化工工业的锅炉烟气脱硫脱硝技术，你了解多少？

时间：2022-04-23 16:02:03来源：网络整理

尖端

大气污染的主要来源之一是氮氧化物和硫氧化物，而烟气脱硫脱硝技术是化学工业中用于生成多氮氧化物和硫氧化物的锅炉烟气净化技术。环境空气净化的好处很多。现在就跟着小编一起来了解一下史上最全的烟气脱硫脱硝技术吧！

脱硫技术

目前，烟气脱硫技术有几十种。根据脱硫过程中是否加水以及脱硫产品的干湿形式，烟气脱硫分为湿法、半干法和干法脱硫工艺三大类。湿法脱硫技术比较成熟，效率高亚硫酸钙价格，操作简单。

1.湿法烟气脱硫技术

优点：湿法烟气脱硫技术是气液反应，反应速度快，脱硫效率高，一般在90%以上，技术成熟，应用广泛。湿法脱硫技术比较成熟，生产运行安全可靠。在众多脱硫技术中，始终占据主导地位，占脱硫总装机容量的80%以上。

缺点：产品为液体或污泥，处理难度大，设备腐蚀严重，烟气洗涤后需重新加热，能耗高，占地面积大，投资和运行成本高高的。系统复杂，设备庞大，耗水量大，一次性投资高，一般适用于大型电厂。

分类：常用的湿法烟气脱硫技术有石灰石-石膏法、间接石灰石-石膏法、柠檬吸收法等。

A. 石灰石/石灰-石膏法：

原理：利用石灰石或石灰浆吸收烟气中的SO2生成亚硫酸钙。分离出来的亚硫酸钙（CaSO3)可废弃或氧化成硫酸钙（CaSO4)，以石膏的形式回收。是技术最成熟、最稳定的脱硫工艺）脱硫效率达90%以上。

目前，传统的石灰石/石灰-石膏烟气脱硫工艺在当前中国市场广泛应用。钙基脱硫剂后产生的亚硫酸钙和硫酸钙用于吸收二氧化硫。在脱硫塔和管道中形成水垢和堵塞。与石灰石脱硫技术相比，双碱烟气脱硫技术克服了石灰石-石灰脱硫易结垢的缺点。

B. 间接石灰石-石膏法：

常见的间接石灰石-石膏法有：钠碱双碱法、碱性硫酸铝法和稀硫酸吸收法。原理：钠碱、碱性氧化铝（Al2O3˙nH2O）或稀硫酸（H2SO4)吸收SO2，生成的吸收液与石灰石反应再生，生成石膏。此法操作简单二次污染少，无结垢堵塞问题，脱硫效率高，但石膏制品质量差。

C、柠檬吸收法：

原理：柠檬酸（H3C6H5O7˙H2O）溶液具有良好的缓冲性能。SO2气体通过柠檬酸盐液时，烟气中的SO2与水中的H反应生成H2SO3络合物，SO2吸收率在99%以上。这种方法只适用于低浓度SO2烟气，不适用于高浓度SO2气体吸收，应用范围比较窄。

此外，还有海水脱硫法、磷铵复合肥法、液相催化法等湿法烟气脱硫技术。

2.干法烟气脱硫技术

优点：干法烟气脱硫技术是一种气体反应。与湿法脱硫系统相比，设备简单，占地面积小，投资和运行费用低，操作方便，能耗低，产品易处理，无污水处理系统等

缺点：但反应速度慢，脱硫率低，先进的可达60-80%。但目前该方法脱硫效率低，吸收剂利用率低，磨损结垢现象严重，设备维护难度大，设备运行稳定性和可靠性低，使用寿命短，限制了该方法的应用。 .

分类：常用的干法烟气脱硫技术有活性炭吸附法、电子束辐照法、带电干法吸收剂喷射法、金属氧化物脱硫法等。

典型的干法脱硫系统将脱硫剂（如石灰石、白云石或熟石灰）直接注入炉内。以石灰石为例，在高温煅烧时，脱硫剂经煅烧后形成多孔氧化钙颗粒，与烟气中的SO2反应生成硫酸钙，达到脱硫的目的。

干法烟气脱硫技术已应用于钢铁行业的大型转炉和高炉，但该方法不适用于中小型高炉。干法脱硫技术的优点是工艺简单，不存在污水和脏酸处理问题，能耗低。后者烟气不需要二次加热，腐蚀性较小；其缺点是脱硫效率低，设备庞大，投资大，占地面积大，操作技术要求高。常见的干法脱硫技术有：

A、活性炭吸附法：

原理：SO2被活性炭吸附后催化氧化成三氧化硫（SO3)，再与水反应生成H2SO4。饱和的活性炭可通过水洗或加热进行再生，同时，生成稀H2SO4或高浓度SO2，副产H2SO4、液态SO2和元素硫，可有效控制SO2排放，回收硫资源。西安交通大学活性炭技术改进，并开发出成本低、选择性吸附性能强的ZL30。、ZIA0，进一步改进活性炭工艺，使烟气中SO2吸附率达到95.8%，达到国家排放标准.

B、电子束辐射法：

原理：用高能电子束照射烟气，生成大量活性物质，将烟气中的SO2和氮氧化物氧化成SO3和二氧化氮（NO2)，生成H2SO4和硝酸(NaNO<@) 一步.3)，并被氨（NH3) 或石灰石（CaCO3) 吸收剂）吸收。

C、带电干式吸收剂喷射脱硫法（CD.SI）：

原理：吸收剂高速流过喷射单元产生的高压静电电晕充电区，使吸收剂带上静电电荷。当吸收剂注入烟道气流时，吸收剂因电荷相同而相互排斥，表面充分暴露，脱硫效率大大提高。该法干法处理，无设备污染和结垢现象，无废水和残渣，副产物也可作肥料，不产生二次污染物，脱硫率大于90%，设备单一, 适应性比较广。然而，这种脱硫方法依靠电子束加速器产生高能电子；对于一般的大型企业，需要大功率电子枪，对人体有害，所以还需要辐射屏蔽，所以操作维护要求高。四川成都热电厂建设了一套电子脱硫装置，烟气中二氧化硫脱硫达到国家排放标准。

D、金属氧化物脱硫法：

原理：根据SO2是一种比较活泼的气体的特性，氧化锰（MnO）、氧化锌（ZnO）、氧化铁（Fe3O4)、氧化铜（CuO）等氧化物对SO2有很强的作用。吸附性，在常温或低温下，金属氧化物吸附SO2，在高温下，金属氧化物与SO2反应生成金属盐，然后吸附物和金属盐经过热分解、洗涤等再生氧化物。干法脱硫法。虽然没有污水、废酸、无污染，但这种方法一直没有得到推广，主要是脱硫效率比较低，设备大，投资比较大，操作要求越来越高成本。这项技术的关键是开发新的吸附剂。

以上几种SO2烟气处理技术目前应用广泛。虽然脱硫率较高，但工艺复杂，运行成本高，污染防治不彻底，造成二次污染。政策不兼容，需要探索研究新的脱硫技术。

3.半干法烟气脱硫技术

半干法脱硫包括喷雾干燥法脱硫、半干法和半湿法脱硫法、粉粒喷射床法脱硫法、烟道喷射法脱硫法等。

A、喷雾干燥法：

喷雾干燥脱硫法是利用机械或气流的力量将吸收剂分散成极细的雾滴，雾滴与烟气形成较大的接触表面积，气相和液相之间产生热量。用于交换、传质和化学反应的脱硫方法。常用的吸收剂有碱液、石灰乳、石灰石浆等。目前大部分装置都使用石灰乳作为吸收剂。一般情况下，这种方法的脱硫率为65%～85%。其优点：脱硫在气、液、固三相状态下进行，工艺设备简单，产品为干燥的CaSO、CaSO，易于处理，无严重的设备腐蚀和堵塞，耗水量少。缺点：自动化要求比较高，吸收量难以控制，吸收效率不是很高。因此，选择和开发合理的吸收剂是解决该方法的新问题。

B、半干半湿法：

半干法和半湿法是介于湿法和干法之间的一种脱硫方法，其脱硫效率和脱硫剂利用率等参数也在两者之间。这种方法主要适用于中小型锅炉的烟气处理。. 该技术的特点是：投资少，运行成本低，脱硫率低于湿法脱硫技术，但仍可达到70% tn，腐蚀性小，占地面积小，工艺可靠。与湿法脱硫系统相比，行业常用的半干法和半湿法脱硫系统节省了制浆系统，将湿法脱硫系统中的Ca(OH)：水溶液改为CaO或Ca(OH)。)：粉末和雾气。与干法脱硫系统相比，

C、粉末一粒喷床半千法烟气脱硫法：

技术原理：含SO2的烟气经预热器进入粉末颗粒喷床，脱硫剂预先制成粉末并与水混合。在充分混合的情况下，与热烟气接触同时进行脱硫和干燥。脱硫反应后的产物以干粉形式从分离器中吹出。该脱硫技术使用石灰石或熟石灰作为脱硫剂。脱硫率和脱硫剂利用率高，对环境影响小。但是，入口温度、床内相对湿度和反应温度之间有严格的要求。当浆料的含水量和反应温度控制不当时，

D、喷烟半干法烟气脱硫：

该方法利用锅炉与除尘器之间的烟道作为反应器进行脱硫，无需额外增加吸收容器，大大降低了工艺投资，操作简单，场地小，适用于在我国的开发和应用。半干法喷烟脱硫是将吸收剂浆液喷入烟道，浆液液滴在蒸发的同时发生反应，反应产物以干粉形式排出烟道。

4.新兴烟气脱硫方法

近年来，科技突飞猛进，环境问题上升到法律高度。我国科技工作者开发了一些新的脱硫技术，但大部分仍处于试验阶段，有待进一步的工业应用验证。

A.碱硫化法脱硫法

奥托昆普公司开发的碱法硫化法主要以工业级硫化钠为原料吸收SO2工业烟气，产品以产生硫磺为目的。反应过程相当复杂。有Na2SO4、Na2SO3、Na2S203、S、Na2Sx等物质。从产品中可以看出，该过程消耗的能量较多，副产品的价值为低的。华南理工大学士林大学的研究表明，过程中各种硫化合物的含量随着反应条件的变化而变化。溶液pH值控制在5.5—6.5之间，加入少量氧化。如果使用添加剂TFS，产品主要生成Na2S203，过滤蒸发可得到高附加值的5H0˙Na2S203，脱硫率高达97%。反应过程为：SO2+Na2S=Na2S2O3+S。该脱硫新技术已通过中试，正在推广应用。

B. 膜吸收法

以有机高分子膜为代表的膜分离技术是近年来发展起来的一种新型气体分离技术，得到了广泛的应用，特别是在水的净化和处理方面。中科院大连理化所金梅等科研人员创造性地利用膜吸附脱除SO2气体，效果相当显着，脱硫率达90%。其工艺流程是：采用聚丙烯中空纤维膜吸收器，以NaOH溶液为吸收液去除SO2气体，其特点是利用多孔膜将气体SO2气体与NaOH吸收液分离，SO2气体通过多孔膜中的孔。在气液界面，SO2与NaOH迅速反应，达到脱硫的目的。该方法是膜分离技术与吸收技术相结合的新技术，能耗低，操作简单，投资少。

C、微生物脱硫技术

根据微生物参与硫循环各个过程并获得能量的特点，利用微生物进行烟气脱硫如下：在好氧条件下，烟气中的SO2通过脱硫菌的间接氧化作用被氧化成硫酸。，细菌从中获得能量。

与传统的化学和物理脱硫相比，生物脱硫基本没有高温、高压、催化剂等外部条件，在常温常压下操作，工艺简单，无二次污染。国外已利用地热发电站每天去除5t H:S；微生物脱硫总成本计算为常规湿法脱硫的50%。有机硫和无机硫都可以产生无机硫SO2，一旦燃烧后被微生物间接利用。因此，发展微生物烟气脱硫技术具有很大的潜力。在实验室条件下，四川大学王安等人选择氧化亚铁进行脱硫研究。

D、烟气脱硫技术发展趋势

目前，各种技术各有优缺点，具体应用应详细分析，从投资、运营、环保等多方面选择合适的脱硫技术。随着科学技术的发展，一项新技术的产生将涉及许多不同的学科。因此，关注其他学科的最新进展和研究成果，并将其应用到烟气脱硫技术中，就是开发新的烟气脱硫技术。例如，微生物脱硫、电子束脱硫等新型脱硫技术，由于其独特的特点，将有很大的发展空间。随着人们对环境治理的日益重视和工业烟气排放量的不断增加，投资少、运行成本低、脱硫效率高、脱硫剂利用率高、污染少、无二次污染的脱硫技术必将成为未来烟气脱硫技术。气体脱硫技术发展的主要趋势。

各种烟气脱硫技术在脱除SO2过程中取得了一定的经济效益、社会效益和环境效益，但仍存在一些不足。随着生物技术和高新技术的不断发展，电子束脱硫技术和生物脱硫等一系列高新技术、适用性强的脱硫技术将取代传统的脱硫方法。

脱硝技术

在常见的脱硝技术中，根据氮氧化物的形成机理，减氮减排的技术措施可分为两类：

一是从源头上管理。控制煅烧过程中 NOx 的形成。其技术措施：①采用低氮燃烧器；②在分解炉和管道内进行分级燃烧，控制燃烧温度；③改变配料方案，使用矿化剂降低熟料烧结温度。

另一种类型是从头到尾的治理。控制烟气中NOx排放的技术措施：①“阶段燃烧+SNCR”，已在国内试点；② 选择性非催化还原（SNCR），已在中国试点；③ 选择性催化还原（SCR）目前欧洲只有3条线的实验；③SNCR/SCR联合脱硝技术，国内水泥脱硝尚无成功经验；④ 生物反硝化技术（处于研发阶段）。

国内脱硝技术仍处于探索示范阶段，尚未科学总结。各种设计工艺技术路线和设备设施是否科学合理，运行是否可靠？脱硝效率、运行成本、能耗、二次污染物排放等都将通过实践检验。

脱硝技术可分为：

燃烧前反硝化：加氢反硝化

洗涤和燃烧中的脱硝：

1)低温燃烧

2)缺氧燃烧

3)FBC 燃烧技术

4)使用低 NOx 燃烧器

5)煤尘分离

6)烟气再循环技术

燃烧后脱硝：

1)选择性非催化还原反硝化（SNCR）

2)选择性催化还原反硝化 (SCR)

3)活性炭吸附

4)电子束脱硝技术

其中，大型燃煤机组SNCR脱硝效率可达25%～40%，小型机组可达80%。由于该方法受锅炉结构尺寸影响较大，多用作低氮燃烧技术的补充处理方法。其工程造价低，布置简单，占地面积小，适合旧厂房改造，新厂房可根据锅炉设计使用。

选择性催化还原（SCR）是目前最为成熟的烟气脱硝技术。是一种炉后脱硝方法。它于 1960 年代末和 1970 年代在日本首次商业化。它是利用还原剂（NH3，在金属催化剂、尿素的作用下）选择性地与NOx反应生成N2和H2O，而不是被O2氧化，所以称为“选择性”。目前国际上流行的SCR工艺主要分为氨SCR和尿素SCR两种。这两种方法都是利用氨对NOx的还原作用，在催化剂的作用下，NOx（主要是NO）被还原为对大气影响不大的N2和水，还原剂为NH3。

目前用于SCR的催化剂大多以TiO2为载体，以V2O5或V2O5-WO3或V2O5-MoO3为活性组分，制成蜂窝型、板型或波纹型三种。用于烟气脱硝的SCR催化剂可分为高温催化剂（345℃～590℃）、中温催化剂（260℃～380℃）和低温催化剂（80℃～300℃）。不同的催化剂有不同的反应温度。. 如果反应温度过低，催化剂的活性会降低，导致脱硝效率下降，如果催化剂继续在低温下运行，催化剂会永久性损坏；如果反应温度过高，NH3容易被氧化，产生的NOx量会增加，并且会引起催化剂材料的相变，降低催化剂的活性。目前国内外大部分SCR系统采用高温催化剂，反应温度范围为315℃～400℃。该方法在实际应用中的优缺点如下。

优点：该法脱硝效率高，价格相对低廉。目前在国内外工程中得到广泛应用，已成为电站烟气脱硝的主流技术。

缺点：燃料中含有硫，在燃烧过程中会产生一定量的SO3。加入催化剂后，在好氧条件下，SO3的量大大增加，随着NH3的过量，生成NH4HSO4。NH4HSO4 具有腐蚀性和粘性，会损坏尾烟道设备。虽然 SO3 的产生量有限，但其影响不容小觑。此外，催化剂中毒现象也不容忽视。

脱硫脱硝技术在锅炉企业的应用

对于锅炉企业的脱硫脱硝技术，我国现有的锅炉生产企业中，以煤或煤气为燃烧介质。二氧化硫）脱硫技术，脱硝是基于选择性催化还原SCR技术。

SCR脱硝技术是目前世界上最主流的NOx脱除方法。该方法可以添加到现有FGD工艺下的脱硝装置中。在含氧气氛中，还原剂与废气中的NO反应的催化过程受到限制。对于催化还原，合适的催化剂和还原剂应具有以下特点：

1)还原剂应该是高反应性的。

2)还原剂可以选择性地与NOx反应，而不是与烟气中大量存在的氧化性物质发生反应。

3)为了使去除过程以低成本运行，还原剂必须便宜。

4)催化剂应大大降低 NOx 还原温度。

5)催化剂应具有较高的催化活性，以促进烟气中低浓度NOx的有效还原。

6)催化剂选择性地与还原剂和NOx反应生成N2，但对还原剂与烟气中其他氧化物质的反应呈惰性。

7)催化剂应该是结构稳定的。