馬鋒 賀娟（陜西煤業(yè)化工集團(tuán)神木天元化工有限公司，陜西榆林719319）

煙道氣脫硫脫硝一體化技術(shù)的發(fā)展研究

馬鋒 賀娟（陜西煤業(yè)化工集團(tuán)神木天元化工有限公司，陜西榆林719319）

我國是燃煤大國，這樣的能源結(jié)構(gòu)導(dǎo)致我國環(huán)境深受其害。由于煤炭在燃燒轉(zhuǎn)化為電能的過程中，煙道氣內(nèi)所產(chǎn)生的硫、硝等物質(zhì)的含量較高，如果不加以處理，進(jìn)入大氣后會對環(huán)境造成巨大污染和破壞，因此如何凈化燃煤煙道氣已經(jīng)成為了煤化企業(yè)重要研究課題之一。然而脫硫與脫硝過程彼此會相互干擾，本文就傳統(tǒng)和最新一體化脫硫脫硝技術(shù)進(jìn)行了深入的對比分析，以期為煙氣凈化提供參考和助力。

煙道氣；脫硫；脫硝；一體化技術(shù)

我國是世界產(chǎn)煤大國，總產(chǎn)量約占世界煤產(chǎn)量的37%，同時也是煤耗大國，能源結(jié)構(gòu)中燃煤比例高達(dá)75%。而燃煤所產(chǎn)生的硫、硝等污染物早已經(jīng)引起人們的廣泛關(guān)注。其中鋼鐵、焦化、電力、水泥等高污染高能耗企業(yè)是當(dāng)今大氣污染的“罪魁禍?zhǔn)住?，同時焦?fàn)t煙道廢氣中的二氧化硫、氮氧化物、顆粒物等又是造成霧霾的重要因素。因此，脫硫脫硝一體化技術(shù)是我國控制煙氣污染的重要難題，目前工藝研發(fā)尚處于初級階段，并沒有廣泛普及應(yīng)用?；诖?，開發(fā)出適合我國國情，同時兼具效益和效率的技術(shù)創(chuàng)新是未來煙道氣脫硫脫硝一體化技術(shù)發(fā)展的重要趨勢。

1 研究煙道氣脫硫脫硝一體化技術(shù)的重要意義

隨著我國社會可持續(xù)發(fā)展緊迫性的日益加劇，人們對生活質(zhì)量和生存環(huán)境的要求越來越高。煤化企業(yè)是落實國家節(jié)能減排的重要力量，近年來，為了緩解我國能源供需矛盾、保持經(jīng)濟平穩(wěn)快速發(fā)展、推動經(jīng)濟結(jié)構(gòu)調(diào)整和產(chǎn)業(yè)技術(shù)進(jìn)步、改善環(huán)境質(zhì)量，我國政府陸續(xù)出臺了一系列推動節(jié)能減排的措施，同時取得了良好成效，二氧化硫、氨氮、氮氧化物排放總量持續(xù)下降。然而我國煉焦?fàn)t廢氣的二氧化硫和氮氧化物絕大部分沒有采取減排措施，國內(nèi)現(xiàn)有焦?fàn)t所排放的SO2和NOx的濃度大多不能滿足國家最新出臺的煉焦化學(xué)工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)。即焦?fàn)t煙囪二氧化硫排放濃度必須限值為50mg/m3，氮氧化物限值為500 mg/m3；特別限值為焦?fàn)t煙囪二氧化硫排放濃度30mg/m3，氮氧化物150 mg/m3。因此，研究煙道氣脫硫脫硝一體化技術(shù)是中國轉(zhuǎn)型期時代背景下的必然選擇，同時也是煤炭產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、優(yōu)化和發(fā)展方式轉(zhuǎn)變的必經(jīng)之路。

2 對傳統(tǒng)煙氣脫硫脫硝一體化技術(shù)的闡述

當(dāng)今國內(nèi)外廣泛使用的脫硫脫硝一體化技術(shù)主要是濕式煙氣脫硫和選擇性催化還原(scr)或選擇性非催化還原(sncr)技術(shù)脫硝組合工藝。濕式煙氣脫硫常用的是采用石灰或石灰石的鈣法，脫硫效率大于85%，但其缺點是工程龐大，初投資和運行費用高，且容易形成二次污染。選擇性催化還原脫硝反應(yīng)溫度為260～460℃時，脫硝率可達(dá)72%～89%。該技術(shù)成熟可靠，目前在全球范圍尤其是發(fā)達(dá)國家應(yīng)用十分廣泛，但該工藝設(shè)備投資大，需預(yù)熱處理煙氣，催化劑昂貴且使用壽命短，同時存在氨泄漏、設(shè)備易腐蝕等問題。而選擇性非催化還原溫度區(qū)域為880～1150℃，脫硝率小于45%。其缺點同樣是工藝設(shè)備投資大，需預(yù)熱處理煙氣，而且設(shè)備易發(fā)生腐蝕。

3 對煙氣脫硫脫硝一體化技術(shù)創(chuàng)新的探究

3.1 技術(shù)原理

首先，利用活性焦的吸附特性和催化特性，在活性焦吸附塔中，使氣體中SO2與煙氣中的水蒸氣和氧反應(yīng)生成硫酸，并吸附在活性焦的表面，實現(xiàn)氣體中硫化物的脫除；其脫硫的反應(yīng)為：SO2+1/2O2→SO3以及SO+H2O→H2SO4。其次，以氨(NH3)作為還原劑，以活性焦為催化劑，在一定條件下將NOx轉(zhuǎn)化為N2和H2O，實現(xiàn)了對NOx的脫除；其脫硝的反應(yīng)為：4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O以及2NO2+4NH3+O2→3N2+6H2O。最后，采用專用吸附劑脫汞，脫汞原理是利用氣體中汞與金屬硫化物反應(yīng)，生成穩(wěn)定的硫化汞停留在脫汞劑中，從而使天然氣中的汞脫除，其脫汞的反應(yīng)為：2Cus+Hg→Cu2S+HgS。該技術(shù)不僅能夠?qū)崿F(xiàn)脫硫脫硝，而且對于高污染物汞還具有良好的脫除效果。

3.2 關(guān)鍵技術(shù)及減污細(xì)節(jié)分析

一方面，采用活性焦法與選擇性催化還原法以及專用吸附劑聯(lián)用的方式實現(xiàn)脫硫、脫硝、脫汞的一體化進(jìn)程。SO2的脫除率可以達(dá)到98.3%左右，NOx的脫除率在91.1%以上，汞的脫除率在94.8%以上。另一方面，采用了吸附劑高溫分離汞技術(shù)及密封設(shè)備、氮氣氣浮法回收技術(shù)及裝置、汞收集及壓縮裝置以及吸附劑的回收和再利用技術(shù)及設(shè)備。此外，新型氣體脫硫、脫硝、脫汞一體化技術(shù)采用活性焦法脫硫后煙氣溫度在125℃以上，易于排放；SO2和NOx的脫除率十分徹底，因此應(yīng)用效果可以得到有效保障。

3.3 新技術(shù)的發(fā)展趨勢

目前，我國高度重視污染防治問題，對加強污染防治工作做出了一系列重要的部署。新型氣體脫硫、脫硝、脫汞一體化技術(shù)的研究成功，必將推動我國氮氧化物、二氧化硫及重金屬汞等大氣污染物的治理進(jìn)程，社會效益巨大。脫硫脫硝一體化技術(shù)無固體廢棄物產(chǎn)生、無二次污染、廢水零排放，副產(chǎn)品硫酸鎂的成功產(chǎn)出實現(xiàn)了鋼鐵行業(yè)煙氣治理走上循環(huán)經(jīng)濟之路，對于打造綠色鋼鐵行業(yè)形象有較大促進(jìn)作用；此外新技術(shù)還具有在一塔內(nèi)同步實現(xiàn)脫硫、脫硝的功能，可實現(xiàn)100%同步運轉(zhuǎn)率。而且投資成本比傳統(tǒng)脫硫脫硝工藝會降低大約34.5%左右，運行成本則會降低43.5%以上，對于煤化行業(yè)降本增益，減少環(huán)保帶來的成本與管理壓力有較明顯的退的意義。另外，還可以減輕鋼鐵企業(yè)的建設(shè)風(fēng)險、運營風(fēng)險。新技術(shù)由承包方負(fù)責(zé)建設(shè)、運營、維護(hù)保養(yǎng)等工作，將費用固定化，提前鎖定成本，轉(zhuǎn)嫁經(jīng)營風(fēng)險，是目前市場上較為先進(jìn)的商業(yè)合作模式。

總之，隨著國家對節(jié)能環(huán)保的日益重視，傳統(tǒng)煙氣脫硫脫硝一體化技術(shù)已不能滿足嚴(yán)格的減排需求，而且傳統(tǒng)技術(shù)存在設(shè)備投資高、占地面積大和后期管理復(fù)雜等不足，因此，研發(fā)經(jīng)濟、高效、穩(wěn)定及安全環(huán)保的脫硫脫硝技術(shù)對于煤化企業(yè)實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展具有巨大的推動作用。

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