燃煤电厂烟气脱硫脱硝一体化技术发展趋势

作者:王雪涛;王沛迪;刘予;任建兴 刊名:能源与节能 上传者:张英杰

【摘要】火电厂燃煤中排放的硫化物及氮氧化物是造成大气污染的主要成分之一,经济且有效地控制燃煤电厂排放的SO2与NOx对中国这样一个以煤炭为主要资源的国家显得尤为重要。分析了中国现今的脱硫脱硝技术并着重介绍了几种燃煤电厂烟气脱硫脱硝一体化技术,分析它们的特点及存在的问题。指出具有应用前景的脱硫脱硝技术并给出建议。

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0引言煤炭是一种重要的能源资源,由于中国自身的能源储备特点,其在中国能源结构中超过有70%的占有率[1],并且在今后相当长一段时间内以煤炭为主的能源供应和消耗格局不会改变[2]。目前中国SO2排放量的90%、NOx排放量的67%、烟尘排放量的70%来自于燃煤[3],而全国55%的煤炭用于发电[4]。《国家环境保护“十二五”规划》指出,到2015年,SO2排放总量要比2010年下降8%,NOx排放总量下降10%;大力推动脱硫脱硝一体化、除磷脱氮一体化及脱除重金属等综合控制技术的发展[4]。因此,找到同时控制燃煤电厂SO2和NOx排放的经济高效的方法显得尤为重要。1脱硫脱硝一体化技术烟气中的SO2和NOx污染物都是酸性污染物,这就从原理上决定了它们有同时脱除的可能性。目前脱硫脱硝一体化技术已经开发了70多种[5],但能达到工业规模应用的不多,其中比较突出的有CuO吸附法、脉冲电晕法及炭基催化法。1.1CuO吸附法法脱硫脱硝技术1.1.1脱硫脱硝原理CuO吸附法主要是利用以CuO-SiO2和CuO-Al2O3为主的吸附剂进行SO2和NOx的脱除。CuO在一定的温度(300~500)下可以与烟气中的SO2反应生成CuSO4:2CuO+2SO2+O22CuSO4而生成的CuSO4和CuO是活性很高的催化剂,在通入NH3的情况下可以以SCR法催化还原NOx:4NH3+2NO2+O23N2+6H2O4NH3+4NO2+O24N2+6H2O对于吸收饱和的CuSO4可以进行还原,再生成CuO图2脉冲电晕等离子法脱硫脱硝工艺流程图重新利用副产物SO2可进行制酸。1.1.2工艺流程CuO吸附法工艺流程图如图1所示。烟气在进入吸收器之前预先通入适量的NH3,进入吸收器之后烟气中的SO2和吸收剂反应生成CuSO4脱除,之后在NH3的作用下NOx与其发生氧化还原反应变成N2脱除。吸收饱和的吸附剂移入再生器,在还原性气体中进行再生[6]。图1CuO吸附法脱硫脱硝工艺流程图1.1.3技术特点CuO吸附法可达到90%以上的硫脱除率和75%的硝脱除率,在吸附温度750左右时其脱硫脱硝率可达90%以上且有99.9%的除尘率[6]。不产生废渣或废液,无二次污染,副产物可进行硫磺和H2SO4的回收,排放的烟气无需再加热且吸附剂可进行循环再生[7]。1.1.4存在的问题该法主要的问题是吸附剂的稳定性差,在不断吸收、还原、氧化的过程中CuO的活性逐渐下降甚至失去作用。另外该工艺反应温度较高,需要加热装置且吸附剂的制作成本高,经济性差。1.2脉冲电晕法脱硫脱硝技术1.2.1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]。1.2.2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。1.2.3技术特点脉冲电晕法由电子束照射法发展而来但避免了使用电子加速器,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

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