燃煤電廠煙氣脫硫脫硝發(fā)展范文

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《能源與節(jié)能雜志》2014年第八期

1脈沖電暈法脫硫脫硝技術

1.1脫硫脫硝原理脈沖電暈法使用高壓電源電暈放電來取代昂貴的電子加速器產生高能電子。其反應機理如下：通過交直流疊加電源加到放電電極上，產生高壓脈沖電暈放電，使得煙氣分子突然獲得巨大的能量，獲得常溫下的非平衡等離子體。這些等離子體里面含有大量的高能離子、電子、激發(fā)態(tài)粒子，這些活性粒子使被電暈放電一同激活的SO2、NO分子經過一系列復雜的電化學反應被氧化且與煙氣中的水形成相應的酸。酸與添加的氨形成（NH3）2SO4和NH3NO3，收集之后處理加工成化肥[8]。

1.2工藝流程脈沖電暈法的系統(tǒng)工藝流程圖如圖2所示。煙氣經加熱加濕后進入反應器，在脈沖電源的作用下，氧化SO2和NO并與水蒸氣形成酸脫除。最后通過捕捉收集裝置將相應的副產物銨鹽進行收集處理加工。

1.3技術特點脈沖電暈法由電子束照射法發(fā)展而來但避免了用電子加速器，因此沒有了電子槍壽命及X射線屏蔽的問題。它能在單一過程內一體脫出SO2和NOx，并且該工藝還有除塵效果，其副產物可做肥料。

1.4存在的問題試驗研究不充分。添加劑和脈沖電暈放電對脫除SO2和NOx作用大小不清楚。副產物以微粒的形式存在，難以收集。并且該方法能耗高，由于負載的特殊性，沒有有效解決反應器和電源的有效匹配。

2炭基催化脫硫脫硝法

2.1脫硫脫硝原理常用的炭基材料一般有活性炭、活性焦、活性炭纖維等，它們都是孔隙結構豐富、比表面積大、具有良好吸附性的材料。炭基材料表面官能團比較豐富，其本身就是良好的催化劑，同時其也可以作為催化劑載體，其脫硫脫硝反應機理如下：a)脫硫。SO2在炭基材料表面的吸附有兩種形式：物理吸附和化學吸附。物理吸附發(fā)生在煙氣中沒有水蒸氣和氧的存在時，其吸附量較小；當煙氣中有充足的O2和水蒸氣時，由于炭基材料表面具有催化作用，物理吸附和化學吸附同時發(fā)生，吸附量增大。煙氣中的O2將被吸附的SO2氧化成SO3，其再與水蒸氣反應生成H2SO4：b)脫硝。在90℃～250℃之間炭基材料可以將NO催化還原成N2和水，而此溫度恰好在鍋爐煙氣排放的窗口溫度內，因此將炭基材料作為選擇性催化還原技術的催化劑，在通入NH3的情況下，和煙氣中的NOx反應生成N2脫去。

2.2工藝流程炭基催化法的系統(tǒng)工藝流程圖如圖3所示。煙氣經過冷卻系統(tǒng)降溫后從底部進入吸收塔向上運動。吸收塔內的活性炭自上而下運動。首先煙氣中的SO2被氧化成SO3進而生成硫酸氣溶膠吸附在活性炭的空隙中。添加NH3后，煙氣中的NOx在催化還原的作用下轉化為N2和H2O脫除。活性炭進入解吸塔，在約400℃時進行再生，產出25%～30%的的SO2氣體，生成的SO2氣體可以將其加工成液態(tài)SO2、H2SO4或單質S進行回收利用。再生的活性焦也可以進行重復利用，既降低了煙氣脫硫脫硝的成本，又可以有效地實現S的資源化利用。

2.3技術特點炭基催化法是一種再生工藝法。該工藝可以有效地回收煙氣中的S，中國硫磺目前還需要大量進口，因此其副產物相比石膏來說會有很好的經濟價值。炭基催化法運行操作容易、工藝流程簡單，凈氣溫度高，不需要在加熱裝置，可直接送入煙囪。在脫硫脫硝的同時，還有除去煙塵和重金屬污染物的作用，屬于一種深度煙氣凈化技術。另外其催化劑來源廣泛，失活的炭基顆粒可以作為燃料使用，不會產生二次污染。

2.4存在的問題該工藝最大的特點是富集的SOx氣體需要消耗大量的炭基材料，成本較高。吸收塔中噴射氨增加了活性（焦）炭的粘附力，會造成吸收塔內氣流分布的不均。另外，在脫硫脫硝過程中，煙氣中的SO2和NOx會互相影響。煙氣中的SO2會占據更多的活化位，其與NOx在炭基催化劑上形成競爭關系。2技術比較結合中國國情，在幾種主流脫硫脫硝一體化技術中，如表1，CuO吸附法吸收劑穩(wěn)定性差及反應溫度較高阻礙了其工業(yè)化，等離子法脫硫脫硝技術復雜，且其高能耗的弊端得不到解決。相比較來說，炭基催化法運行費用低，尤其是活性焦法脫除劑來源廣泛、價格低廉且其副產物利用價值大，在中國有很好的應用前景。

3結語

目前，炭基催化脫硫脫硝法在中國還處于實驗段，應該加強對活性焦活化和改進方法的研究，如利用微波技術改造活性焦的空隙、用堿性氫氧化物對其進行改性等，盡早開發(fā)用于脫硫脫硝效果好且經濟可以量產的活性焦。另外其副產物的有效回收利用對于降低整個系統(tǒng)的成本很重要，如果穩(wěn)定可靠地能將價格低廉、來源廣泛、含S量高的劣質煤還原為便于儲存運輸且銷量較好的單質S，不僅會帶來很好的經濟效益，而且有長遠的社會效益。在中國燃煤火電廠脫硫脫硝進展有很大差異的情況下，一方面對老舊機組進行改造，另一方面可以增加新的脫硫脫硝一體化技術的工業(yè)試點機組，使低能耗高效率的脫硫脫硝一體化設備盡早實現工業(yè)化。

作者：王雪濤王沛迪劉予任建興單位：上海電力學院能源與機械工程學院