联合低温脱硫脱硝工艺研究

联合低温脱硫脱硝工艺研究

郑建农

中国华能集团有限公司北京市100031

摘要：时代的进步，科技的发展使我国各行业发展迅速。随着人们对于环境保护的关注度日益提高，控制有害的NOx排放势在必行。世界各发达国家都意识到这一问题的严重性，纷纷对NOx的排放进行了控制。

关键词：联合低温；脱硫脱硝工艺

引言

我国工业建设的快速发展推动我够整体经济发展迅速同时，锅炉在燃烧过程中也会产生大量硫化物，传统的脱硫脱硝方法一般均是将脱硫和脱硝分成两个步骤来处理，也就是需要使用两套设备。这样投资成本过高，并且在处理过程中会产生大量余热和亚硝酸盐，这类物质很难得到重复利用，处理成本均较高。

1低温脱硫脱硝工艺浅析

低温烟气脱硫脱硝除氨一体化工艺，适用于烟气温度大于180℃，SO2含量小于150mg/Nm3的焦炉烟道废气脱硫脱硝，根据流态化原理在脱硝之前先干法脱硫，采用焦化厂蒸氨工段产生的剩余氨水蒸发出来的氨气作为还原剂，利用布袋－除氨催化剂复合结构作为除尘及脱硝手段，高效脱硫脱硝的同时，可控制氨逃逸量低于国家排放标准值。与现有技术相比，本发明的有益效果是：①一体化脱硫脱硝除氨效率高；②脱硝方式独特，设备结构形式先进；③清灰简单；④节省能源，降低运行费用及一次投资；⑤充分回收利用煤气净化工艺中的剩余氨水；⑥充分回收利用余热。

2脱硫脱硝技术的研究和应用现状

（1）SCR技术，干法应用成熟的是“选择催化还原脱销技术”，即SCR技术。这种技术是还原剂（NH3、尿素）在五氧化二钴和三氧化钨催化剂作用下，选择性地与氮氧化物反应生成氮气。反应温度需控制在350℃～400℃，防止温度过低的情况下，烟气中的二氧化硫与氨产生化学反应从而生成硫酸氢铵，导致催化剂的孔结构被堵塞。假如将SCR脱硝设备后置于锅炉之后，烟气中含有的大量二氧化硫等会引起催化剂中毒，高浓度的飞灰又会引起催化剂的堵塞和腐蚀。若采用湿式脱硫和NH3选择催化还原技术脱硝的组合，脱硫脱硝效率达90%以上，但该技术的投资和运行成本昂贵。（2）水吸收法水吸收法化学反应动力小，液气比太大，实际应用中，采用高效传质效率的填料塔对氮氧化物的吸收率高也只有64%，不宜直接采用。（3）酸吸收法酸吸收法是利用稀硝酸作为吸收剂，吸收氮氧化物的动力大，效果好。烟气中NO在氮氧化物成分中占比达95%，NO化学性质是难溶于水的有毒气体，但其可溶于硝酸。而高价态的NO2、N2O5等可溶于水生成HNO2和HNO3。但由于硝酸本身也是一种有毒有害物质，而且具有强烈的腐蚀性，应用于锅炉烟气治理对设备和操作造成很大的困难。（4）碱液吸收法碱液吸收法是湿法工艺中应用比较广泛的方法之一，其操作费用低廉。这种方法常用的吸收液为氢氧化钠溶液和碳酸钠溶液，吸收液和废气中氮氧化物反应后产生的副产物为硝酸盐和亚硝酸盐，经济效益明显。通过碱液吸收法工程实例可知：在同样的吸收条件下，吸收效率与填料的表面积、孔隙率成正比。氢氧化钠溶液和碳酸钠溶液对氮氧化物都能达到较好的去除效果，实际应用中应控制氢氧化钠浓度，好控制在30%以下，以免溶液中氢氧化钠未消耗完就出现碳酸钠结晶，引起管道和设备堵塞。（5）尿素+添加剂溶液脱销法尿素+添加剂溶液脱销法去除氮氧化物的原理为：氮氧化物在液相中的主要存在方式为HNO3和HNO2，电离后形成硝酸根离子和亚硝酸根离子，生成的亚硝酸根离子与尿酸CO（NH2）2反应后生成氮气和二氧化碳，达到脱销的效果。

3工艺特点

（1）先脱硝后脱硫，工艺节能，脱硝采用适合焦炉烟气特性的低温脱硝催化剂，避免采用高温脱硝工艺及先脱硫后脱硝路线的二次能源消耗问题。合理利用焦炉烟气温度梯度，利用再热器将脱硫后的低温烟气与脱硝后烟气进行热量交换，对将脱硫后低温烟气进行升温排放，解决焦炉烟囱热备问题，实现了节能减排的双重功效。（2）污染物去除效率高，该工艺运行时间已超过一年，从运行数据来看，该工艺对污染物具有很好的脱除效果，NOx及SO2去除率可达到85%及以上，主要污染物外排浓度可达到超低排放标准。

4联合低温脱硫脱硝工艺研究

基于以上研究，在湿法脱硫脱硝的基础上同时，改进吸收设备、吸收介质，提出一种结构简单、投资成本低、节能环保、充分利用余热和废气处理效率高的联合低温脱硫脱硝系统。废气首先进入旋流板吸收塔，经洗涤去除当中的灰尘、部分氮氧化物及二氧化硫，并将烟气温度降低至50℃以下；洗涤后的热水自流至热水池，再经热水输送泵送入冷却水塔，冷却水塔冷却过程中带走部分水分，并将溶液温度降低，降温后流入冷却水池，饱和液因温度的降低及水分的减少在冷却水池底析出晶体，打捞去除；冷却液再经泵送入旋流塔继续洗涤。旋流塔将洗涤去除烟气中的灰尘，给高温烟气降温，以便后续反应的进行；初步去除氮氧化物及硫化物；利用高温烟气加热饱和吸收液，使饱和吸收液蒸发，从而利用余热处理利用后的吸收液。经旋流塔初步洗涤并降温的废气，送入孔板波纹填料吸收塔与碱性溶液充分接触吸收，生成硝酸盐及亚硫酸盐；生成的亚硫酸盐再次被利用来促进氮氧化物吸收，将部分二氧化氮还原为氮气，自身氧化成硫酸盐；合格废气经引风机放空；反应后的碱性溶液自流回碱液池，再经泵重新送回孔板波纹填料吸收塔，不断循环；一段时间后吸收剂利用完全后，将形成的浓盐液送入热水池，加入蒸发浓缩的循环，从而使整个吸收系统不向外排放废液。

5本方法的优点

（1）充分利用尾气余热处理使用后的浓溶液，解决了吸收液处理问题；（2）氮氧化物与二氧化硫联合处理，减少治理系统间设备的数量；（3）二氧化硫吸收后形成的亚硫酸盐被充分利用，用以还原氮氧化物，减少吸收剂使用量，投资及运行费用较少。

6发展低成本、高效率脱硫废水零排放技术

石灰石-石膏湿法是目前国内大型燃煤电厂锅炉烟气脱硫的主流技术，为控制脱硫浆液中Cl-浓度或平衡其他离子浓度，必须定期排出部分经过石膏水力旋流站浓缩所得的溢流液，即脱硫废水，因废水中含有烟气中吸收过来并逐步浓缩的大量溶解盐、固体悬浮物及少量氟离子、重金属离子等有害污染物，不能直接排放。据中国能源报报道，目前国内只有少数火电厂真正实现脱硫废水零排放，真正实施“零排放”技术的只有二十余家燃煤电厂。目前脱硫废水的处理方法主要是通过加药凝聚澄清去除固体悬浮物、氟离子、重金属离子等有害污染物、调整pH、降低COD。这种常规脱硫废水处理方法的处理效果有限，但由于环境排放标准、技术处理手段、投资等多方面的因素，目前的脱硫废水处理未对废水中的大量溶解盐含量进行处理。不降低含盐量的外排脱硫废水对水体的直接危害将更加严重。

结语

工程实践证明，采用旋流板塔-孔板波纹填料吸收塔工艺，利用联合低温脱硫脱硝技术对于锅炉烟气进行脱硫脱硝处理，并配合碱液吸收，可使系统内的废气达到较大去除效率。该技术不仅工艺运行稳定，操作管理简便，产物还可再生循环使用，实现以废治废的目的，且经济效益和社会效益明显，极具推广价值。

参考文献：

[1]罗传奎，李俊华，郝吉明.燃煤锅炉烟气脱硝控制技术[J].工业催化，2005，（13）：416-419.

[2]王莉，吴忠标.湿法脱硝技术在燃煤烟气净化中的应用及研究进展[J].安全与环境学报，2010，（10）：73-77.

[3]张银铃，王中合，郗云鸿，等.湿法脱硝治理氮氧化物的研究现状[J].材料开发与应用，2014，29（3）：96-98.

[4]沈伯雄，梁材，郭宾彬，等.烟气低温SCR脱硝技术的现状与展望[J].电力科技与环保，2006，22（6）：37-39.