【干货】锅炉烟气同时脱硫脱硝技术的研究进展-第3页-北极星火力发电网

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同时，活性焦烟气联合脱硫脱硝技术也存在以下几个问题：( 1) 吸附法脱硫必然存在脱硫容量低，脱硫速率慢，再生频繁等缺点，阻碍了其工业推广应用。( 2)水洗再生耗水量大、易造成二次污染，而加热再生又易造成活性焦的损耗。( 3) 喷射氨增加了活性焦的黏附力，造成吸附塔内气流分布的不均匀性，同时，由于氨的存在而产生对管道的堵塞、腐蚀及二次污染等问题。( 4) 由于吸附塔与解吸塔间长距离的气力输送，增加了活性焦的损耗。

2.2电子束辐照烟气脱硫脱硝

电子束辐照烟气脱硫脱硝( EBP)是一种干法脱硫技术[7]。该技术采取烟气降温增湿、加氨、电子束辐照和副产物收集等工艺流程。反应过程为净化后的烟气通过冷却塔调节烟气的温度和湿度，然后流经反应器，在反应器中，烟气被电子束辐照产生多种活性基团，这些活性基团氧化烟气中的SO2和NOx ，形成相应的酸。最后，硫酸和硝酸与喷入的氨反应，生成硫酸铵和硝酸铵微粒并被收集。其优点为：可同时脱除烟气中SO2和NOx ，对烟气条件的变化有较好的适应性和负荷跟踪性，副产品为硫酸铵和硝酸铵的混合物，可作为肥料。虽然电子束辐照脱硫脱硝技术已有工业应用，但仍存在一些问题，如副产品的吸湿性和它的微小粒径易使其从集尘器上逃逸及系氨泄漏等问题。处理流程是燃煤锅炉排出的烟气经电除尘后进入冷却塔，在塔中由喷雾水冷却到65～70 ℃，然后在反应器中接受高能电子束照射，使烟气中的N2、O2和水蒸气等形成大量的自由基和各种激发态的原子、分子等活性物质，它们将烟气中的SO2和NO氧化为SO3和NO2。这些高价的硫氧化物和氮氧化物可与水蒸气及事先注入反应器的氨气(接近化学计量比的氨)反应，生成硫铵和硝铵，净化后的烟气经烟囱排放。目前波兰Pomorzany电厂电子束装置已安装成功，其可达到80%的脱硝率和90%的脱硫率。缺点是需要大功率长期稳定工作的电子枪，价格比较昂贵、电能消耗比较高。

2.3脉冲放电等离子体烟气脱硫脱硝

脉冲放电等离子体烟气脱硫脱硝技术[8]起源于电子束法。脉冲放电等离子体烟气脱硫脱硝原理是利用快速上升的窄脉冲产生强电场得到高能电子( 5 ~20 eV) ，使烟气中的H2O、O2等分子被激活、电离或裂解，产生强氧化性的自由基，这些自由基对SO2和NOx进行等离子体催化氧化，分别生成SO3和NO2或相应的酸，在有添加剂的情况下，生成相应的盐再由除尘器集。由于脉冲放电只需提高电子温度而不必加热离子，故能量效率比电子束法有很大的提高，且由于这种技术设备简单、投资少、操作简便，成为国际上干法脱硫脱硝的研究前沿。目前，脉冲放电等离子体烟气脱硫脱硝技术及设备已进入工业实验阶段，对影响反应器运行性能的基本影响因素(烟气温度、入口浓度、烟气停留时间和飞灰等)的研究已趋于成熟，目前对该技术的研究主要集中在对脉冲放电脱硫脱硝放电机理、化学反应机理及降低反应器能耗的研究。

2.4流光放电等离子体技术

电子束法和脉冲电晕法都受限于电源，而流光放电等离子体技术[9]则克服了这个弊端。正极性放电, 在相似的电极结构和电压水平条件下, 放电产生的流光分布比负极性大的多. 利用流光头表面产生的高能电子, 可以打开化学健, 激发产生OH、O等氧化性极强的自由基, 继而实现脱硫脱硝、氧化亚硫酸盐等目的. 流光放电等离子体作为一种新兴的脱硫脱硝一体化技术, 具有良好应用前景. 主要结论如下:( 1) 采用高频交直流叠加电源技术, 能够产生流光放电等离子体, 可以有效的对工业进行烟气脱硫脱硝处理. ( 2) 采用电力电子半导体高频开关器件及高频开关电源技术, 克服了原有电子束和脉冲电晕方法的电源无法工业化应用的弊端.( 3) 实验证明, 交直流叠加电源产生流光放电等离子体脱硫脱硝一体化技术可以推广到工业化实践应用阶段. 此技术尚处于实验室研究阶段，模拟烟气的实验脱硫效率可达96%，对于脱硝的效果尚未见报道。

2.5CuO/γ - Al2O3催化吸收法

干法催化同时脱硫脱硝催化剂中，CuO/γ - Al2O3能在300 ～450 ℃条件下吸附烟气中的SO2将其催化氧化为硫酸盐，且CuSO4及CuO对选择性催化还原法(SCR)还原NOX有很高的催化活性，还可在喷氨条件下同时将烟气中的NOX选择性催化还原(SCR)为N2。自20 世纪80年代以来，研究者运用流化床、移动床和固定床等多种反应器体系对CuO/γ - Al2O3上的脱硫脱硝反应进行了广泛的研究，但这些研究距实际应用尚有一定的距离。同时，脱硫脱硝过程及条件( 如温度, SO2 及NH3 氧化等) 对CuO/γ - Al2O3上脱硝反应的影响CuO/γ - Al2O3 再生过程及条件对后续同时脱硫脱硝反应的影响等诸多问题还有待更深入一步研究。在单独脱硝( 无SO2存在) 条件下，NH3氧化是导致高温下CuO/γ - Al2O3 上脱硝反应活性下降的主要原因，但同时脱硫脱硝( 有SO2存在) 条件下的脱硝行为较为复杂[10]。

2.6光催化氧化还原法

光催化氧化还原法[11]是最近十几年来发展起来的一种高效的节能型干法处理工艺，尚处于实验室研究阶段，是一种新兴的颇有发展前途的技术。其原理是基于光的照射下，光敏半导体上的价带电子发生跃迁，激发产生电子-空穴对，价带空穴是良好的氧化剂，导带电子是良好的还原剂，一般与表面吸附的H2O和O2 反应生成具有强氧化性的羟基自由基，它们可以与吸附于表面的氧、硫等发生作用，实现同时脱硫脱硝。常用的半导体催化剂有TiO2(在波长等于或小于380 nm 时，能被激发活化)，已有研究表明TiO2同时脱硫脱硝是可行的，纳米TiO2光催化作用下的脱硫脱硝已成为一种可能的发展途径。

TiO2/ACF2 光催化剂的催化活性较高，在最佳试验条件下，TiO2 /ACF2光催化剂脱除NO和SO2的效率可分别达到49.6%和97.5 %。目前，对光催化脱硝的反应机理主要有光催化氧化反应和光催化还原反应两种解释。前者认为利用TiO2 光照激发产生空穴的氧化性和电子的还原性对吸附于催化剂表面的污染物进行光降解，发生了光催化氧化反应。后者认为TiO2光催化脱除NO反应的产物主要为N2、N2O 等，发生的是还原反应。光催化脱硝机理是基于光催化氧化的原理。主要过程如下：

TiO2(h+)+ hν→TiO2(e-+ h+)(1)

(hν 代表频率为ν 的光子所对应的能量)

O2 + e- →O2 (2)

OH-+ h+ →˙OH (3)

NO(g)+ 2˙OH(ads)→NO2(ads)+ H2O(ads)(4)

NO2(ads，g)+˙OH→NO3-(ads)+ H+(ads) (5)

NOx(ads)+˙O2→NO3-(ads)(6)

[HNO3](ads)→HNO3(aq)(7)

原标题：锅炉烟气同时脱硫脱销技术的研究进展

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