世界金属导报/2013年/5月/28日/第B10版
节能环保
烧结烟气脱硫脱硝一体化技术分析
樊响殷旭
1 工业烟气脱硫脱硝一体化脱除技术
随着国家环保法规的逐渐严格，对工业烟气脱硫后，再进行脱硝和其他多污染物脱除是种必然趋势。因此，开发经济高效、简单可靠的脱硫脱硝一体化技术对我国工业烟气治理有着极为重要的意义。烟气脱硫脱硝一体化技术可分为干法和湿法两大类。下面分类对一些近期研究出的烟气脱硫脱硝的新技术和新思路作简要介绍。
1.1 湿法烟气脱硫脱硝一体化技术进展
根据吸收原理不同，可将湿法同时脱硫脱硝技术分为氧化吸收法和还原吸收法、络合吸收法三大类。
1.1.1 氧化吸收法
氧化吸收法是将烟气先通过强氧化性环境，把NO转化为NOx，进而再将NOx与H2O反应生成NO3-，再用碱性溶液吸收。由于将NO转换为NOx的难度较大，因此氧化剂的选择和制备是此类方法的研究核心。目前，研究较多的氧化剂有HClO3、NaClO2、O3、H2O2和KMnO4等，其中因H2O2无毒无二次污染，所以对其研究较多。同时试验证明，H2O2与紫外光协同作用时，脱硫脱硝性能远远好于单一的H2O2氧化。该工艺在氧化吸收的同时脱除效率较高，一般脱硫效率可达到98%左右，脱硝效率约80%左右。但是鉴于上述强氧化剂造价和运输安全等问题的原因，在开发出新型廉价的氧化添加剂之前，该工艺还难以推广应用。
1.1.2 还原吸收法
还原吸收法是用液相还原剂将NOx还原为N2。目前，研究较多的还原剂主要是尿素。
国内有学者研究的方法是:烟气通过吸收装置并在其中与尿素溶液接触，烟气中的NOx被还原成N2，尿素反应生成CO2和H2O；SO2则与尿素反应生成硫酸铵，净化后的烟气可直接排放，反应后的溶液可回收制成硫酸铵化肥。试验证明，当反应温度为60℃、溶液的pH值为5-9、尿
素溶液质量浓度为5%-10%、添加剂(H2O2，NaClO2)添加量约为1%时，能够达到最高的脱除效率，脱硫效率接近100%，脱硝效率能达到50%以上。该工艺的副产品硫铵可用作肥料，不产生二次污染；吸收液的pH值为5-9，在中性附近，腐蚀性小，设备的造价较低；吸收剂尿素和副产品硫铵易运输和储放，并且尿素在吸收反应时不易挥发；工艺流程简单，投资(为常用湿法脱硫设备的1/3)和运行费用有竞争性。
1.1.3 络合吸收法
络合吸收法是向溶液中添加络合吸收剂，将烟气中的NO先进行固定，而后再吸收的工艺。目前，研究较多的为Fe(Ⅱ) EDTA(EDTA，乙二胺四乙酸)络合物脱硫脱硝一体化工艺。Fe (Ⅱ)EDTA 络合吸收法是在碱性溶液中加入亚铁离子形成氨基烃酸亚铁鳌合物，如Fe(EDTA)和Fe(NTA)。这类鳌合物吸收NO形成亚硝酞亚铁鳌合物，配位的NO能够和溶解的SO2和O2反应生成N2、N2O、硫酸盐、各种N-S化合物以及二价铁鳌合物，然后从吸收液中去除，并使二价铁鳌合物还原成亚铁鳌合物而再生。此法虽然在试验中获得60%以上的脱硝率和几乎100%的脱硫率，但是由于铁离子易被溶解氧等氧化，实际操作中需向溶液中加入抗氧剂或还原剂，再加上Fe(EDTA)和Fe(NTA)的再生工艺复杂、成本高，给工业推广带来一定的困难。
1.2 干法烟气脱硫脱硝一体化技术进展
1.2.1 烟气循环流化床脱硫脱硝一体化技术(CFB-FGD)
将固体流化技术引入烟气脱硫脱硝领域的烟气循环流化床工艺，是近年来的研究热点。其基本原理是采用消石灰作为吸收剂，将含有SO2、NO的烟气从烟气循环流化床反应器的底部引入，向上与塔内经过增湿活化的Ca(OH)2反应，吸收剂与烟气中的SO2发生气液固三相反应，在反应的同时水分被吸收和蒸发，最终得到干态脱硫产物，经过旋风除尘收集以后，大部分固体返回流化床循环。向该体系中加入高活性氧化剂(以增湿水形式加入液相脱硝添加剂或以吸收剂形式加入固相脱硝添加剂，在与Ca(OH)2混合后喷入床体)，将NO氧化为NOx，而后使得NOx被Ca(OH)2经过三相反应吸收，来达到脱硝的目的，从而实现了SO2和NO的一体化脱除。
与传统的石灰石-石膏法脱硫装置相比，CFB-FGD具有系统简单、工程投资和运行费用低、占地面积小等特点。更适于对现有设备的改造，且具有吸收剂循环利用率高、气固接触时间长、控制灵活、产物无废水等优点。但是CFB-FGD的最大缺点是脱硫副产物难以被利用，同时脱硫效率只有90%左右，难以达到湿法的脱硫效率，这给推广和应用带来了一定困难。
1.2.2高能电子氧化法
高能电子氧化法包括电子束法(EBA)、脉冲电晕等离子体技术(PCDP)、流光放电(corona discharges)等离子体技术等。其核心原理基本上都是利月电子加速器或高压脉冲电源或高电位差的流光头来产生强氧化性的自由基·O2、H2O2、·OH等活性物质，进而把烟气中的SO2和NO氧化为SO3和NO2，这些高价的硫氧化物和氮氧化物与水蒸气反应生成雾状的硫酸和硝酸，并与加入的NH3反应生成硫铵和硝铵，脱硫、脱硝同时完成。尽管该工艺一直致力于降低电玉、降低电耗、减少辐射的研究，但是高能耗和强辐射一直是制约其发展的最大瓶颈。
1.2.3固相吸附再生技术
固相吸附再生技术中，活性炭法研究的较多。活性炭法工艺设置有两个移动床，在一个床中以活性炭吸收SO2，另一个床用活性炭作催化剂，加入NH3使NO转变为N2。在烟气中有氧和水蒸气的条件下，脱硫反应在脱硫床中进行，使SO2转变为H2SO4；在脱NO床中加入NH3使NO、NO2转变为N2和水。在再生阶段，饱和态的活性炭被送入再生器中加热到400℃，解吸出浓缩后的SO2气体。再生后的活性炭送回反应器中循环，而浓缩后的SO2或被送去制备H2SO4，或被送入用冶金焦炭作还原剂的反应器中将其转化为硫元素。
活性炭吸附工艺流程简单、投资少、占地面积小，而且能得到副产品硫酸。同时由于其废水排放少，副产品为99.95%以上高纯硫磺或98%的浓硫酸，因此具有较高的研究和开发价值。
(半)干法脱硫脱硝一体化工艺是近年大气污染治理领域的研究热点。除了上述技术以外，目
