LPC法煙氣脫硫脫硝一體化技術(shù)
來源：江蘇新世紀(jì)江南環(huán)保有限公司 閱讀：2935 更新時(shí)間：2010-01-05 13:591 概述
燃煤煙氣中SO2、NOX是大氣的主要污染源。近年來，我國煙氣脫硫行業(yè)靠引進(jìn)吸收國外技術(shù)已發(fā)展到較大的規(guī)模，但是以此形成的以鈣法為絕對主導(dǎo)的脫硫行業(yè)逐漸顯現(xiàn)出脫硫石膏處置困難、設(shè)備結(jié)垢嚴(yán)重、消耗大量石灰石資源同時(shí)存在廢水廢渣等二次污染等問題[1]，由于氨法脫硫電耗少、運(yùn)行穩(wěn)定、副產(chǎn)物可以變廢為寶，因此逐漸受到了人們的廣泛研究和關(guān)注[2]，并且在國內(nèi)也得到了很好的應(yīng)用[3]。隨著環(huán)境保護(hù)工作的深入，煙氣脫硝已進(jìn)入大氣治理的重要日程，而目前工程應(yīng)用中主流的脫硝技術(shù)仍然是國外引進(jìn)的SCR技術(shù)，不僅投資高而且運(yùn)行過程中由于要消耗催化劑和吸收劑，運(yùn)行費(fèi)用較高。所以，研究開發(fā)適合我國國情的無二次污染、資源消耗少、運(yùn)行費(fèi)用低的煙氣脫硫脫硝技術(shù)對解決我國的SO2、NOX污染問題具有十分重要的意義，特別是開發(fā)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的煙氣脫硫脫硝一體化技術(shù)更具有深遠(yuǎn)的意義。
目前同時(shí)脫硫脫硝技術(shù)大多處在研究階段，尚未得到大規(guī)模工業(yè)應(yīng)用。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)，由于燃燒過程中的同時(shí)脫硫脫硝技術(shù)存在影響煤炭的燃燒程度，降低鍋爐的熱效率和脫硫脫銷效率受限制等問題，燃燒后煙氣同時(shí)脫硫脫硝成為了目前研究的熱點(diǎn)[4,5]，也是今后可能進(jìn)行大規(guī)模工業(yè)化應(yīng)用的重點(diǎn)，典型的工藝有濕法和干法。
干式同時(shí)脫硫脫硝工藝包括電子束照射法、堿性噴霧干燥法、固相吸附和再生法以及吸收劑噴射等方法。以電子束照射（ER）法、活性炭吸附脫硫脫氮法工藝等為代表的干法工藝雖然有較好的脫硫、脫硝效率，但是裝置能耗、大型化及后續(xù)收集副產(chǎn)物等問題是困擾其發(fā)展的關(guān)鍵，難以在大型裝置上應(yīng)用。
濕式同時(shí)脫硫脫硝的方法目前大多處于研究階段，包括堿液吸收法、氧化/吸收法、鐵鈷的螯合物絡(luò)合吸收等方法。堿液的重復(fù)利用、有機(jī)溶劑的揮發(fā)和高成本、催化劑的穩(wěn)定和再生還原、副產(chǎn)物的有效處置等是濕法的研究重點(diǎn)和難點(diǎn)。
本文介紹的LPC（liquid-phase catalysis flue gas denitrification technology）法煙氣脫硫脫硝一體化技術(shù)是江蘇新世紀(jì)江南環(huán)保有限公司結(jié)合氨法煙氣脫硫技術(shù)自主開發(fā)，該技術(shù)是利用液相催化氧化作用，利用煙氣中的O2將部分NO氧化成NO2，并利用吸收液同時(shí)吸收煙氣中的NOx和SO2。
2 脫硫脫硝的研究
2.1 脫硫脫硝的機(jī)理
 |
反應(yīng)式（3-3）和（3-4）由于NO難溶于液相而難以實(shí)現(xiàn)，因此本技術(shù)的關(guān)鍵是NO到NO2的催化氧化，反應(yīng)要消耗液氨，產(chǎn)物為氮?dú)夂透碑a(chǎn)物硫酸銨、硝酸銨。此技術(shù)的核心是液相NO催化氧化催化劑的開發(fā)，通過與氨法煙氣脫硫技術(shù)相結(jié)合，僅在脫硫吸收塔上設(shè)置一段脫硝段便可達(dá)到50％以上的脫硝效率（大于SNCR的脫硝率），使氨法脫硫與脫硝技術(shù)一體化，投資及運(yùn)行成本大幅度降低。此技術(shù)符合國家脫硝技術(shù)導(dǎo)則方向，即在低NOx燃燒器的基礎(chǔ)上，適當(dāng)配合其它脫硝技術(shù)達(dá)到減排NOx的目標(biāo)。
2.2 LPC法煙氣脫硫脫硝一體化技術(shù)研究現(xiàn)狀
NO催化氧化催化劑是本技術(shù)的關(guān)鍵，江蘇新世紀(jì)江南環(huán)保有限公司利用無機(jī)惰性載體經(jīng)過表面鈍化處理后負(fù)載幾種過渡金屬氧化物制備了一系列催化劑，通過優(yōu)化篩選，目前在工程應(yīng)用條件下可以達(dá)到NO的近20%氧化率，結(jié)合氨法脫硫脫硝使總脫硝率達(dá)50％以上，通過中試裝置試驗(yàn)分析，實(shí)現(xiàn)煙氣脫硫脫硝一體化的目的。
 |
圖1 LPC法煙氣脫硫脫硝一體化工藝流程
工程應(yīng)用中擬采用的工藝流程如圖1所示：引風(fēng)機(jī)來的煙氣進(jìn)入多功能塔后，首先用氨吸收液循環(huán)吸收廢氣中的SO2產(chǎn)生亞硫酸（氫）銨，脫硫后的煙氣進(jìn)入脫硝段，在LPC催化劑表面催化氧化并與吸收液接觸過程中NOx被脫除吸收，脫硫脫硝后的凈煙氣經(jīng)除霧后水霧量小于75mg/Nm3排放。吸收劑氨與吸收循環(huán)液混合后進(jìn)入吸收塔，吸收廢氣中的SO2形成亞硫酸銨溶液，亞硫酸銨溶液在吸收塔底部被鼓入的空氣氧化成硫酸銨溶液，脫硝吸收液與硫酸銨混合后送后處理制成化肥產(chǎn)品。
2.3 LPC法煙氣脫硫脫硝一體化技術(shù)特點(diǎn)
LPC法煙氣脫硫脫硝一體化技術(shù)實(shí)現(xiàn)了煙氣中NOx和SO2的同時(shí)脫除，減少了投資成本和裝置規(guī)模，降低了運(yùn)行費(fèi)用，如果能夠?qū)崿F(xiàn)工程化應(yīng)用，將是對煙氣脫硫脫硝技術(shù)的一次重大突破，此技術(shù)將主要具有以下特點(diǎn)：
1）投資省
LPC法煙氣脫硫脫硝技術(shù)是結(jié)合氨法煙氣脫硫裝置進(jìn)行煙氣脫硝的，只在原氨法脫硫的吸收塔內(nèi)設(shè)置一段脫硝段，無須另外建設(shè)復(fù)雜的專門脫硝的裝置。
2）運(yùn)行費(fèi)用低
LPC法煙氣脫硫脫硝技術(shù)是將脫硝與氨法脫硫結(jié)合，利用脫硫吸收液作為脫硝吸收劑，大幅度減少了目前脫硝工程還原劑和相關(guān)設(shè)備等運(yùn)行費(fèi)用。初步測算耗氨量約0.34kg/kgNOx，以及催化劑損耗和少量電耗，脫硝成本小于5元/kgNOx，較SCR減少近40％。
3）無二次污染
本技術(shù)在脫硫后進(jìn)行脫硝過程中不另加氨，沒有SCR和SNCR的氨逃逸問題，且脫硝段的設(shè)置對原氨法脫硫中的氨逃逸控制更加有利。
4）回收部分氮資源
LPC法煙氣脫硫脫硝一體化技術(shù)可以將部分NOX轉(zhuǎn)化成硝酸銨，硫酸銨與硝酸銨一并制成化肥，從而回收了氮資源，增加了副產(chǎn)品中氮含量。
5）操作簡單可靠、脫硝效率穩(wěn)定
LPC法煙氣脫硫脫硝一體化技術(shù)主要是液相催化作用，僅是在脫硫吸收塔上設(shè)置了脫硝段，整個(gè)脫硝吸收液為澄清溶液，無結(jié)垢堵塞問題且分布均勻，操作控制簡單容易，脫硝效率穩(wěn)定。
3 工程應(yīng)用試驗(yàn)
中國石化集團(tuán)湖北化肥廠動(dòng)力站二期擴(kuò)建工程是在原有2臺(tái)240t/h高溫高壓煤粉鍋爐和1臺(tái)25MW雙抽冷凝式汽輪機(jī)組的基礎(chǔ)上擴(kuò)建1臺(tái)220t/h高壓煤粉鍋爐和1臺(tái)25MW雙抽冷凝式汽輪機(jī)組，配套氨法脫流裝置，包括對原有2臺(tái)240t/h煤粉鍋爐的煙氣進(jìn)行脫硫。采用江蘇新世紀(jì)江南環(huán)保有限公司氨法脫硫工藝，在設(shè)計(jì)工況下全煙量、全時(shí)段的保證脫硫效率不低于95%，脫硫后煙氣中SO2不高于200mg/Nm3。
江蘇新世紀(jì)江南環(huán)保有限公司在脫硫?qū)嵤⿻r(shí)，在3＃鍋爐的脫硫塔內(nèi)布置了兩段吸收層，上段作脫硝層試驗(yàn)，在不降低脫硫效率的前提下，調(diào)整吸收成分、吸收循環(huán)量、吸收層的布置等，實(shí)現(xiàn)了脫硝率達(dá)55.2％，取得了預(yù)期的效果，環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)見圖2。
 |
4 結(jié)論
LPC法煙氣脫硫脫硝一體化技術(shù)，通過催化氧化作用將煙氣中的NO部分氧化為NO2，再結(jié)合氨法脫硫技術(shù)，實(shí)現(xiàn)煙氣的同時(shí)脫硫脫硝，經(jīng)過初步的中試試驗(yàn)，達(dá)到了預(yù)期的效果。
LPC法煙氣脫硫脫硝技術(shù)是一項(xiàng)具有深遠(yuǎn)意義的綠色環(huán)保技術(shù)，隨著該技術(shù)的成熟和推廣應(yīng)用將對我國的大氣治理發(fā)揮顯著的作用，值得關(guān)注和支持。
參考文獻(xiàn)：
[1] 徐長香，傅國光．氨-硫銨法在鍋爐煙氣脫硫中的應(yīng)用[J]．化肥設(shè)計(jì),2004，42（6）：40-41，51.
[2] 徐長香，傅國光．氨法煙氣脫硫技術(shù)綜述[J]．電力環(huán)境保護(hù)， 2005，21（2）：17-20.
[3] 劉德友，褚才全，徐長香．煙氣氨法脫硫技術(shù)在石化熱電廠的應(yīng)用[J]．中國環(huán)保產(chǎn)業(yè)，2008，11：28-31.
[4] 趙毅，趙音，劉鳳，張玉海．液相同時(shí)脫硫脫硝技術(shù)[J]．中國電力，2007,40(12):99-102.
[5] 王潔，孫石，和曉榮，黃賢峰，周小蘭．液相催化氧化凈化煙氣中SO2和NOX的研究[J]．云南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版), 2006, 28(6): 526-529.
