低溫條件下煙氣脫硫脫硝技術(shù)的研究與應(yīng)用

　　【摘 要】加強(qiáng)對低溫條件下，煙氣脫硫脫硝技術(shù)的研究，具有十分重要的意義，可以在最大限度降低環(huán)境污染的情況下，不斷提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)收益。文章主要分析了低溫條件下的煙氣脫硫脫硝技術(shù)。

　　【關(guān)鍵詞】低溫條件;煙氣脫硫、脫硝、技術(shù)

　　《家居主張》(月刊)創(chuàng)刊于2000年，是由上海辭書出版社主辦的時(shí)尚家裝類雜志。

　　目前，由于化工廠、工業(yè)鍋爐、冶金鋼鐵燒結(jié)爐、水泥玻璃窯爐和酸洗設(shè)備排放的SO2廣泛采用的是在脫硝裝置后增加濕法脫硫系統(tǒng)，也就是濕式石灰石——石膏脫硫工藝。為此，聯(lián)合脫硫脫硝工藝不但占地面積比較大，而且運(yùn)行與投資成本也比較大，同時(shí)濕法脫硫會(huì)產(chǎn)生大量工藝廢水，每年產(chǎn)生的大量副產(chǎn)品石膏也只能堆置處理，既浪費(fèi)資源、占用場地，又會(huì)產(chǎn)生二次污染。因此，針對我國煙氣脫硫脫硝行業(yè)面臨的難題，開發(fā)低溫條件下可資源化的煙氣脫硫脫硝技術(shù)是我國實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的重要措施，具有十分重要的意義。

　　1、低溫SCR脫硫脫硝技術(shù)

　　以冶金燒結(jié)爐、水泥爐窯、玻璃爐窯、工業(yè)鍋爐等為主的中小型燃煤鍋爐排放的煙氣溫度遠(yuǎn)低于催化劑工藝成熟的V2O5-WO3-M0O3/TiO2催化劑活性溫度，導(dǎo)致冶金燒結(jié)爐、水泥爐窯、玻璃爐窯、工業(yè)鍋爐等為主的中小型燃煤鍋爐NOX排放控制面臨著巨大的挑戰(zhàn)。目前，在國內(nèi)外很多研究單位開展了對低溫SCR催化劑的研究，主要研究內(nèi)容包括了低溫催化劑和催化劑載體，應(yīng)在以下一些方面作進(jìn)一步的研究。

　　1.1、針對不同的載體，如炭材料、金屬氧化物催化劑Al2O3、TiO2和金屬離子交換分子篩催化劑ZSM-5等，開發(fā)高效的低溫SCR催化劑。

　　1.2、SCR催化劑原材料表面改性技術(shù)和配方。即調(diào)整催化劑表面酸堿性，以獲得更多的酸性活性基團(tuán)，增強(qiáng)對還原劑NH3的吸附，或在高效的載體上配合不同的活性物質(zhì)，如Ni、Cu、Mn、W、Pt、和V等金屬氧化物，使催化劑具有高的抗SO2和水蒸氣活性。

　　低溫SCR催化脫硝技術(shù)的應(yīng)用是一項(xiàng)非常復(fù)雜的工程，面臨著眾多應(yīng)用領(lǐng)域。

　　1.3、用NH3選擇性還原NOX的低溫SCR工藝的研究已經(jīng)取得了很大的成績，但是與中高溫SCR或其他煙氣脫硝工藝相比，低溫SCR脫硝工藝存在以下問題：(1)低溫催化劑的研究和開發(fā)仍然需要進(jìn)一步深入，包括催化劑本身活性和有效溫度范圍的研究;(2)由于溫度降低后，氨和三氧化硫形成的硫氨化合物更加容易豁附在催化劑表面，要求低溫催化劑對煙氣中的二氧化硫具有更低的氧化率;(3)低溫下煙氣中的水蒸氣對催化劑的影響研究有待進(jìn)一步深入;(4)基于炭材料載體的大型化生產(chǎn)問題。今后的研究方向就是要進(jìn)一步改進(jìn)低溫催化劑性能方面存在的不足，不斷改進(jìn)SCR工藝的設(shè)備設(shè)計(jì)，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究和工程應(yīng)用相結(jié)合，尋求提高效率、降低造價(jià)和運(yùn)行成本的途徑。這將使SCR工藝不僅具有良好的環(huán)境效益，同時(shí)也具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和更廣闊的應(yīng)用前景。

　　2、膜吸收法煙氣脫硫脫硝技術(shù)

　　2.1、吸收液活化時(shí)間對脫硫脫硝率的影響

　　在吸收液流量4m3/h，NaCIO2濃度為0.006mol/L和煙氣流量400Nm3/h時(shí)，隨吸收液活化時(shí)間的延長，脫硫脫硝效率略有降低，其原因?yàn)槲找涸诨罨^程中會(huì)離解成CIO1、CI2等中間產(chǎn)物，因此相對降低了NaCIO2的氧化性，致使脫硫脫硝效率下降。

　　2.2、煙氣流量對脫硫脫硝效率的影響

　　海水基吸收液配比為0.01mol/LNaClO2+0.001mol/LCa(CIO)2，在煙氣流量為400Nm3/h和海水基吸收液流量2mm3/h條件下，隨著煙氣流量的增加，脫硫率和脫硝率都呈現(xiàn)降低趨勢，但脫硝率降低得更快.在煙氣流量為200Nmm3/h時(shí)，脫硫率100%，脫硝率可達(dá)90.7%，原因是NOX和SO2存在競爭反應(yīng)，因此脫硫率高于脫硝率，且脫硫率的下降趨勢較脫硝率緩慢。另外，隨著煙氣流量增大，煙氣流速加快，大大縮短了其在膜接觸器中的停留時(shí)問，NOX和SO2來不及吸收反應(yīng)即被帶出，因而導(dǎo)致是NOX和SO2脫除率降低。

　　3、聯(lián)合脫硝脫硫技術(shù)

　　這種技術(shù)在煙氣脫硝脫硫技術(shù)中應(yīng)用最為廣泛，它既可以去除煙氣中的SO2，也可以去除煙氣中的NOX。其主要特點(diǎn)是通過石灰石——石膏煙氣脫硫系統(tǒng)來去除SO2，用SCR去除NOX。但是，這項(xiàng)技術(shù)雖然可以達(dá)到90%以上的脫硫率和80%以上的脫硝率，但在使用過程中，容易形成表面結(jié)垢，阻塞和腐蝕正在運(yùn)行的設(shè)備，大大降低了脫硝脫硫的效率。

　　4、同時(shí)脫硫脫硝技術(shù)

　　煙氣同時(shí)脫硫脫硝技術(shù)又可分為兩大類：爐內(nèi)燃燒過程的同時(shí)脫除技術(shù)和燃燒后煙氣中的同時(shí)脫除技術(shù)。這項(xiàng)技術(shù)雖然受到了重大關(guān)注，但遺憾的是并沒有得到有效的利用，只尚處于研究階段，但不管如何，這項(xiàng)技術(shù)取得了重大成就，其中包括電子束照射法和脈沖電暈等離子法。電子束照射法利用電子加速器產(chǎn)生的高能等離子體氧化煙氣中的SO2和NOX等氣態(tài)污染物，在極短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行強(qiáng)烈氧化反應(yīng)，從而大大提高了脫硝脫硫效率。不僅如此，它還有將其產(chǎn)生的副產(chǎn)品和氨氣轉(zhuǎn)化為化肥，從而加大了其脫硫脫硝的優(yōu)勢。脈沖電暈等離子體法能在同一過程中，同時(shí)脫除SO2和NOX，高能電子由電暈放電產(chǎn)生，在實(shí)施過程中，費(fèi)用較低，也可以擺脫輻射屏的影響，更重要的是可望實(shí)現(xiàn)集脫硫脫硝和收集飛灰等功能于一體。

　　5、活性炭脫硫工藝

　　5.1、煙氣系統(tǒng)

　　煙氣系統(tǒng)是脫硫工藝的核心，該系統(tǒng)通過風(fēng)機(jī)等設(shè)備將燒結(jié)煙氣引至吸附塔，脫硫后煙氣通過回風(fēng)煙道由煙囪排入大氣、煙氣系統(tǒng)主要包括主抽風(fēng)機(jī)、增壓風(fēng)機(jī)以及連接煙道等設(shè)施，在設(shè)計(jì)上特點(diǎn)表現(xiàn)為：首先，進(jìn)入增壓風(fēng)機(jī)前增設(shè)冷風(fēng)吸入閥，通過調(diào)整該閥門開度均衡煙氣溫度和流量。具體控制原理為：檢測增壓風(fēng)機(jī)前煙氣流量和增壓風(fēng)機(jī)后煙氣溫度，以這兩個(gè)參數(shù)為依據(jù)調(diào)節(jié)冷風(fēng)吸入閥開度。當(dāng)增壓風(fēng)機(jī)前煙氣流量低于設(shè)定值時(shí)，適當(dāng)打開冷風(fēng)吸入閥補(bǔ)充空氣以提高煙氣流量。當(dāng)增壓風(fēng)機(jī)后煙氣溫度高于設(shè)定值時(shí)，適當(dāng)打開冷風(fēng)吸入閥補(bǔ)充空氣以降低煙氣溫度。當(dāng)兩者同時(shí)要求打開冷風(fēng)吸入閥時(shí)，調(diào)節(jié)幅度優(yōu)先執(zhí)行較大的冷風(fēng)吸入閥開度值。在此過程中，通過測定增壓風(fēng)機(jī)入口壓力來調(diào)節(jié)增壓風(fēng)機(jī)入口擋板閥的開度，達(dá)到平穩(wěn)煙道壓力的目的。其次，主抽風(fēng)機(jī)與增壓風(fēng)機(jī)聯(lián)鎖，以防止煙道損壞。因主抽風(fēng)機(jī)與增壓風(fēng)機(jī)為串聯(lián)運(yùn)行，當(dāng)主抽風(fēng)機(jī)緊急停機(jī)而增壓風(fēng)機(jī)未及時(shí)停機(jī)時(shí)，將因增壓風(fēng)機(jī)入口壓力過低而導(dǎo)致煙道壓縮損壞。當(dāng)增壓風(fēng)機(jī)緊急停機(jī)而主抽風(fēng)機(jī)未及時(shí)停機(jī)時(shí)，將因增壓風(fēng)機(jī)入口壓力過高而導(dǎo)致煙道膨脹損壞。為了避免主抽風(fēng)機(jī)或增壓風(fēng)機(jī)突發(fā)事故停機(jī)造成煙道損壞，在設(shè)計(jì)中特別將主抽風(fēng)機(jī)與增壓風(fēng)機(jī)聯(lián)鎖，任何一臺風(fēng)機(jī)出現(xiàn)緊急停機(jī)狀況，另一臺風(fēng)機(jī)立即聯(lián)鎖停機(jī)，同時(shí)旁通閥迅速打開，以平衡煙道內(nèi)的壓力。