煙氣脱硫脱硝技術

煙氣同時脱硫脱硝技術大多處於研究和工業示範階段，但由於其在一套系統中能同時實現脱硫和脱硝，特別是隨着對NO_X控制標準的不斷嚴格化，同時脱硫脱硝技術正受到各國的日益重視。煙氣同時脱硫脱硝技術主要有三類，第一類是煙氣脱硫和煙氣脱硝的組合技術；第二類是利用吸附劑同時脱除SO_X和NO_X；第三類是對現有的煙氣脱硫(FGD)系統進行改造(如在脱硫液中投加脱硝劑等)，增加脱硝功能。

火電廠鍋爐煙氣中SO_X和NO_X的濃度不高，但總量很大。若用兩套裝置分別脱硫和脱硝，不但佔地面積大，而且投資、管理、運行費用也高。近年來世界各國，尤其是工業發達國家都相繼開展了同時脱硫脱硝技術的研究開發，並進行了一定的工業應用。據美國電力研究機構統計，同時脱硫脱硝新技術有60多種，在SO_X/NO_X聯合脱除技術中，有的採用煙氣脱硫和煙氣脱氮的組合技術，有的利用吸附劑同時脱除SO_X和NO_X技術，均能達到較高的脱除效率。 ^[1] 

活性炭纖維法（Activated Carbon Fiber Process，簡稱ACFP）煙氣脱硫技術是採用新材料脱硫活性炭纖維催化劑（DSACF）脱除煙氣中SO2並回收利用硫資源生產硫酸或硫酸鹽的 一項新型脱硫技術。

該技術脱硫率可達95%以上，單位脱硫劑處理能力會高於活性炭脱硫一個數量級以上（一般GAC處理能力為102Nm³/h.t， 而ACF可達104Nm3/h.t）。由於工藝過程簡單，設備少，操作簡單。投資和運行成本低，且能在消除SO₂污染同時回收利用硫資源,因而可在電廠鍋爐煙氣、有色冶煉煙氣、鋼鐵廠燒結煙氣及各種大中型工業鍋爐的煙氣SO₂污染控制中採用,改善煙氣脱硫技術裝置“勉強上得起，但運行不起”的狀況。該煙氣脱硫技術按10萬KW機組鍋爐機組煙氣計，裝置投資費用3500萬，年產硫酸3萬～4萬噸。僅用於全國高硫煤電廠脱硫每年約可減少SO₂排放240萬噸，副產硫酸360萬噸，產值可達數十億元。該技術已獲國家發明專利，並已列入國家高新技術產業化項目指南。

MnO₂是一種良好的脱硫劑。在水溶液中，MnO₂與SO₂發生氧化還原發應,生成了MnSO₄。軟錳礦法煙氣脱硫正是利用這一原理，採用軟錳礦漿作為吸收劑，氣液固湍動劇烈,礦漿與含SO₂煙氣充分接觸吸收，生成副產品工業硫酸錳。該工藝的脱硫率可達90%，錳礦浸出率為80%，產品硫酸錳達到工業硫酸錳要求（GB1622－86）。

常規生產工業硫酸錳方法是：軟錳礦粉與硫酸和硫精沙混合反應，產品淨化得到工業硫酸錳。由於我國軟錳礦品位不高，硫酸耗量增大，成本上升。該法與常規生產工業硫酸錳相比是，不用硫酸和硫精沙，溶液雜質也降低，原料成本和工藝成本都有降低，比常規生產工業硫酸錳方法節約成本25%以上， 加之國家對環保產品在税收上的優惠，競爭力將大大提高。該工藝原料軟錳礦價廉， 大約200～300元/噸，估計5年左右可收回投資。該工藝不但治理了工業廢氣，處理了制酸廢水,並且回收了硫酸錳產品，具有明顯的社會環境和經濟效益。

電子束輻射法脱硫是一種脱硫新工藝，經過20多年的研究開發，已從小試、中試和工業示範逐步走向工業化。其主要特點是：過程為幹法，不產生廢水廢渣；能同時脱硫脱硝，可達到90%以上的脱硫率和80%以上的脱硝率；系統簡單，操作方便，過程易於控制；對於不同含硫量的煙氣和煙氣量的變化有較好的適應性和負荷跟蹤性；副產品為硫酸銨和硝酸銨混合物，可用作化肥。

鍋爐煙氣經除塵後，進入冷卻塔，在塔中由噴霧水冷卻到65～70 ℃。在煙氣進入反應器之前，按化學計量數注入相應的氨氣。在反應器內，煙氣經受高能電子束照射，煙氣中的N₂、O₂和水蒸氣等發生輻射反應，生成大量的離子、自由基、原子、電子和各種激發態的原子、分子等活性物質，它們將煙氣中的SO₂和NO_X氧化為SO₃和NO₂。這些高價的硫氧化物和氮氧化物與水蒸氣反應生成霧狀的硫酸和硝酸，這些酸再與事先注入反應器的氨反應，生成硫酸銨和硝酸銨。最後用靜電除塵器收集氣溶膠狀的硫酸銨和硝酸銨，淨化後的煙氣經煙囱排放，副產品經造粒處理後可作化肥銷售。

WSA—SNO_X法的原理是煙氣先經過SCR反應器，在催化劑作用下NO_X被氨氣還原成N₂，隨後煙氣進入改質器，SO₂催化氧化為SO₃，在降膜冷凝中凝結水合為硫酸，進一步濃縮為可銷售的濃硫酸(>90%)。該技術除消耗氨氣外，不消耗其他化學藥品，不產生廢水、固體廢物等二次污染，不產生採用石灰石脱硫所產生的CO₂。

SNO_X工藝列為美國能源部潔淨煤示範項目，已在俄亥俄州的Edison Niles電站2號108 MW鍋爐進行示範改造，處理相當於35 MW的煙氣量。裝置開始運行後，脱硝率94%，脱硫率95%，生產硫酸23.40×10⁴ t，純度為93%。

該法採用適用低濃度的新型催化劑，通過催化氧化，在脱硫過程中，將SO2轉化為硫酸，其脱硫效率高於90%,產品有市場，以國內有關研究為基礎，通過與國外合作研究、國內留學基金資助，其技術正逐步成熟，有望成為一種有競爭力的新型煙氣脱硫技術。

濕法脱硫可脱除90%以上的SO₂，但由於NO在水中溶解度很低，對NO幾乎無脱除作用。一些金屬螯合物，如Fe(11)一EDTA等可與溶解的NOx迅速發生反應，具有促進NOx吸收的作用。美國Dravo石灰公司採用6%氧化鎂增強石灰作脱硫劑，並在脱硫液中添加Fe(II)—EDTA，進行了同時脱硫脱硝的中試研究，實現了60%以上的脱硝率和約99%的脱硫率。濕式FGD加金屬螯合物工藝的缺點主要是在反應中螯合物有損失，其循環利用困難，造成運行費用很高。

氯酸氧化法又稱Tri—NO_X—NO_X Sorb法。脱硫脱硝採用氧化吸收塔和鹼式吸收塔兩段工藝。氧化吸收塔是採用氧化劑HCIO₃來氧化NO和SO₂及有毒金屬，鹼式吸收塔則作為後續工藝採用Na₂S及NaOH作為吸收劑，吸收殘餘的鹼性氣體。該工藝去除率達95%以上。

氯酸是一種強酸，比硫酸酸性強，濃度為35%的氯酸溶液99%可發生解離。氯酸是一種強氧化劑，氧化電位受液相pH控制。在酸性介質條件下，氯酸的氧化性比高氯酸(HCIO₄)還要強。 ^[2]