-.z.鍋爐煙氣治理技術(shù)調(diào)研1引言隨著世界人口的膨脹和人類(lèi)社會(huì)的開(kāi)展進(jìn)步，大氣酸化問(wèn)題日益嚴(yán)重，導(dǎo)致了地球生態(tài)環(huán)境的破壞，給人類(lèi)造成了巨大的損失和傷害。大氣酸化的主要原因是機(jī)車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)及燃煤發(fā)電、鋼鐵、水泥等工業(yè)廢氣，這些廢氣中含有CO，CO2，NO*，Hm，SO2及煙塵等，其中，SO2和NO*(尤其是NO)是危害最為嚴(yán)重，也最難脫除的污染物。因此，許多國(guó)家對(duì)SO2和NO*排放量的限制都有嚴(yán)格的規(guī)定。由于我國(guó)的城市污染為煤煙型污染，高水平的SO2和煙塵污染共同作用，造成對(duì)人體安康的經(jīng)濟(jì)損失約為950億元(1995年)，占本國(guó)生產(chǎn)總值的1.6%，1995年全國(guó)SO2排放量達(dá)2370萬(wàn)t，居世界第一位，SO2排放量持續(xù)增加使我國(guó)的酸雨開(kāi)展迅速，嚴(yán)重的酸性降水和脆弱的生態(tài)系統(tǒng)使我國(guó)的經(jīng)濟(jì)損失嚴(yán)重。工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程產(chǎn)生NO*都與燃料燃燒有關(guān)?；剂?煤、石油和天然氣)燃燒過(guò)程中NO*的生成有二種機(jī)理:含氮燃料的氧化(燃料NO*)；空氣中的氮在高溫下與氧化合(熱NO*)；燃料自由基與氮?dú)夥错懮蒆中間體進(jìn)而氧化生成(快速NO*)。NO*的危害主要有如下二個(gè)方面:①直接損害人類(lèi)安康和動(dòng)植物的機(jī)體，超過(guò)一定濃度的NO*會(huì)影響動(dòng)物的肺功能；②是酸雨形成的重要來(lái)源；③對(duì)另一種污染物O3及光化學(xué)煙霧的形成起催化作用。2脫硫技術(shù)國(guó)內(nèi)外已經(jīng)建成的煙氣脫硫設(shè)施以燃煤電廠(chǎng)居多，脫硫技術(shù)的研究也以電廠(chǎng)為主，石油煉化企業(yè)脫硫技術(shù)研究可在一定程度上借鑒電廠(chǎng)煙氣脫硫已有的成熟技術(shù)。目前，按副產(chǎn)物的形態(tài)，煙氣脫硫技術(shù)可分為濕法、干法、半干法三種?！穹煔饷摿蚣夹g(shù)(WFGD)吸收劑在液態(tài)下與SO2反響，脫硫產(chǎn)物也為液態(tài)。該法脫硫效率高、運(yùn)行穩(wěn)定，但投資和運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用高、系統(tǒng)復(fù)雜、脫硫后產(chǎn)物較難處理、易造成二次污染?！じ煞煔饷摿蚣夹g(shù)(DFGD)脫硫吸收和產(chǎn)物處理均在干狀態(tài)下進(jìn)展。該法系統(tǒng)簡(jiǎn)單、無(wú)污水和廢酸排出、設(shè)備腐蝕小、運(yùn)行費(fèi)用低，但脫硫效率較低?！ぐ敫煞煔饷摿蚣夹g(shù)(SDFGD)半干法吸取了濕法和干法的優(yōu)點(diǎn)，脫硫劑在濕態(tài)下脫硫，脫硫產(chǎn)物以干態(tài)排出。該法既具有濕法脫硫反響速度快、脫硫效率高的優(yōu)點(diǎn)，又具有干法無(wú)污水和廢酸排出、硫后產(chǎn)物易于處理的優(yōu)點(diǎn)。2.1濕法煙氣脫硫技術(shù)優(yōu)點(diǎn):濕法煙氣脫硫技術(shù)為氣液反響，反響速度快，脫硫效率高，一般均高于90%，技術(shù)成熟，適用面廣。濕法脫硫技術(shù)比擬成熟，生產(chǎn)運(yùn)行平安可靠，在眾多的脫硫技術(shù)中，始終占據(jù)主導(dǎo)地位，占脫硫總裝機(jī)容量的80%以上。缺點(diǎn):生成物是液體或淤渣，較難處理，設(shè)備腐蝕性嚴(yán)重，洗滌后煙氣需再熱，能耗高，占地面積大，投資和運(yùn)行費(fèi)用高、系統(tǒng)復(fù)雜、設(shè)備龐大、耗水量大、一次性投資高，一般適用于大型電廠(chǎng)。分類(lèi):常用的濕法煙氣脫硫技術(shù)有石灰石-石膏法、間接的石灰石-石膏法、檸檬吸收法等。2.1.1石灰石/石灰－石膏法原理:是利用石灰石或石灰漿液吸收煙氣中的SO2，生成亞硫酸鈣，經(jīng)別離的亞硫酸鈣(CaO3S)可以?huà)仐?，也可以氧化為硫酸鈣(CaSO4)，以石膏形式回收。這是目前世界上技術(shù)最成熟、運(yùn)行狀況最穩(wěn)定的脫硫工藝，脫硫效率到達(dá)90%以上。2.1.2間接石灰石－石膏法常見(jiàn)的間接石灰石－石膏法有:鈉堿雙堿法、堿性硫酸鋁法和稀硫酸吸收法等。原理:鈉堿、堿性氧化鋁(Al2O3·nH2O)或稀硫酸(H2SO4)吸收SO2，生成的吸收液與石灰石反響而得以再生，并生成石膏。該法操作簡(jiǎn)單，二次污染少，無(wú)結(jié)垢和堵塞問(wèn)題，脫硫效率高，但是生成的石膏產(chǎn)品質(zhì)量較差。2.1.3檸檬吸收法原理:檸檬酸(H3C6H5O7·H2O)溶液具有較好的緩沖性能，當(dāng)SO2氣體通過(guò)檸檬酸鹽液體時(shí)，煙氣中的SO2與水中H+發(fā)生反響生成H2SO3絡(luò)合物，SO2吸收率在99%以上。這種方法僅適于低濃度SO2煙氣，而不適于高濃度SO2氣體吸收，應(yīng)用范圍比擬窄。另外，還有海水脫硫法、磷銨復(fù)肥法、液相催化法等濕法煙氣脫硫技術(shù)。2.2干法煙氣脫硫技術(shù)優(yōu)點(diǎn):干法煙氣脫硫技術(shù)為氣同反響，相對(duì)于濕法脫硫系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，具有設(shè)備簡(jiǎn)單、占地面積小、投資和運(yùn)行費(fèi)用較低、操作方便、能耗低、生成物便于處置、無(wú)污水處理系統(tǒng)等優(yōu)點(diǎn)。缺點(diǎn):反響速度慢，脫硫率低，先進(jìn)的可達(dá)60～80%。但目前此種方法脫硫效率較低，吸收劑利用率低，磨損、結(jié)垢現(xiàn)象比擬嚴(yán)重，在設(shè)備維護(hù)方面難度較大，設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性、可靠性不高，且壽命較短，限制了此種方法的應(yīng)用。分類(lèi):常用的干法煙氣脫硫技術(shù)有活性炭吸附法、電子束輻射法、荷電干式吸收劑噴射法、金屬氧化物脫硫法等。典型的干法脫硫系統(tǒng)是將脫硫劑(如石灰石、白云石或消石灰)直接噴入爐內(nèi)。以石灰石為例，在高溫下煅燒時(shí)，脫硫劑煅燒后形成多孔的氧化鈣顆粒，它和煙氣中的SO2反響生成硫酸鈣，到達(dá)脫硫的目的。2.2.1活性炭吸附法原理:SO2被活性炭吸附并被催化氧化為三氧化硫(SO3)，再與水反響生成H2SO4，飽和后的活性炭可通過(guò)水洗或加熱再生，同時(shí)生成稀H2SO4或高濃度SO2?？色@得副產(chǎn)品H2SO4，液態(tài)SO2和單質(zhì)S，即可以有效地控制SO2的排放，又可以回收硫資源。該技術(shù)經(jīng)**交通大學(xué)對(duì)活性炭進(jìn)展了改良，開(kāi)發(fā)出本錢(qián)低、選擇吸附性能強(qiáng)的ZL30，ZIA0，進(jìn)一步完善了活性炭的工藝，使煙氣中SO2吸附率到達(dá)95.8%，到達(dá)國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)。2.2.2電子束輻射法原理:用高能電子束照射煙氣，生成大量的活性物質(zhì)，將煙氣中的SO2和氮氧化物氧化為SO3和二氧化氮(NO2)，進(jìn)一步生成H2SO4和硝酸(NaNO3)，并被氨(NH3)或石灰石(CaCO3)吸收劑吸收。2.2.3荷電干式吸收劑噴射脫硫法原理:吸收劑以高速流過(guò)噴射單元產(chǎn)生的高壓靜電電暈充電區(qū)，使吸收劑帶有靜電荷，當(dāng)吸收劑被噴射到煙氣流中，吸收劑因帶同種電荷而互相排斥，外表充分暴露，使脫硫效率大幅度提高。此方法為干法處理，無(wú)設(shè)備污染及結(jié)垢現(xiàn)象，不產(chǎn)生廢工業(yè)煙氣脫硫技術(shù)研究進(jìn)展水廢渣，副產(chǎn)品還可以作為肥料使用，無(wú)二次污染物產(chǎn)生，脫硫率大于90%，而且設(shè)備簡(jiǎn)單，適應(yīng)性比擬廣泛。但是此方法脫硫靠電子束加速器產(chǎn)生高能電子；對(duì)于一般的大型企業(yè)來(lái)說(shuō)，需大功率的電子槍?zhuān)瑢?duì)人體有害，故還需要防輻射屏蔽，所以運(yùn)行和維護(hù)要求高。****熱電廠(chǎng)建成一套電子脫硫裝置，煙氣中SO2的脫硫到達(dá)國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)。2.2.4金屬氧化物脫硫法原理:根據(jù)SO2是一種比擬活潑的氣體的特性，氧化錳(MnO)、氧化鋅(ZnO)、氧化鐵(Fe3O4)、氧化銅(CuO)等氧化物對(duì)SO2具有較強(qiáng)的吸附性，在常溫或低溫下，金屬氧化物對(duì)SO2起吸附作用，高溫情況下，金屬氧化物與SO2發(fā)生化學(xué)反響，生成金屬鹽。然后對(duì)吸附物和金屬鹽通過(guò)熱分解法、洗滌法等使氧化物再生。這是一種干法脫硫方法，雖然沒(méi)有污水、廢酸，不造成污染，但是此方法也沒(méi)有得到推廣，主要是因?yàn)槊摿蛐时葦M低，設(shè)備龐大，投資比擬大，操作要求較高，本錢(qián)高。該技術(shù)的關(guān)鍵是開(kāi)發(fā)新的吸附劑。以上幾種SO2煙氣治理技術(shù)目前應(yīng)用比擬廣泛，雖然脫硫率比擬高，但是工藝復(fù)雜，運(yùn)行費(fèi)用高，防污不徹底，造成二次污染等缺乏，與我國(guó)實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)和環(huán)境和諧開(kāi)展的大方針不相適應(yīng)，故有必要對(duì)新的脫硫技術(shù)進(jìn)展探索和研究。2.3半干法煙氣脫硫技術(shù)半干法脫硫包括噴霧枯燥法脫硫、半干半濕法脫硫、粉末-顆粒噴動(dòng)床脫硫、煙道噴射脫硫等。2.3.1噴霧枯燥法噴霧枯燥脫硫方法是利用機(jī)械或氣流的力量將吸收劑分散成極細(xì)小的霧狀液滴，霧狀液滴與煙氣形成比擬大的接觸外表積，在氣液兩相之間發(fā)生的一種熱量交換、質(zhì)量傳遞和化學(xué)反響的脫硫方法。一般用的吸收劑是堿液、石灰乳、石灰石漿液等，目前絕大多數(shù)裝置都使用石灰乳作為吸收劑。一般情況下，此種方法的脫硫率65%～85%。其優(yōu)點(diǎn):脫硫是在氣、液、固三相狀態(tài)下進(jìn)展，工藝設(shè)備簡(jiǎn)單，生成物為干態(tài)的CaSO4、CaSO4，易處理，沒(méi)有嚴(yán)重的設(shè)備腐蝕和堵塞情況，耗水也比擬少。缺點(diǎn):自動(dòng)化要求比擬高，吸收劑的用量難以控制，吸收效率不是很高。所以，選擇開(kāi)發(fā)合理的吸收劑是解決此方法面臨的新難題。2.3.2半干半濕法半干半濕法是介于濕法和干法之間的一種脫硫方法，其脫硫效率和脫硫劑利用率等參數(shù)也介于兩者之間，該方法主要適用于中小鍋爐的煙氣治理。這種技術(shù)的特點(diǎn)是:投資少、運(yùn)行費(fèi)用低，脫硫率雖低于濕法脫硫技術(shù)，但仍可到達(dá)70%tn，并且腐蝕性小、占地面積少，工藝可靠。工業(yè)中常用的半干半濕法脫硫系統(tǒng)與濕法脫硫系統(tǒng)相比，省去了制漿系統(tǒng)，將濕法脫硫系統(tǒng)中的噴入Ca(OH)2:水溶液改為噴入CaO或Ca(OH)2粉末和水霧。與干法脫硫系統(tǒng)相比，克制了爐內(nèi)噴鈣法SO2和CaO反響效率低、反響時(shí)間長(zhǎng)的缺點(diǎn)，提高了脫硫劑的利用率，且工藝簡(jiǎn)單，有很好的開(kāi)展前景。2.3.3粉末一顆粒噴動(dòng)床半千法煙氣脫硫法技術(shù)原理:含SO2的煙氣經(jīng)過(guò)預(yù)熱器進(jìn)入粉粒噴動(dòng)床，脫硫劑制成粉末狀預(yù)先與水混合，以漿料形式從噴動(dòng)床的頂部連續(xù)噴入床內(nèi)，與噴動(dòng)粒子充分混合，借助于和熱煙氣的接觸，脫硫與枯燥同時(shí)進(jìn)展。脫硫反響后的產(chǎn)物以干態(tài)粉末形式從別離器中吹出。這種脫硫技術(shù)應(yīng)用石灰石或消石灰做脫硫劑。具有很高的脫硫率及脫硫劑利用率，而且對(duì)環(huán)境的影響很小。但進(jìn)氣溫度、床內(nèi)相對(duì)濕度、反響溫度之間有嚴(yán)格的要求，在漿料的含濕量和反響溫度控制不當(dāng)時(shí)，會(huì)有脫硫劑粘壁現(xiàn)象發(fā)生。2.3.4煙道噴射半干法煙氣脫硫該方法利用鍋爐與除塵器之間的煙道作為反響器進(jìn)展脫硫，不需要另外加吸收容器，使工藝投資大大降低，操作簡(jiǎn)單，需場(chǎng)地較小，適合于在我國(guó)開(kāi)發(fā)應(yīng)用。半干法煙道噴射煙氣脫硫即往煙道中噴人吸收劑漿液，漿滴邊蒸發(fā)邊反響，反響產(chǎn)物以干態(tài)粉末出煙道。2.4脫硫新技術(shù)最近幾年，科技突飛猛進(jìn)，環(huán)境問(wèn)題已提升到法律高度。我國(guó)的科技工作者研制出了一些新的脫硫技術(shù)，但大多還處于試驗(yàn)階段，有待于進(jìn)一步的工業(yè)應(yīng)用驗(yàn)證。2.4.1硫化堿脫硫法由Outokumpu公司開(kāi)發(fā)研制的硫化堿脫硫法主要利用工業(yè)級(jí)硫化納作為原料來(lái)吸收SO2工業(yè)煙氣，產(chǎn)品以生成硫磺為目的。反響過(guò)程相當(dāng)復(fù)雜，有Na2SO4、Na2SO3、Na2S203、S、Na2S*等物質(zhì)生成，由生成物可以看出過(guò)程耗能較高，而且副產(chǎn)品價(jià)值低，華南理工大學(xué)的石林經(jīng)過(guò)研究說(shuō)明過(guò)程中的各種硫的化合物含量隨反響條件的改變而改變，將溶液pH值控制在5.5~6.5之間，參加少量起氧化作用的添加劑TFS，則產(chǎn)品主要生成Na2S203，過(guò)濾、蒸發(fā)可得到附加值高的5H20·Na2S203，而且脫硫率高達(dá)97%，反響過(guò)程為:SO2+Na2S=Na2S203+S。此種脫硫新技術(shù)已通過(guò)中試，正在推廣應(yīng)用。2.4.2膜吸收法以有機(jī)高分子膜為代表的膜別離技術(shù)是近幾年研究出的一種氣體別離新技術(shù)，已得到廣泛的應(yīng)用，尤其在水的凈化和處理方面。中科院**物化所的金美等研究員創(chuàng)造性地利用膜來(lái)吸收脫出SO2氣體，效果比擬顯著，脫硫率達(dá)90%。過(guò)程是:他們利用聚丙烯中空纖維膜吸收器，以NaOH溶液為吸收液，脫除SO2氣體，其特點(diǎn)是利用多孔膜將氣體SO2氣體和NaOH吸收液分開(kāi)，SO2氣體通過(guò)多孔膜中的孔道到達(dá)氣液相界面處，SO2與NaOH迅速反響，到達(dá)脫硫的目的。此法是膜別離技術(shù)與吸收技術(shù)相結(jié)合的一種新技術(shù)，能耗低，操作簡(jiǎn)單，投資少。2.4.3微生物脫硫技術(shù)根據(jù)微生物參與硫循環(huán)的各個(gè)過(guò)程，并獲得能量這一特點(diǎn)，利用微生物進(jìn)展煙氣脫硫，其機(jī)理為:在有氧條件下，通過(guò)脫硫細(xì)菌的間接氧化作用，將煙氣中的SO2氧化成硫酸，細(xì)菌從中獲取能量。生物法脫硫與傳統(tǒng)的化學(xué)和物理脫硫相比，根本沒(méi)有高溫、高壓、催化劑等外在條件，均為常溫常壓下操作，而且工藝流程簡(jiǎn)單，無(wú)二次污染。國(guó)外曾以地?zé)岚l(fā)電站每天脫除5t量的H2S為根底；計(jì)算微生物脫硫的總費(fèi)用是常規(guī)濕法50%。無(wú)論對(duì)于有機(jī)硫還是無(wú)機(jī)硫，一經(jīng)燃燒均可生成被微生物間接利用的無(wú)機(jī)硫SO2，因此，開(kāi)展微生物煙氣脫硫技術(shù)，很具有潛力。**大學(xué)的王安等人在實(shí)驗(yàn)室條件下，選用氧化亞鐵桿菌進(jìn)展脫硫研究，在較低的液氣比下，脫硫率達(dá)98%。3煙氣脫硝技術(shù)國(guó)內(nèi)外應(yīng)用與開(kāi)展的NO*排放控制技術(shù)根本上有以下三種：燃燒控制、爐內(nèi)噴射和煙氣凈化三大方面的技術(shù)。其中前兩種方法是減少燃燒過(guò)程中NO*的生成量，第三種方法是針對(duì)燃煤電站和各種工業(yè)廢氣中的NO*進(jìn)展治理。這三種方法的具體特點(diǎn)如下:3.1.燃燒控制技術(shù)燃燒過(guò)程中NO*的控制技術(shù)主要通過(guò)改變?nèi)紵龡l件及燃燒器構(gòu)造的方法來(lái)降低NO*的排放。是目前應(yīng)用最廣泛、相對(duì)簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)并且有效的方法。包括低氧燃燒技術(shù)、空氣分級(jí)燃燒、燃料分級(jí)燃燒、煙氣再循環(huán)、低NO*燃燒器等方法。這些方法一般可使煙氣中NO*降低20%～60%。3.2爐內(nèi)噴射技術(shù)爐內(nèi)噴射脫硝實(shí)際上是在爐膛上部噴射*種物質(zhì)，使其在一定的溫度條件下復(fù)原已生成的NO*，以降低NO*的排放量。它包括噴水、噴二次燃料和噴氨等。但噴水和噴二次燃料的方法，尚存在著如何將NO氧化為NO2和解決非選擇性反響的問(wèn)題，因此，目前還不成熟。比擬成熟的方法是噴氨法，它是一種選擇性降低NO*排放量的方法。當(dāng)不采用催化劑時(shí)，NH3復(fù)原NO*的反響只能在950～1050℃這一狹窄的溫度范圍內(nèi)進(jìn)展，因此這種方法又稱(chēng)為選擇性非催化脫硝法。氨的噴入地點(diǎn)一般在爐膛上部煙氣溫度在950～1050℃的區(qū)域內(nèi)。采用該方法要解決好兩個(gè)問(wèn)題:一是氨的噴射點(diǎn)選擇，要保證在鍋爐負(fù)荷變動(dòng)的情況下，噴入的氨均能在950～1050℃范圍內(nèi)與煙氣反響；二是噴氨量的選擇要適當(dāng)。采用該方法一般可使NO*降低30%～70%。以上兩種方法在技術(shù)上簡(jiǎn)單易行，投資少，適合用于對(duì)NO*排放的初步控制，但在控制燃燒過(guò)程中會(huì)降低熱效果，使燃料不完全燃燒且NO*減少率有限。3.3煙氣脫硝技術(shù)煙氣處理脫硝技術(shù)分為濕法和干法。濕法煙氣脫硝一般可利用燃煤鍋爐己安裝的煙氣洗滌脫硫裝置，只要進(jìn)展適當(dāng)改造，或調(diào)整運(yùn)行條件，就可將煙氣中的NO*在洗滌過(guò)程中除去；也可以增設(shè)專(zhuān)門(mén)的濕法洗滌脫硝裝置。該方法由于需要加裝將NO氧化為NO2的設(shè)備，因此雖然效率高，但系統(tǒng)復(fù)雜，用水量大，并且會(huì)產(chǎn)生水的污染，因此燃煤鍋爐很少采用。干法煙氣脫硝技術(shù)是應(yīng)用較多的一類(lèi)，包括采用催化劑來(lái)促進(jìn)NO*進(jìn)展復(fù)原反響的選擇性催化復(fù)原法、選擇性非催化復(fù)原法、電子束照射法和電暈放電等離子體同時(shí)脫硫脫硝法。選擇性催化復(fù)原法(簡(jiǎn)稱(chēng)SCR)是利用適當(dāng)?shù)拇呋瘎?，在一定的溫度下，以氨等作為?fù)原氣體，利用復(fù)原劑的選擇性，優(yōu)先與氮氧化物發(fā)生反響，將它復(fù)原成氮?dú)夂退?選擇性〞是指氨等復(fù)原劑在催化劑作用下有選擇地進(jìn)展復(fù)原反響，此處主要指選擇復(fù)原NO*。選擇性非催化復(fù)原法(簡(jiǎn)稱(chēng)SR)是向煙氣中噴氨或尿素等含有NH3自由基的復(fù)原劑，在高溫和沒(méi)有催化劑的條件下，通過(guò)煙氣中氨自由基與NO*反響，把NO*復(fù)原成N2和H2O。sNCR的主要反響為:與SCR相似，以氨作為復(fù)原劑突出的缺點(diǎn)為氨的泄漏問(wèn)題。目前的趨勢(shì)是采用尿素替代NH3作為復(fù)原劑，使得操作系統(tǒng)更平安可靠，防止NH3泄漏而造成新的污染。而以尿素作為復(fù)原劑的主要反響為：SNCR設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)是投資運(yùn)行費(fèi)用較低，缺點(diǎn)是只適用于不需要快速高效的脫硝的工業(yè)爐窯。4聯(lián)合脫硫脫氮技術(shù)4.1技術(shù)概況進(jìn)入80年代，人們逐漸認(rèn)識(shí)到對(duì)二氧化硫和氮氧化合物的分別治理，不僅占地面積大，而且投資和運(yùn)行費(fèi)用高。很明顯，許多煙氣控制設(shè)備將不得不安裝在許多現(xiàn)有電廠(chǎng)以盡快滿(mǎn)足規(guī)定的空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。盡管任何技術(shù)只要給出足夠資金都可以實(shí)現(xiàn)。但電廠(chǎng)的布置、運(yùn)行特點(diǎn)或剩余的使用壽命等現(xiàn)實(shí)情況，決定了難以建立這樣的工程。為了降低煙氣凈化的費(fèi)用，適應(yīng)現(xiàn)有電廠(chǎng)的需要，開(kāi)發(fā)聯(lián)合脫硫脫氮的新技術(shù)、新設(shè)備已成為煙氣凈化技術(shù)〔FGD〕開(kāi)展的總趨勢(shì)。國(guó)外對(duì)聯(lián)合脫硫脫氮的研究開(kāi)發(fā)工作十分活潑，據(jù)美國(guó)電力研究所〔EPRI〕統(tǒng)計(jì)的聯(lián)合脫硫脫氮技術(shù)就不下60種，這些新技術(shù)、新觀念的引入到煙氣治理技術(shù)方案中，必定拓寬火電廠(chǎng)以及中小型鍋爐煙氣治理的研究領(lǐng)域。目前為止，聯(lián)合脫硫脫氮技術(shù)按照脫硫位置大體可以分為兩大類(lèi)：一是爐內(nèi)燃燒過(guò)程中同時(shí)脫硫脫氮技術(shù)；二是燃燒后煙氣中同時(shí)脫硫脫氮技術(shù)?！?〕燃燒中同時(shí)脫硫脫氮技術(shù)對(duì)爐內(nèi)燃燒過(guò)程中的脫硝研究，一開(kāi)場(chǎng)是為了降低燃燒過(guò)程中的NO*生成而開(kāi)發(fā)的，目前此項(xiàng)研究仍很活潑。在此根底上，為了到達(dá)脫硫的目的，人們又參加固硫劑，對(duì)燃燒過(guò)程中產(chǎn)生的SO2進(jìn)展脫除，產(chǎn)生同時(shí)脫硫脫氮的效果。在此領(lǐng)域最具代表性的技術(shù)有循環(huán)硫化床燃燒〔CFBC〕、增壓流化床燃燒/蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電〔PFBC-CC〕、石灰石注入爐內(nèi)分段燃燒〔LIMB〕等。它們的共同特點(diǎn)是通過(guò)控制燃燒溫度來(lái)減少NO*的生成。同時(shí)利用鈣吸收劑來(lái)吸收燃燒過(guò)程中產(chǎn)生的SO2以到達(dá)同時(shí)控制SO2和NO*排放的目的。這些技術(shù)有不少運(yùn)用到火電廠(chǎng)污染治理。已成為干凈煤技術(shù)中重要的一局部。80年代以后，爐內(nèi)同時(shí)脫硫脫氮的研究又拓寬了領(lǐng)域，先后出現(xiàn)了一些新技術(shù)。其中比擬引人注目的有石灰/尿素噴射法、鈉質(zhì)吸收劑噴射法、氣體二次燃燒吸收劑噴射工藝以及爐內(nèi)有機(jī)酸鹽吸收劑工藝等。這些技術(shù)的脫硫率一般達(dá)70%～80%，脫硝率50%～70%。〔2〕燃燒后同時(shí)脫硫脫氮技術(shù)燃燒后煙氣中聯(lián)合脫硫脫氮技術(shù)是在FGD技術(shù)根底上開(kāi)展起來(lái)的。與單獨(dú)采用脫硫或脫氮工藝相比，在一個(gè)系統(tǒng)內(nèi)同時(shí)脫硫脫氮的工藝有很大的優(yōu)越性，比方，減少系統(tǒng)復(fù)雜性，更好的運(yùn)行性能以及低本錢(qián)。近年來(lái)，對(duì)聯(lián)合脫硫脫氮技術(shù)的研究十分活潑，其中被認(rèn)為具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值的方法大致有如下幾種：4.1.1.活性炭法用活性炭脫硫脫氮的BF工藝是由德國(guó)Bergbau-Forschung開(kāi)發(fā)的。該工藝的主體設(shè)備是一個(gè)類(lèi)似于超吸附塔的活性炭流化床吸附器，在吸附器內(nèi)，煙氣中的SO2被氧化成SO3并溶于水中，產(chǎn)生稀硫酸氣溶膠，隨后由活性炭吸附。向吸附塔內(nèi)注入氨，氨與NO*在活性炭的催化復(fù)原作用下生成N2，吸附有SO2的活性炭進(jìn)入吸附器加熱再生，再生出的SO2氣體可以通過(guò)克勞斯〔Clause〕反響回收硫。再生后的活性炭可以重復(fù)使用。試驗(yàn)結(jié)果說(shuō)明，脫硫率高達(dá)95%，脫硝率達(dá)50%~80%。由于活性炭法可以有效的實(shí)現(xiàn)硫的資源化，而且同時(shí)脫硫脫硝降低了煙氣凈化費(fèi)用。因此本工藝的商業(yè)化前景較為看好。4.1.2.SNO*(WSA-SNO*)工藝WSA-SNO*技術(shù)即濕式洗滌并脫除NO*(WetScrubbingAdditiveforNO*Removal)技術(shù)，是針對(duì)電廠(chǎng)日益嚴(yán)格的SO2、NO*粉塵排放標(biāo)準(zhǔn)而設(shè)計(jì)的高級(jí)煙氣凈化技術(shù)〔AFGCT〕。在本工藝中煙氣首先經(jīng)過(guò)SCR反響器，NO*在催化劑作用下被氨氣復(fù)原為N2，隨后煙氣進(jìn)入改質(zhì)器，SO2在此被固相催化劑氧化為SO3，SO3經(jīng)過(guò)GGH后進(jìn)入WSA冷凝器被水吸收轉(zhuǎn)化為硫酸，并進(jìn)一步濃縮為可銷(xiāo)售的濃硫酸〔濃度超過(guò)90%〕。SNO*工藝最初作為美國(guó)能源部〔DOE〕CCT－2的示范工程在Ohio的EdisonNiles電站2號(hào)鍋爐進(jìn)展改造。裝置從1992年開(kāi)場(chǎng)運(yùn)行，現(xiàn)在已是該廠(chǎng)主要的大氣污染控制裝置。SNO*技術(shù)除消耗氨氣外，不消耗其他的化學(xué)品。不產(chǎn)生其他濕法脫硫產(chǎn)生的廢水、廢棄物等二次污染，不產(chǎn)生采用石灰石脫硫產(chǎn)生的CO2。目前ABB環(huán)境系統(tǒng)公司已在幾家電廠(chǎng)采用了SNO*技術(shù)，SO2、NO*的脫除率可達(dá)95%，與其他的脫硫技術(shù)相比，SNO*技術(shù)具有較低的運(yùn)行和維護(hù)要求，而且具有高的可靠性。缺乏之處是能耗較大，投資費(fèi)用較高，而且濃硫酸的儲(chǔ)存及運(yùn)輸較困難。4.1.3SNRB〔SO*-NO*-RO*-BO*〕工藝SNRB工藝是一種新型的高溫?zé)煔鈨艋に?，由B＆W公司開(kāi)發(fā)，能同時(shí)取除SO2、NO*和煙塵，此三種污染物在高溫布袋除塵器內(nèi)去除，SNRB將以下3種功能結(jié)合在一起：a.SO2用石灰基或鈉基吸收劑吸收；b.采用SCR將NO*用NH3復(fù)原為N2；c.在高溫脈沖噴射布袋除塵器去除煙塵。該工藝的關(guān)鍵是采用了編織的陶瓷過(guò)濾袋，它可以承受425℃～470℃的高溫。SNRB技術(shù)已列入美國(guó)CCT－Ⅱ示范工程，在Ohio州的R.E.Burger電站5MW的鍋爐上進(jìn)展試驗(yàn)。要求在一臺(tái)設(shè)備上到達(dá)脫除80%二氧化硫，NO*減少90%，煙塵減少99%。SNRB工藝費(fèi)用分析說(shuō)明，該工藝比傳統(tǒng)的干式洗滌器、與布袋結(jié)合的SCR系統(tǒng)的應(yīng)用范圍更廣泛〔主要指機(jī)組容量和原煤含硫量而言〕。4.1.4NO*SO工藝No*SO工藝是一種款式吸附再生工藝，在電除塵器〔EP〕的下游設(shè)置流化床吸收〔FB〕，用硫酸鈉浸漬過(guò)的γ-Al2O3圓球作為吸收劑，吸收劑吸收NO*、SO2后，在高溫下用復(fù)原性氣體〔CO，CH4等〕進(jìn)展再生生成H2S，然后由Clause法回收硫。NO*SO工藝是由NO*SO公司開(kāi)發(fā)，5MW的中試試驗(yàn)在Ohio的多倫多電廠(chǎng)進(jìn)展，另作為CCT-Ⅱ工程，在印第安納州Warrick電站〔144MW〕上進(jìn)展示范，脫硫率達(dá)90%，脫氮率為70%～90%。該工藝不僅效率高，而且副產(chǎn)物硫磺或硫酸，商業(yè)性質(zhì)的試驗(yàn)場(chǎng)正在籌建中。上述再生工藝有些已具有商業(yè)可行性，但在國(guó)外尚未被廣泛采用。原因在于反響后的吸收劑需要加熱或化學(xué)反響后重新使用，產(chǎn)物需回收，因此本錢(qián)較高，工藝復(fù)雜。目前，在德國(guó)和美國(guó)建成17套，共4.7GW的再生工藝，SO2、NO*聯(lián)合脫除工藝有18套，共3.0GW。4.1.5電子束脫硫〔EBA〕工藝此項(xiàng)技術(shù)是日本荏原制作所70年代開(kāi)場(chǎng)研究的方法，20多年來(lái)，此技術(shù)幾經(jīng)完善，逐步成熟。特別是1995年我國(guó)與日本荏原制作所簽訂合同，共同在**電場(chǎng)建立一套完整的電子束脫硫脫氮裝置，處理煙氣量30萬(wàn)Nm3/h，此工程加速了這一技術(shù)的工業(yè)化進(jìn)程。EBA工藝的工藝過(guò)程為：a.游離基的產(chǎn)生；b.脫硫脫硝反響；c.硫酸銨、硝酸銨的產(chǎn)生；電子束法脫硫脫氮具有反響速度快、耗水量小、不需要排水處理設(shè)施、副產(chǎn)品可以作肥料、設(shè)備適應(yīng)性強(qiáng)、占地面積小、便于操作等特點(diǎn)。脫硫率可達(dá)90%以上，脫氮效率達(dá)80%以上或更高。經(jīng)濟(jì)分析說(shuō)明，投資費(fèi)用為800元／KW，運(yùn)行費(fèi)用為850元/噸SO2脫除，其缺點(diǎn)主要是能耗較高，液氨儲(chǔ)運(yùn)困難等。4.1.6濕式FGD加金屬螯合物工藝傳統(tǒng)的濕法脫硫工藝可以脫除90%以上的SO2，但由于NO在水中的溶解度很低，故很難去除。由于在不久的將來(lái)，典型的石灰石－石膏法仍將占據(jù)主要地位，因此，采用促進(jìn)NO*吸收的化學(xué)添加劑對(duì)控制戰(zhàn)略有重要影響。Sada等在1986年，Huasheng和Wenchi在1988年，就發(fā)現(xiàn)一些金屬螯合物，象Fe(Ⅱ)、EDTA等與溶解的NO*能快速反響，具有促進(jìn)NO*吸收的作用。在此發(fā)現(xiàn)根底上，Harkness等在1986年，Benson等在1993年，開(kāi)發(fā)出用濕式洗滌系統(tǒng)聯(lián)合脫除SO2和NO*，并且首先在DOE資助下有Dravo石灰公司進(jìn)展了采用6%氧化鎂增強(qiáng)石灰以及Fe、EDTA金屬螯合物的聯(lián)合脫除SO2和NO*工藝的中間試驗(yàn)，試驗(yàn)獲得60%以上的脫氮率和幾乎100%的脫硫率。Dravo公司利用電化學(xué)槽維持鐵離子濃度的情況下，增加控制NO*的投資費(fèi)用為48～65美元/KW。金屬螯合物工藝的一個(gè)較大缺點(diǎn)是螯合物的循環(huán)利用比擬困難，因?yàn)樵诜错懼序衔镉袚p失，這造成運(yùn)行費(fèi)用很高。4.1.7氯酸氧化工藝由于氯酸的強(qiáng)氧化性，采用氯酸氧化工藝可以同時(shí)脫硫脫氮，脫硫率可達(dá)98%，脫氮率達(dá)95%以上。氯酸的來(lái)源是氯酸鈉電解，采用兩段脫除工藝，除了采用氯酸脫硫脫氮外，Chu，H.及Chen，T.W等人于1994~1995年間采用NaClO3/NaOH同時(shí)脫除SO2和NO*，并獲得較好的效果，Chu，Li及Chen還采用KMnO4／NaOH進(jìn)展從煙氣中吸收NO的動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)。采用強(qiáng)氧化劑脫氮的主要缺點(diǎn)是容易對(duì)設(shè)備造成強(qiáng)腐蝕，另外，氧化劑的回收、吸收廢棄后溶液的處理等較為困難。4.2催化脫硫脫氮技術(shù)采用催化法進(jìn)展脫硫脫氮的研究極具開(kāi)展前景。因?yàn)楝F(xiàn)有的聯(lián)合脫硫脫氮技術(shù)，不但浪費(fèi)了我國(guó)急需的硫和氮資源，而且容易造成二次污染，危害人們的安康，其高額的處理費(fèi)用對(duì)于我國(guó)的燃煤電廠(chǎng)來(lái)說(shuō)也是一筆沉重的負(fù)擔(dān)。而用催化法進(jìn)展脫硫脫氮的工藝正好可以解決這一棘手的問(wèn)題，其產(chǎn)物硫主要以硫酸或硫酸鹽及硫單質(zhì)的形式存在，而氮主要以氮?dú)獾男问脚欧拧４呋摿蛎摰に嚢雌溲趸瘡?fù)原性主要分為催化氧化法脫硫脫氮工藝和催化復(fù)原法脫硫脫氮工藝兩種。4.2.1催化氧化法脫硫脫氮工藝催化氧化法脫硫脫氮工藝主要有用活性炭法，液相催化氧化法等。(1)活性炭法活性炭脫硫是基于SO2在焦外表的吸附和催化氧化，當(dāng)氧氣和水蒸氣存在的前提下，在溫度100～170℃時(shí)，SO2被轉(zhuǎn)化為H2SO4。其化學(xué)反響式如下：活性焦外表積較小，但具有較高的硫容和機(jī)械強(qiáng)度，在顆粒層厚度100mm，空速為994~1342m3/h，溫度100~200℃條件下，脫硫效率最高達(dá)86%。當(dāng)顆粒排出量為12g/min和空速994m3/h時(shí)，脫硫效率可以穩(wěn)定在70%。吸附劑的再生可采用水洗滌法和加熱再生法。水洗滌法使活性焦中的吸附H2SO4洗下來(lái)，使活性焦得以再生，它的被洗凈程度，對(duì)下次的吸附轉(zhuǎn)化作用影響很大。洗下的稀酸通過(guò)濃縮可制取65%的硫酸(用于磷肥生產(chǎn))或濃硫酸，也可以用稀硫酸(17%)與石灰石反響生產(chǎn)石膏出售。水洗滌再生法工藝比擬簡(jiǎn)單，用加熱再生法，生成H2SO4在一定溫度條件下與活性焦的碳發(fā)生復(fù)原反響轉(zhuǎn)化為SO2，復(fù)原反響式為：熱載體可以用熱砂或熱氣體，再生釋放氣中SO2濃度可達(dá)20%～50%，SO2脫水后氧化為SO3，生產(chǎn)硫酸，或者被復(fù)原成單體硫。(2)液相催化氧化法液相催化氧化法脫硫是在水溶液中參加SO2氧化催化劑，使吸收的SO2液相催化氧化，然后回收酸或采用堿中和。本工藝是在濕法脫硫的根底上，以Fe、Mn離子為催化劑采用液相催化氧化SO2和NO*，再用氨吸收的脫硫脫氮新工藝。由于氨水在我國(guó)廣闊地區(qū)來(lái)源豐富，且反響最終產(chǎn)物是肥料，不產(chǎn)生二次污染，降低了煙道氣凈化費(fèi)用。4.2.2催化復(fù)原法脫硫脫氮工藝催化復(fù)原法脫硫脫氮工藝主要是選擇性催化復(fù)原法(SCR)，非選擇性催化復(fù)原法(SNCR)，SO2氧化結(jié)合選擇性催化復(fù)原除NO一體化法、氧化銅去除SO2和NO*法和稀土氧化物法。〔1〕選擇性催化復(fù)原法(SCR)選擇性催化復(fù)原(SCR，SelectiveCatalyticReduction)是一種獨(dú)特的環(huán)境控制技術(shù)，是干法中的一種。該法用氨做復(fù)原劑，參加氨至煙氣中，NO*在300～400℃的催化劑層中分解為N2和H2O，因沒(méi)有副產(chǎn)物，并且裝置構(gòu)造簡(jiǎn)單，所以該法適用于處理大氣量的煙氣。在聯(lián)合SCR／VOC(易揮發(fā)的有機(jī)化合物)催化系統(tǒng)中，氣流將首先通過(guò)一種氧化催化劑將VOC轉(zhuǎn)化成CO2和H2O。該法NO*的脫除率可達(dá)99.0%。在脫氮裝置中催化劑大多采用多孔構(gòu)造的鈦系氧化物，煙氣流過(guò)催化劑外表，由于擴(kuò)散作用進(jìn)入催化劑的細(xì)孔中，使NO*的分解反響得以進(jìn)展。催化劑有許多種形狀，如粒狀、板狀和格狀，而主要采用板狀或格狀以防止煙塵堵塞?！?〕非選擇性催化復(fù)原法(SNCR)非選擇性復(fù)原法是指在催化劑的作用下，以原有氣氛中的CO、H2、CH4等為復(fù)原劑，使NO催化復(fù)原生成N2、CO2、H2O的方法。1990年，Iwamoto和Held都獨(dú)立地報(bào)道了在Cu-ZSM-5催化劑上的新的復(fù)原催化反響，分別以C2H4、C3H6、C4H8、C8H8和CO、CH4、C2H6為復(fù)原劑，在富氧條件下進(jìn)展反響，O2對(duì)此反響不僅沒(méi)有阻礙作用，還有非常顯著的促進(jìn)作用。*春保等采用固定床流動(dòng)反響器，研究了CuO、Cr2O3、MnO2、Fe2O3、Ni2O3等單元金屬氧化物及它們形成的復(fù)合氧化物對(duì)CO復(fù)原NO反響的催化活性，結(jié)果說(shuō)明：Fe2O3、Ni2O3、Fe-Ni-O*Ni-Cu-O*、Ni-Cu-Mn-O*等對(duì)該反響表現(xiàn)出較高的催化活性，但反響溫度高，在其它反響氣氛中〔CH4〕活性低。王月娟等運(yùn)用固定床微反技術(shù)考察了Cu、Fe、Mn、Cr、Co和Ni負(fù)載氧化物對(duì)CO十NO(O)反響的催化活性。結(jié)果說(shuō)明：CO和NO的比例對(duì)催化活性和N2O、N2生成均有明顯的影響；CuO*／ZrO2催化刑的活性最高；N2O是NO+CO反響的中間產(chǎn)物，低溫或NO過(guò)量時(shí)有利于生成N2O，高溫或NO缺乏時(shí)有利于生成N2；催化刑的氧化活性順序?yàn)椋篊uO*＞CoO*＞MnO*＞FeO*＞NiO*＞CrO*。包信和等采用Ag2O、Ag80Si170合金和Ag離子交換的ZSM-5分子篩研究了以CO作為復(fù)原劑的選擇復(fù)原反響。結(jié)果說(shuō)明:Ag基催化劑均具有一定的NO分解活性；當(dāng)反響溫度低于800K時(shí)，適量的CO、NH3大大提高了反響的活性和催化劑壽命；當(dāng)O2：H2O＝18:1，反響溫度為600K時(shí)，NO在Ag-ZSM-5催化劑上氨復(fù)原生成N2的轉(zhuǎn)化率仍能到達(dá)近70%。由于復(fù)原劑與系統(tǒng)中的氧反響而消耗掉大量復(fù)原劑，并給催化床層帶來(lái)強(qiáng)烈的熱效應(yīng)等問(wèn)題，因此一般認(rèn)為只有在復(fù)原氣氛下此方法才有意義。分回收利用硫資源，大力開(kāi)展燃?xì)庵辛蚣暗趸锏馁Y源化工作，有著重要意義。5煙氣除塵技術(shù)"淺析燃煤鍋爐煙氣治理技術(shù)"煙氣除塵主要有干式除塵、濕式除塵及電除塵三大類(lèi)。干式除塵構(gòu)造簡(jiǎn)單,投資少,除塵效率高,操作方便,但易造成二次污染;濕式除塵中使用最普遍的是文丘里管麻石水膜除塵器,除塵效率高,取材方便,抗腐蝕,耐磨性好,但需要一套灰水處理裝置。假設(shè)循環(huán)水采用閉式循環(huán),其PH值會(huì)越來(lái)越低,系統(tǒng)需要采取防腐措施。電除塵除塵效率高,處理煙氣量大,阻力低,但其效率受粉塵的靜電性能影響,外型龐大,投資昂貴,運(yùn)行維護(hù)要求高,在一般的工業(yè)鍋爐極少采用,只有在特殊環(huán)境要求時(shí)考慮采用。對(duì)于大氣中的煙氣，需要通過(guò)除塵裝置從大氣中把這些顆粒物脫離出來(lái)，從而到達(dá)凈化空氣的作用。除塵裝置較多，按除塵過(guò)程中所應(yīng)用的原理不同，可將除塵裝置分為以下幾種類(lèi)型。5.1機(jī)械式除塵器機(jī)械式除塵器是以質(zhì)量力、重力、慣性力和離心力等為主要除塵機(jī)理的除塵器,包括重力沉降室、慣性除塵器、旋風(fēng)除塵器等。長(zhǎng)期以來(lái)針對(duì)燃煤鍋爐煙氣除塵中多項(xiàng)選擇用機(jī)械式的旋風(fēng)除塵器，旋風(fēng)似除塵器經(jīng)過(guò)這么多年的開(kāi)展，再加之環(huán)保產(chǎn)業(yè)的帶動(dòng)下，旋風(fēng)除塵器也不斷的更新?lián)Q代，新品不斷的推出來(lái)，在構(gòu)造上更為簡(jiǎn)單，造價(jià)更加低廉，體積也越來(lái)越小，操作和維護(hù)也簡(jiǎn)單得多。新的旋風(fēng)除塵器除塵效果較好，同時(shí)動(dòng)力消耗也較小，制造材料也較為普遍。對(duì)于粉塵負(fù)荷變化化和高溫、高壓及腐蝕性的氣體都較為適合，現(xiàn)在一般用來(lái)捕集5Lm以上的塵粒,除塵效率可達(dá)80%~90%；假設(shè)捕集小于5Lm的塵粒,則效率較低。5.2電除塵器電除塵器是利用靜電力從氣流中別離懸浮粒子〔塵粒或液滴〕的裝置。電除塵過(guò)程與其他除塵過(guò)程的區(qū)別在于別離力〔主要是靜電力〕直接作用在粒子上,而不是作用在整個(gè)氣流上,這就決定了它具有別離粒子耗能小、氣流阻力小的特點(diǎn)。電除塵器能處理較大量的煙氣，同時(shí)壓力和能耗都較小，不僅能在高溫和強(qiáng)腐蝕性氣體下操作，同時(shí)對(duì)細(xì)粉塵也有很好的收集作用。但使用電除塵器裝置一次投資費(fèi)用較大，占面面積也較大，同時(shí)還要肥實(shí)粉塵比電阻的影響?，F(xiàn)在的火電廠(chǎng)對(duì)煙氣飛灰治理時(shí)已較多的應(yīng)用電除塵器，并且取得了較好的效果。隨著工業(yè)開(kāi)展的速度加快及人們對(duì)環(huán)境要求的增加，電除塵器在未來(lái)必將得到廣泛的應(yīng)用。5.3濕式除塵器濕式除塵器是使含塵氣體與液體〔一般為水〕接觸,利用水滴和塵粒的慣性碰撞及其他作用捕集塵