煙氣同時(shí)脫硫、脫硝技術(shù)
目前,煙氣同時(shí)脫硫、脫硝技術(shù)可以分為兩大類:爐內(nèi)燃燒過(guò)程的同時(shí)脫除技術(shù)和燃燒后煙氣中的同時(shí)脫除技術(shù)。其中燃燒后煙氣脫硫、脫硝是今后進(jìn)行大規(guī)模工業(yè)應(yīng)用的重點(diǎn)。燃燒后煙氣脫硫、脫硝典型工藝有干法和濕法兩種:干式工藝包括堿性噴霧干燥法、固相吸收和再生法以及吸收劑噴射法、高能化學(xué)輻射法等;濕式工藝主要是氧化/吸收法和鐵的螯合物吸收法等。
1 固相吸收和再生同時(shí)脫硫、脫硝技術(shù)
這類技術(shù)利用可循環(huán)再生的固體吸附材料從煙道氣或廢氣中除去SO2 和NOx ？衫玫幕钚晕讲牧嫌谢钚蕴、活性焦、活性氧化鋁為載體的吸附材料以及氧化銅、鈉和鎂氧化載體的吸附材料等。其中SO2 以硫酸或硫酸鹽的形式被吸附在吸附劑上,然后在還原條件下生成高濃度的SO2 或以SO2、H2 S混合物的形式存在,然后再加工成副產(chǎn)品。煙氣中的NOx 最終被還原為N2。
2 NOx SO工藝
NOx SO技術(shù)是美國(guó)能源部潔凈用煤計(jì)劃的一個(gè)子項(xiàng)目,是一種干式、可再生系統(tǒng),可同時(shí)去除煙氣中的SO2 和NOx 。吸收劑為Na2O /γ - Al2O3 ,處理過(guò)程包括吸收、再生等步驟。此技術(shù)對(duì)煙氣中SO2 的凈化率達(dá)90% , NOx 的凈化率達(dá)70% ～90% ,沒(méi)有淤泥和廢液排放問(wèn)題。但此技術(shù)需大量吸附劑,設(shè)備龐大,投資高,動(dòng)力消耗也大。
3 SNOx 工藝
煙氣先經(jīng)過(guò)SCR反應(yīng)器, NOx 在催化劑作用下被氨還原成N2 ,隨后,煙氣進(jìn)入改質(zhì)器, SO2 被催化氧化為SO3 ,在瀑布膜冷凝器中凝結(jié)、水合為硫酸,進(jìn)一步濃縮為可銷售的濃硫酸。該技術(shù)除消耗氨氣外,不消耗其他化學(xué)藥品,不產(chǎn)生廢水等二次污染物,具有很高的脫硝率( 95%以上)和可靠性,運(yùn)行和維護(hù)要求較低。缺點(diǎn)是投資費(fèi)用高、副產(chǎn)品濃硫酸的儲(chǔ)存及運(yùn)輸困難。
4 濕法FGD加金屬螯合物技術(shù)
傳統(tǒng)的濕法煙氣脫硫效率在90%以上,在電廠的應(yīng)用比較成熟。由于NOx 在水中的溶解度很小,在濕法中很難除去。有學(xué)者研究發(fā)現(xiàn),一些金屬螯合物(如Fe ( EDTA)和Fe (NTA) )能吸收NO形成亞硝酰亞鐵螯合物,配位的NO再與溶解的SO2 和O2 反應(yīng)生成N2、N2O、硫酸鹽、各種N - S化合物以及三價(jià)鐵螯合物,然后從吸收液中去除,并使三價(jià)鐵螯合物還原再生。影響濕法FGD加金屬螯合物技術(shù)工業(yè)應(yīng)用的主要障礙是反應(yīng)過(guò)程中螯合物的損失和金屬螯合物再生困難、利用率低、運(yùn)行費(fèi)用高。
5 氯酸氧化法
氯酸氧化工藝是采用氧化吸收塔和堿式吸收塔兩段工藝脫除煙氣中SO2 和NOx 的方法。氧化吸收塔是采用氧化劑HClO3 來(lái)氧化NO、SO2 及有毒金屬;堿式吸收塔則作為后續(xù)工藝用Na2 S及NaOH作為吸收劑,吸收殘余的酸性氣體。該工藝NOx 脫除率達(dá)95%以上,沒(méi)有催化劑中毒、失活或隨使用時(shí)間增長(zhǎng)而出現(xiàn)催化能力下降等問(wèn)題。迄今為止,該工藝還處于探索階段。
6 DESONOx 技術(shù)
煙氣先經(jīng)靜電除塵器將粉塵質(zhì)量濃度降到20mg/m3 ,然后進(jìn)入雙層催化劑的固定床反應(yīng)器。反應(yīng)器上層為SCR法脫硝用催化劑,如V2O5 /TiO2等,噴入NH3 使NOx 還原為N2 ,反應(yīng)溫度為400～460 ℃;下層為將SO2 氧化為SO3 的催化劑,如貴金屬或V2O5 ,反應(yīng)溫度為400～450 ℃。之后,經(jīng)冷凝可析出70%的硫酸, SO2 脫除率為93% ～97% ,脫硝率達(dá)80%以上。
7 SNRB工藝
該法是由B&W公司開(kāi)發(fā)的一種高溫?zé)煔鈨艋夹g(shù),能同時(shí)脫除SOx 、NOx 和粉塵,脫除過(guò)程在一個(gè)高溫布袋式除塵器內(nèi)完成。凈化過(guò)程主要包括:噴入鈣基或鈉基脫硫劑脫除SOx ; 噴入NH3 通過(guò)SCR技術(shù)脫除NOx ;在高溫脈沖噴射布袋除塵器中脫除粉塵。實(shí)踐表明, SO2 的脫除效率在80% ～90% , NOx 脫除效率在90%左右,粉塵脫除效率達(dá)99%。該法適用于高硫煤煙氣的凈化。
8 NFT技術(shù)
NFT技術(shù)是將石灰漿與尿素混合液噴入1 000 ℃爐膛, NOx 與尿素生成CO2 和水蒸汽;同時(shí),SO2 與CaO反應(yīng)生成固體硫酸鈣。脫硫和脫硝效率均在60%左右。這種工藝的缺點(diǎn)為:噴頭易結(jié)垢堵塞,脫硫、脫硝效率不高。但其運(yùn)行成本低于一般的濕法煙氣脫硫工藝。
9 爐內(nèi)燃燒同時(shí)脫除技術(shù)
在燃燒過(guò)程中對(duì)NOx 進(jìn)行控制的同時(shí),加入脫硫劑控制SO2 ,達(dá)到同時(shí)脫硫、脫硝的目的。循環(huán)流化床燃燒技術(shù)及增壓流化床燃燒、噴鈣(石灰石)分段燃燒等都是基于這種原理;還有尿素凈化工藝、石灰/尿素噴射工藝等都是吸收劑噴射同時(shí)脫硫、脫硝技術(shù);此外,催化光解分解法和鍋爐排污水用于煙氣脫硫、脫硝的技術(shù)屬于新興技術(shù),目前還處于試驗(yàn)研究階段。
10 解耦耦合脫硫、脫硝新技術(shù)
解耦是將一個(gè)相互作用的耦合反應(yīng)過(guò)程,按煤中不同組分在熱轉(zhuǎn)化過(guò)程中的差異性和階段性,分解為若干個(gè)相對(duì)獨(dú)立、易于調(diào)控的反應(yīng)過(guò)程,其目的是使復(fù)雜過(guò)程簡(jiǎn)單化;耦合是通過(guò)設(shè)備、物質(zhì)、能量的結(jié)合,將不同子過(guò)程進(jìn)行組合,其目的是解決反應(yīng)次序、物質(zhì)和能量供給問(wèn)題。李靜海等提出了一種解耦耦合脫硫、脫硝新想法,其設(shè)計(jì)的新型解耦燃煤爐將傳統(tǒng)的1個(gè)爐膛分為2個(gè)室,即熱解室和燃燒室,并將燃燒分成幾個(gè)區(qū)域,使不同區(qū)域的操作條件分別滿足脫除某種氣體( SOx , NOx )所需的最佳條件,利用煤炭自身的熱解產(chǎn)物抑制煤炭燃燒過(guò)程中污染物的生成。
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