工業(yè)鍋爐超低排放煙氣干法脫硫脫硝協(xié)同工藝研究

北極星環(huán)保網(wǎng)訊:介紹了一種基于粉體催化劑的干法脫硫脫硝協(xié)同新工藝，經(jīng)測(cè)試發(fā)現(xiàn)該催化劑在實(shí)驗(yàn)室的模擬煙氣環(huán)境下對(duì)SO2和NOx具有良好的協(xié)同脫除效應(yīng)并且具有較高的脫除效率；目前，該工藝已成功應(yīng)用于多個(gè)實(shí)際工業(yè)鍋爐的煙氣凈化，處理后的煙氣中SO2和NOx含量符合超低排放標(biāo)準(zhǔn)。

關(guān)鍵詞：干法脫硫脫硝協(xié)同技術(shù)；粉狀催化劑；超低排放

SO2和NOx是燃煤鍋爐煙氣中的有害大氣污染物，它們是造成酸雨和光化學(xué)煙霧的罪魁禍?zhǔn)?。煙氣脫硫脫硝協(xié)同技術(shù)是目前控制SO2和NOx排放的最有效手段之一[1-4]。傳統(tǒng)的煙氣脫硫脫硝協(xié)同工藝一般是在脫硫裝置后或在除塵器前加裝脫硝裝置，常用的方法主要是選擇性催化還原（SCR）[5]或選擇性非催化還原（SNCR）[6]，從而實(shí)現(xiàn)協(xié)同脫硫脫硝。

這種分級(jí)脫除方式包括兩套設(shè)備、兩套反應(yīng)裝置、兩種反應(yīng)機(jī)理，只是對(duì)其進(jìn)行了簡(jiǎn)單的疊加。為了實(shí)現(xiàn)煙氣的排放符合現(xiàn)行國(guó)家要求，需要將脫硫/脫硝進(jìn)行二次或者多次疊加，也就是需要提高處理強(qiáng)度。但是簡(jiǎn)單的設(shè)備疊加，帶來(lái)的不是效率的提升，而是耗能的增加和設(shè)備故障率的翻倍，其整體效率和穩(wěn)定性都不能達(dá)到長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行的要求。

此外，該種方式所使用的設(shè)備占地面積大，投資及運(yùn)營(yíng)成本高，并不適合大面積推廣應(yīng)用。因此，開(kāi)發(fā)能夠在同一套系統(tǒng)內(nèi)同時(shí)實(shí)現(xiàn)脫硫與脫硝并且具有設(shè)備精簡(jiǎn)、占地面積小、基建投資少、運(yùn)行管理方便和生產(chǎn)成本低等優(yōu)點(diǎn)的工藝已成為大氣污染控制領(lǐng)域前沿性的研究方向。

濕法脫硫脫硝工藝成熟、效率高、應(yīng)用廣泛，但存在成本高、占地面積與耗水量大、易產(chǎn)生二次污染、氨泄漏和設(shè)備腐蝕等問(wèn)題[7]。據(jù)相關(guān)媒體報(bào)道，我國(guó)大范圍頻繁出現(xiàn)的霧霾污染的元兇就是人為排放的水分過(guò)多，水中大量的溶解物是加重霧霾的元兇之一[8]。

此外，有專(zhuān)家通過(guò)觀測(cè)和模擬的綜合分析發(fā)現(xiàn)，在霾液滴中的液相反應(yīng)是我國(guó)北方冬季硫酸鹽生成的重要途徑。重污染期間的高顆粒物濃度和高相對(duì)濕度，使得空氣中積累了大量以顆粒物結(jié)合水或霧滴形式存在的液滴，為液相氧化提供了反應(yīng)器。

在液滴中，NO2可以充當(dāng)氧化劑的角色，促進(jìn)SO2向硫酸鹽的轉(zhuǎn)化，從而加劇了霧霾的嚴(yán)重程度[9]。因此，干法、半干法工藝雖然仍存在一些技術(shù)和經(jīng)濟(jì)等方面的缺陷，但由于具有耗水量少、運(yùn)行成本低、設(shè)備簡(jiǎn)單、占地面積小、硫便于回收等優(yōu)點(diǎn)，成為極具發(fā)展前景的煙氣凈化技術(shù)。

上海華信國(guó)惠環(huán)保科技有限公司自主研發(fā)了一種基于粉體催化劑的新型AO干法脫硫脫硝協(xié)同技術(shù)，該技術(shù)屬于干式氧化法，是一種通過(guò)活性催化劑同步對(duì)SO2和NOx進(jìn)行催化氧化并且吸收形成穩(wěn)定化合物的方法，從而使排放煙氣達(dá)到超低排放的要求。該工藝可實(shí)現(xiàn)在煙氣治理的過(guò)程中，采用一種催化劑、一套裝置，同時(shí)對(duì)煙氣中的SO2和NOx進(jìn)行處理，相互協(xié)作、相互促進(jìn)。目前，該工藝已在多個(gè)工業(yè)鍋爐的脫硫脫硝項(xiàng)目中使用并且獲得了一致好評(píng)。

1AO干法脫硫脫硝協(xié)同技術(shù)實(shí)驗(yàn)研究

1.1實(shí)驗(yàn)工藝流程

AO干法脫硫脫硝協(xié)同技術(shù)實(shí)驗(yàn)工藝流程如下。采用流量計(jì)和閥門(mén)控制進(jìn)入氣體反應(yīng)器的氣體流量和模擬煙氣（一定比例的NO、NO2、SO2、N2和O2）中各組分的濃度，氣體先進(jìn)入混氣罐中，以保證混合均勻。隨后氣體進(jìn)入氣體反應(yīng)器，模擬煙氣經(jīng)過(guò)反應(yīng)器中的催化劑并發(fā)生反應(yīng)，采用德圖氣體檢測(cè)儀分別檢測(cè)反應(yīng)器入口及出口氣體中的SO2和NOx含量；設(shè)定反應(yīng)器入口的SO2和NOx的濃度分別為1500ppm和800ppm，通過(guò)反應(yīng)器出口氣體中的SO2和NOx的含量來(lái)計(jì)算催化劑對(duì)SO2和NOX的脫除率。實(shí)驗(yàn)流程如圖1所示。

圖1AO干法脫硫脫硝協(xié)同技術(shù)實(shí)驗(yàn)工藝流程示意

1.2催化劑性能研究

圖2催化劑的脫硫脫硝效率

進(jìn)行脫硫脫硝實(shí)驗(yàn)時(shí)，催化劑的脫硫脫硝效率如圖2所示。由圖2可知，在開(kāi)始實(shí)驗(yàn)的40min內(nèi)，出口的SO2和NOx的濃度均接近0ppm，脫硫和脫硝效率一直維持在99%以上。隨后，SO2和NOx的脫除率開(kāi)始下降，根據(jù)入口的SO2和NOx的濃度推算，SO2和NOx的超低排放時(shí)間分別為42min和45min。

從上述實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象可以看出，該催化劑對(duì)于SO2和NOX均具有較好的脫除效果，可以實(shí)現(xiàn)SO2和NOx較長(zhǎng)時(shí)間的超低排放。此外，隨著實(shí)驗(yàn)的進(jìn)行，SO2和NOx的脫除效率出現(xiàn)下降的可能原因?yàn)榇呋瘎┍砻娴幕钚晕稽c(diǎn)被占據(jù)。總的來(lái)說(shuō)，該催化劑對(duì)于SO2和NOx具有良好的協(xié)同脫除性能，能夠滿足實(shí)際工業(yè)應(yīng)用。

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