干法同时脱硫脱氮技术

科技工作者之家 2020-11-17

在我国,煤和焦炭的燃烧产生了大量空气污染物,治理这些大气污染物就成为我国环境保护工作的当务之急。鉴于这种情况,从而产生了众多的脱硫脱氮技术。相对于传统的湿法脱硫脱氮技术,干法脱硫脱氮新技术不仅环保效果好,并且整个工艺路线也更加方便、高效、经济,具有设备精简、占地面积小、运行管理方便、生产成本低、无废水二次污染等优点。1

背景我国由于经济的快速发展,燃煤所产生的二氧化硫(SO2)和氮氧化物(NOx)的排放量在急剧地增加,在空气污染物中,氮氧化物是主要物质。据不完全统计,我国每年的氮氧化物(NOx)和二氧化硫(SO2)的排放量分别为约770万吨和2400万吨,然而,形成酸雨、雾的重要原因便是NOx、SO2的共同作用,它们结合之后容易形成光化学烟雾。这就会给人体健康和自然环境带来产重危害。中国每年都会有将近1100亿元人民币的经济损失。而且这个经济损失会占到国民生产总值的约7%至8%。

我国在燃煤、燃烧的排放中,烟气主要占了90%左右,其中二氧化硫的总排量中有大约1/4是由火电厂的燃煤造成的;而燃料燃烧产生了90%的NOx,那么我国治理燃煤污染、调节大气环境的最主要的目标则是脱氮、脱硫以及除尘。2

CuO法铜法吸收还原过程一般采用负载型的CuO作为吸收剂,常见的有CuO/ A12O3和CuO/SiO2。通常CuO质量分数为4%-6%,在300-450℃范围内,与烟气中SO2发生反应形成CuSO4。同时,向烟气中鼓人适量的氨气,在残留CuO和硫酸盐生成物的催化下,氨与氮氧化物发生反应,氮氧化物转化成无害氮气后排向大气。吸收饱和的CuSO4经过再生可重新利用,再生过程一般用H2或CH4气体对CuSO4进行还原,释放的SO2可制酸也可通过克劳德法转化为单质硫,还原得到金属铜或CuS,再用氧气或空气氧化,生成CuO重新用于吸收还原过程。

CuO/A12O3法的优点是可同时脱硫脱硝,不产生固态或液态二次污染:可产出硫或硫酸副产品;脱硫后烟气无需再热;脱硫剂可再生循环利用;可降低钢炉排烟温度等。3

NOXSO工艺NOXSO工艺是一种干式、可再生系统,它可同时脱除锅炉烟气中的SO2和NOx。经过除尘后的烟气进人流化床吸收塔,在此SO2和NOx同时被吸收剂吸收,用过的吸附剂被送人其后的加热器,温度600℃左右,使得NOx被释放并部分分解,溢出的NOx循环送回锅炉燃烧室中,与烟气中还原气体的自由基反应生成N2,形成一个化学平衡,抑制NOx的生成。同时用H2或CH4将吸收剂还原(610℃)除硫,然后吸收剂经冷却后进人吸收塔循环使用。此技术SO2的去除率可达97%以上, NOx的去除率可达70%以上。3

SNRB工艺SNRB工艺是一种同时脱硫脱硝除尘的干法工艺,其特点是利用高湿布袋除尘器达到同时脱硫脱硝和除尘的目的。

在布袋除尘器前布置钙基或钠基吸收剂喷射区,以此来脱除烟气中的SO2。同时在该喷射区的后方布置氨气喷射区,然后一起进人高温布袋除尘器中。其特点是布袋内部设有选择性催化还原器SCR,从而实现NOx的脱除则。试验表明:SO,被催化剂中的钒催化氧化成SO2的比例很低,不超过0.5%,因此不影响催化剂的使用寿命。除尘器采用陶瓷或玻璃纤维滤料能满足技术要求。通过近2300h的试验发现:在燃煤含硫质量分数为3%~4%,Ca/S为2.0(摩尔比),反应温度为426-490℃的条件下,采用石灰作脱硫剂,脱硫率可达80%,在氨硝比为0.9时,脱硝率达90%;如用特殊水解过的石灰,在上述条件下可实现90%的脱硫率;如果以碳酸钠为脱硫剂,在Na/S比为1.0,反应温度为218℃的条件下,脱硫率达80%。除此之外,整套系统的除尘效率在99%以上,还能分别脱除烟气中84%~95%的HF和HCI气体。可见该工艺同时实现了脱硫、脱硝和除尘,综合经济效益比分别进行各污染物脱除要好得名,但距大规模工业应用还有一定差距。

活性焦吸附法这种方法在用活性炭处理烟气的同时脱硫和脱氮。SO2通过活性炭微孔催化的吸附作用,生成了硫酸并储存在焦炭微孔里,并通过热量的再生,生成含SO2浓度较高的气体,依据需求再转换成各类价值高的副产品,比如高纯硫磺,浓硫酸,液态SO2和化肥。NOx在加氮条件下,在活性焦催化作用下,生成了水、氮气然后排人大气中。这个工程的设备主要是脱硫脱氮塔,烟气横向地交叉并通过活性焦炭层,所以烟尘被清除。

活性炭强度(耐高压,耐磨损,耐冲击)低,并且表面积比较大。如果用移动床,由于吸附,再生往返使用的损耗会相对较大,这就不可避免的会有经济性上的问题,所以人们研发出比活性炭的表面积要小,强度相对较高的已经成型的活性焦炭。这样就形成了更好的脱硫和脱碳性能,也可以同时用于脱硫脱氮。2

本词条内容贡献者为:

杨刚 - 教授 - 西南大学

科技工作者之家

科技工作者之家APP是专注科技人才,知识分享与人才交流的服务平台。