燃煤电厂烟气脱硫脱硝发展范文

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《能源与节能杂志》2014年第八期

1脉冲电晕法脱硫脱硝技术

1.1脱硫脱硝原理脉冲电晕法使用高压电源电晕放电来取代昂贵的电子加速器产生高能电子。其反应机理如下：通过交直流叠加电源加到放电电极上，产生高压脉冲电晕放电，使得烟气分子突然获得巨大的能量，获得常温下的非平衡等离子体。这些等离子体里面含有大量的高能离子、电子、激发态粒子，这些活性粒子使被电晕放电一同激活的SO2、NO分子经过一系列复杂的电化学反应被氧化且与烟气中的水形成相应的酸。酸与添加的氨形成（NH3）2SO4和NH3NO3，收集之后处理加工成化肥[8]。

1.2工艺流程脉冲电晕法的系统工艺流程图如图2所示。烟气经加热加湿后进入反应器，在脉冲电源的作用下，氧化SO2和NO并与水蒸气形成酸脱除。最后通过捕捉收集装置将相应的副产物铵盐进行收集处理加工。

1.3技术特点脉冲电晕法由电子束照射法发展而来但避免了用电子加速器，因此没有了电子枪寿命及X射线屏蔽的问题。它能在单一过程内一体脱出SO2和NOx，并且该工艺还有除尘效果，其副产物可做肥料。

1.4存在的问题试验研究不充分。添加剂和脉冲电晕放电对脱除SO2和NOx作用大小不清楚。副产物以微粒的形式存在，难以收集。并且该方法能耗高，由于负载的特殊性，没有有效解决反应器和电源的有效匹配。

2炭基催化脱硫脱硝法

2.1脱硫脱硝原理常用的炭基材料一般有活性炭、活性焦、活性炭纤维等，它们都是孔隙结构丰富、比表面积大、具有良好吸附性的材料。炭基材料表面官能团比较丰富，其本身就是良好的催化剂，同时其也可以作为催化剂载体，其脱硫脱硝反应机理如下：a)脱硫。SO2在炭基材料表面的吸附有两种形式：物理吸附和化学吸附。物理吸附发生在烟气中没有水蒸气和氧的存在时，其吸附量较小；当烟气中有充足的O2和水蒸气时，由于炭基材料表面具有催化作用，物理吸附和化学吸附同时发生，吸附量增大。烟气中的O2将被吸附的SO2氧化成SO3，其再与水蒸气反应生成H2SO4：b)脱硝。在90℃～250℃之间炭基材料可以将NO催化还原成N2和水，而此温度恰好在锅炉烟气排放的窗口温度内，因此将炭基材料作为选择性催化还原技术的催化剂，在通入NH3的情况下，和烟气中的NOx反应生成N2脱去。

2.2工艺流程炭基催化法的系统工艺流程图如图3所示。烟气经过冷却系统降温后从底部进入吸收塔向上运动。吸收塔内的活性炭自上而下运动。首先烟气中的SO2被氧化成SO3进而生成硫酸气溶胶吸附在活性炭的空隙中。添加NH3后，烟气中的NOx在催化还原的作用下转化为N2和H2O脱除。活性炭进入解吸塔，在约400℃时进行再生，产出25%～30%的的SO2气体，生成的SO2气体可以将其加工成液态SO2、H2SO4或单质S进行回收利用。再生的活性焦也可以进行重复利用，既降低了烟气脱硫脱硝的成本，又可以有效地实现S的资源化利用。

2.3技术特点炭基催化法是一种再生工艺法。该工艺可以有效地回收烟气中的S，中国硫磺目前还需要大量进口，因此其副产物相比石膏来说会有很好的经济价值。炭基催化法运行操作容易、工艺流程简单，净气温度高，不需要在加热装置，可直接送入烟囱。在脱硫脱硝的同时，还有除去烟尘和重金属污染物的作用，属于一种深度烟气净化技术。另外其催化剂来源广泛，失活的炭基颗粒可以作为燃料使用，不会产生二次污染。

2.4存在的问题该工艺最大的特点是富集的SOx气体需要消耗大量的炭基材料，成本较高。吸收塔中喷射氨增加了活性（焦）炭的粘附力，会造成吸收塔内气流分布的不均。另外，在脱硫脱硝过程中，烟气中的SO2和NOx会互相影响。烟气中的SO2会占据更多的活化位，其与NOx在炭基催化剂上形成竞争关系。2技术比较结合中国国情，在几种主流脱硫脱硝一体化技术中，如表1，CuO吸附法吸收剂稳定性差及反应温度较高阻碍了其工业化，等离子法脱硫脱硝技术复杂，且其高能耗的弊端得不到解决。相比较来说，炭基催化法运行费用低，尤其是活性焦法脱除剂来源广泛、价格低廉且其副产物利用价值大，在中国有很好的应用前景。

3结语

目前，炭基催化脱硫脱硝法在中国还处于实验段，应该加强对活性焦活化和改进方法的研究，如利用微波技术改造活性焦的空隙、用碱性氢氧化物对其进行改性等，尽早开发用于脱硫脱硝效果好且经济可以量产的活性焦。另外其副产物的有效回收利用对于降低整个系统的成本很重要，如果稳定可靠地能将价格低廉、来源广泛、含S量高的劣质煤还原为便于储存运输且销量较好的单质S，不仅会带来很好的经济效益，而且有长远的社会效益。在中国燃煤火电厂脱硫脱硝进展有很大差异的情况下，一方面对老旧机组进行改造，另一方面可以增加新的脱硫脱硝一体化技术的工业试点机组，使低能耗高效率的脱硫脱硝一体化设备尽早实现工业化。

作者：王雪涛王沛迪刘予任建兴单位：上海电力学院能源与机械工程学院