日益嚴(yán)格的環(huán)保要求。因此，發(fā)展經(jīng)濟有效的脫硫脫硝一體化技術(shù)是國內(nèi)外研究人員競相開展的重點工作。燃煤煙氣脫硫脫硝一體化技術(shù)是將脫硫與脫硝技術(shù)組合為一套工藝流程，這樣既可簡化工藝和設(shè)備，且結(jié)構(gòu)緊湊、副產(chǎn)物少、建設(shè)費用和運行費用低。目前，一些脫硫脫硝新技術(shù)已經(jīng)成功地實現(xiàn)了工業(yè)化應(yīng)用，也有不少技術(shù)取得了實驗成功。

二、煙氣脫硫技術(shù)

1、濕法煙氣脫硫

在利用濕法煙氣脫硫技術(shù)時，要借助堿性溶液或漿液來實現(xiàn)，將其作為吸收劑，有效的實現(xiàn)脫硫。在利用此種方法進行脫硫時，具有非常高的效率，而且吸收劑的利用率也比較高，不過，在利用濕法煙氣脫硫時，操作流程非常長，而且環(huán)節(jié)也比較多，在脫硫的過程中會產(chǎn)生一定量的生產(chǎn)廢水，如果處理不當(dāng)，會造成二次污染。

2、干法煙氣脫硫

干法煙氣脫硫是將吸收劑與二氧化硫一同放進反應(yīng)器中，二者反應(yīng)完成之后進行干燥，最終實現(xiàn)脫硫。干法煙氣脫硫在操作時比較簡單，所需花費的成本比較少，不過脫硫率比較差，吸收劑的利用率也不高。

3、電子束煙氣脫硫

如果從工藝上來看，電子束煙氣脫硫是干法煙氣脫硫的一個分支，不過，由于該種方法具有較高的科技含量，因此在實際的脫硫中也有廣泛的應(yīng)用。所謂電子束煙氣脫硫，是指將煙氣用高能電子束照射，從而通過輻射反映實現(xiàn)脫硫。在利用電子束煙氣脫硫的過程中，廢水、廢渣等都不會額外產(chǎn)生，而且副產(chǎn)品還可以用作化肥。

4、海水煙氣脫硫

海水煙氣脫硫主要是利用海水中含有的物質(zhì)，煙氣中的二氧化硫通過與海水中的物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，生成硫酸鹽，硫酸鹽能夠被分解，流回大海之后并不會造成海水污染。

三、脫硫、脫硝、除塵一體化技術(shù)

1、脈沖放電等離子體煙塵處理一體化技術(shù)

脈沖放電等離子體煙氣脫硫、脫硝技術(shù)工藝一般由煙氣增濕降溫塔、氣氨投加裝置、脈沖高壓電源、脈沖放電等離子體反應(yīng)器、副產(chǎn)物收集裝置組成。該技術(shù)的主要原理為：煙氣中高壓脈沖電源放電產(chǎn)生的高能活性粒子將煙氣中的SO2和NOx氧化為高價態(tài)的硫氧化物和氮氧化物，這些氧化物最終與煙氣中的水分以及注入反應(yīng)器的氨反應(yīng)生成含硫銨和硝酸銨的副產(chǎn)物并被副產(chǎn)物收集器收集。

圖1脈沖放電等離子體煙氣脫硫脫硝除塵一體化裝置

由于副產(chǎn)物的物理特性，造成副產(chǎn)物容易在脈沖放電等離子體反應(yīng)器與副產(chǎn)物收集器之間的管道中沉積，通常采用增添清理副產(chǎn)物的設(shè)備，如增添刮板機、聲波清灰裝置、沉降箱等來避免管道沉積、堵塞。采用脈沖放電等離子體煙氣脫硫、脫硝、除塵一體化裝置替代脈沖放電等離子體反應(yīng)器和副產(chǎn)物收集裝置的方法來解決管道副產(chǎn)物沉積、堵塞問題，采用該裝置后，不僅能夠同時進行脫硫、脫硝反應(yīng)并除塵，還解決了副產(chǎn)物在管道內(nèi)的沉積問題，而且還能大幅降低設(shè)備和管道的費用，并減少占地面積。脈沖放電等離子體煙氣脫硫、脫硝、除塵一體化裝置如圖1所示。

在除塵單元中，過去一般使用靜電除塵結(jié)構(gòu)，很難滿足50mg/m3煙塵的新排放標(biāo)準(zhǔn)，采用電袋式除塵結(jié)構(gòu)，可以使進入的煙塵充分荷電，在極短的電場空間內(nèi)被除去80%～90%的粗顆粒，然后再以極輕微的含塵負荷進入布袋過濾室過濾，進一步提高除塵效率。該方法已在其他行業(yè)得到廣泛應(yīng)用，一般運行阻力在800Pa以下，除塵效率可達99.9%以上，出口排放質(zhì)量濃度小于30mg/m3，能夠滿足新的煙塵排放標(biāo)準(zhǔn)。電袋式除塵器是靜電除塵器和袋式除塵器的有機結(jié)合，前電后袋的布置方式既發(fā)揮了靜電除塵器壓力降小、運行成本低的優(yōu)點，又發(fā)揮了布袋除塵器對煤種不敏感、微細粉塵收集效率高的優(yōu)點。由于袋式除塵的負荷大大降低，可以采用較高的氣布比，減少了濾袋的使用數(shù)量，投資成本降低，同時，濾袋的過濾阻力小、清灰時間間隔延長、使用壽命增加，維護費用也減少。

2、還原法脫硫、脫硝、除塵一體化技術(shù)

還原法脫硫、脫硝、除塵一體化技術(shù)主要用于治理有色金屬冶煉和以劣質(zhì)煤燃燒的電站鍋爐燃燒產(chǎn)生的廢氣。其創(chuàng)新之處在于：從自然現(xiàn)象中找到切入點，率先應(yīng)用還原法治理煙氣污染，運用地質(zhì)化學(xué)原理，按火山口固硫成因原理，在本項目工藝流程中通過2級吸收、2次配氣，將煙氣均勻注入脫硫塔還源液內(nèi)，多元化還原反應(yīng)沉積單質(zhì)硫，煙氣SO2回收率達95%以上，煙塵凈化率達99%，且還原液可循環(huán)使用，無二次污染。該工藝技術(shù)裝置實現(xiàn)了脫硫、除塵一體化，工藝技術(shù)先進、造價低廉、容易實施、產(chǎn)業(yè)化前景廣闊。在工業(yè)技術(shù)上，“工業(yè)煙氣脫硫除塵裝置”吸取了過去吸收液高壓霧化反應(yīng)不徹底的弊端，以水煙袋的機理，將煙氣按流量大小和煙道直徑分配于幾個排列組合的煙管上，在煙管上排列加裝“T”字形小直徑煙嘴插入還原液體內(nèi)，這一方法解決了煙氣克服液體密封的阻力，將高溫?zé)煔饩鶆蜃⑷朊摿蛩拿摿蛞旱耐唤缑嬷?，以達到充分反應(yīng)之目的。脫硫塔2級吸收、2次配氧，每級煙氣過載面積為60～120m2，還原液循環(huán)過濾利用全過程自動化操作。

脫硫、脫銷、除塵的核心是裝置，目前，國內(nèi)外都采用噴淋塔，而該工藝方法是將高溫?zé)煔饩鶆虻刈⑸淙脒€原液內(nèi)充分反應(yīng)新型裝置，反應(yīng)徹底。工藝裝置設(shè)計構(gòu)思新穎，利用壓強差將煙氣完全、均勻地吸收在還原液內(nèi)，使SO2充分反應(yīng)，得到的硫粉煙塵一并過濾后，回收吸收液輸回并重復(fù)使用。該技術(shù)率先應(yīng)用煙氣注射法脫硫治理煙氣污染，煙氣與還原液接觸面積大，反應(yīng)時間長。

從國、內(nèi)外行情來看，在電站鍋爐脫硫、除塵設(shè)備上，多采用石灰石法設(shè)備，耗資超過1.5億元，設(shè)備磨損快，維護、檢修、運行費用高，而“還原法煙氣脫硫除塵裝置”預(yù)計售價為3680萬元/臺。要想將脫硫、脫銷、除塵一體化技術(shù)裝置國產(chǎn)化項目全面推廣實施，就要廢棄噴淋塔和石灰石-石膏法。該方法廢棄后，將為我國有色金屬冶煉及熱電廠等節(jié)約大量的投資（治理廢氣的費用），因為該裝置的投資額是同類產(chǎn)品的30%，運行費用是同類裝置的20%，且硫資源回收便捷；同時，還減少了二氧化硫污染，是實現(xiàn)我國潔凈化工業(yè)生產(chǎn)和資源合理利用的有力保障。依據(jù)我國國情，電力脫硫、脫銷、除塵一體化技術(shù)裝置是實現(xiàn)以廢治廢，廢物二次利用的有效技術(shù)裝置，它不僅投資小、運行費用低，而且設(shè)備建設(shè)周期短。

四、結(jié)束語

目前，同時脫硫、脫硝技術(shù)還處于實驗室和工業(yè)示范階段，降低投資和運行管理費用，研究開發(fā)適合我國國情同時脫硫、脫硝技術(shù)是電廠控制污染物排放的發(fā)展方向之一。為推動同時脫硫、脫硝技術(shù)實現(xiàn)工業(yè)化進程，建議從以下幾方面著手考慮：

1、加強同時脫硫、脫硝過程機理的研究。深入研究分析同時脫硫、脫硝反應(yīng)機理，通過煙氣中SO2和NOx與吸收劑之間的質(zhì)量傳遞過程和氣液反應(yīng)過程的研究，為同時脫硫、脫硝技術(shù)的工業(yè)化應(yīng)用提供理論依據(jù)。

2、加強與現(xiàn)有脫硫裝置匹配研究。建議加強同時脫硫、脫硝技術(shù)與現(xiàn)有脫硫裝置集成研究。目前，大多數(shù)電廠安裝有煙氣脫硫裝置，考慮與現(xiàn)有的脫硫技術(shù)相結(jié)合，充分利用現(xiàn)有的裝置，既達到節(jié)能減排的目的，又節(jié)省了投資和運行成本。

3、副產(chǎn)物的綜合利用研究。避免煙氣處理技術(shù)副產(chǎn)物的二次污染或者考慮副產(chǎn)物的綜合利用是提高同時脫硫、脫硝技術(shù)競爭力的重要方面。建議加強副產(chǎn)物的研究，確保開發(fā)的同時脫硫、脫硝技術(shù)既能同時脫硫、脫硝又能實現(xiàn)資源的循環(huán)利用，提高技術(shù)的經(jīng)濟和社會效益。