煙氣同時脫硫、脫硝技術
目前,煙氣同時脫硫、脫硝技術可以分為兩大類:爐內燃燒過程的同時脫除技術和燃燒后煙氣中的同時脫除技術。其中燃燒后煙氣脫硫、脫硝是今后進行大規模工業應用的重點。燃燒后煙氣脫硫、脫硝典型工藝有干法和濕法兩種:干式工藝包括堿性噴霧干燥法、固相吸收和再生法以及吸收劑噴射法、高能化學輻射法等;濕式工藝主要是氧化/吸收法和鐵的螯合物吸收法等。
1 固相吸收和再生同時脫硫、脫硝技術
這類技術利用可循環再生的固體吸附材料從煙道氣或廢氣中除去SO2 和NOx 。可利用的活性吸附材料有活性炭、活性焦、活性氧化鋁為載體的吸附材料以及氧化銅、鈉和鎂氧化載體的吸附材料等。其中SO2 以硫酸或硫酸鹽的形式被吸附在吸附劑上,然后在還原條件下生成高濃度的SO2 或以SO2、H2 S混合物的形式存在,然后再加工成副產品。煙氣中的NOx 最終被還原為N2。
2 NOx SO工藝
NOx SO技術是美國能源部潔凈用煤計劃的一個子項目,是一種干式、可再生系統,可同時去除煙氣中的SO2 和NOx 。吸收劑為Na2O /γ - Al2O3 ,處理過程包括吸收、再生等步驟。此技術對煙氣中SO2 的凈化率達90% , NOx 的凈化率達70% ～90% ,沒有淤泥和廢液排放問題。但此技術需大量吸附劑,設備龐大,投資高,動力消耗也大。
3 SNOx 工藝
煙氣先經過SCR反應器, NOx 在催化劑作用下被氨還原成N2 ,隨后,煙氣進入改質器, SO2 被催化氧化為SO3 ,在瀑布膜冷凝器中凝結、水合為硫酸,進一步濃縮為可銷售的濃硫酸。該技術除消耗氨氣外,不消耗其他化學藥品,不產生廢水等二次污染物,具有很高的脫硝率( 95%以上)和可靠性,運行和維護要求較低。缺點是投資費用高、副產品濃硫酸的儲存及運輸困難。
4 濕法FGD加金屬螯合物技術
傳統的濕法煙氣脫硫效率在90%以上,在電廠的應用比較成熟。由于NOx 在水中的溶解度很小,在濕法中很難除去。有學者研究發現,一些金屬螯合物(如Fe ( EDTA)和Fe (NTA) )能吸收NO形成亞硝酰亞鐵螯合物,配位的NO再與溶解的SO2 和O2 反應生成N2、N2O、硫酸鹽、各種N - S化合物以及三價鐵螯合物,然后從吸收液中去除,并使三價鐵螯合物還原再生。影響濕法FGD加金屬螯合物技術工業應用的主要障礙是反應過程中螯合物的損失和金屬螯合物再生困難、利用率低、運行費用高。
5 氯酸氧化法
氯酸氧化工藝是采用氧化吸收塔和堿式吸收塔兩段工藝脫除煙氣中SO2 和NOx 的方法。氧化吸收塔是采用氧化劑HClO3 來氧化NO、SO2 及有毒金屬;堿式吸收塔則作為后續工藝用Na2 S及NaOH作為吸收劑,吸收殘余的酸性氣體。該工藝NOx 脫除率達95%以上,沒有催化劑中毒、失活或隨使用時間增長而出現催化能力下降等問題。迄今為止,該工藝還處于探索階段。
6 DESONOx 技術
煙氣先經靜電除塵器將粉塵質量濃度降到20mg/m3 ,然后進入雙層催化劑的固定床反應器。反應器上層為SCR法脫硝用催化劑,如V2O5 /TiO2等,噴入NH3 使NOx 還原為N2 ,反應溫度為400～460 ℃;下層為將SO2 氧化為SO3 的催化劑,如貴金屬或V2O5 ,反應溫度為400～450 ℃。之后,經冷凝可析出70%的硫酸, SO2 脫除率為93% ～97% ,脫硝率達80%以上。
7 SNRB工藝
該法是由B&W公司開發的一種高溫煙氣凈化技術,能同時脫除SOx 、NOx 和粉塵,脫除過程在一個高溫布袋式除塵器內完成。凈化過程主要包括:噴入鈣基或鈉基脫硫劑脫除SOx ; 噴入NH3 通過SCR技術脫除NOx ;在高溫脈沖噴射布袋除塵器中脫除粉塵。實踐表明, SO2 的脫除效率在80% ～90% , NOx 脫除效率在90%左右,粉塵脫除效率達99%。該法適用于高硫煤煙氣的凈化。
8 NFT技術
NFT技術是將石灰漿與尿素混合液噴入1 000 ℃爐膛, NOx 與尿素生成CO2 和水蒸汽;同時,SO2 與CaO反應生成固體硫酸鈣。脫硫和脫硝效率均在60%左右。這種工藝的缺點為:噴頭易結垢堵塞,脫硫、脫硝效率不高。但其運行成本低于一般的濕法煙氣脫硫工藝。
9 爐內燃燒同時脫除技術
在燃燒過程中對NOx 進行控制的同時,加入脫硫劑控制SO2 ,達到同時脫硫、脫硝的目的。循環流化床燃燒技術及增壓流化床燃燒、噴鈣(石灰石)分段燃燒等都是基于這種原理;還有尿素凈化工藝、石灰/尿素噴射工藝等都是吸收劑噴射同時脫硫、脫硝技術;此外,催化光解分解法和鍋爐排污水用于煙氣脫硫、脫硝的技術屬于新興技術,目前還處于試驗研究階段。
10 解耦耦合脫硫、脫硝新技術
解耦是將一個相互作用的耦合反應過程,按煤中不同組分在熱轉化過程中的差異性和階段性,分解為若干個相對獨立、易于調控的反應過程,其目的是使復雜過程簡單化;耦合是通過設備、物質、能量的結合,將不同子過程進行組合,其目的是解決反應次序、物質和能量供給問題。李靜海等提出了一種解耦耦合脫硫、脫硝新想法,其設計的新型解耦燃煤爐將傳統的1個爐膛分為2個室,即熱解室和燃燒室,并將燃燒分成幾個區域,使不同區域的操作條件分別滿足脫除某種氣體( SOx , NOx )所需的最佳條件,利用煤炭自身的熱解產物抑制煤炭燃燒過程中污染物的生成。
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