燃煤电厂锅炉烟气脱硫脱硝技术及展望

北极星环保网讯:燃煤电厂烟气中排放的SO2和氮氧化物是造成酸雨和光化学烟雾的最主要的污染物。随着我国“十二五”规划中对大气污染物减排目标的提出，烟气脱硫脱硝技术要求更高的效率和更低的能耗。本文介绍了国内外燃煤电厂常用的烟气脱硫脱硝技术，分析了其特点，并对不同的技术进行了对比。指出烟气同时脱硫脱硝技术是最具应用前景的烟气净化技术，并提出了相应的建议。 

1.前言

煤炭在我国能源结构中占有的比例超过了70%，并且这一情况在很长一段时间内不会改变。燃煤会产生SO2和NOx等一系列大气污染物，进而引发酸雨和光化学烟雾等环境问题。

火电厂燃煤量在我国工业煤炭消耗量中占了很大的比重，带来的污染非常严重。据统计，2010年，火电厂产生的SO2和NOx分别占我国SO2和NOx总排放量的52.8%和65.1%。国家环境保护“十二五”规划重点工作部门分工方案中指出，要继续推进电力行业污染减排，新建燃煤机组要同步建设脱硫脱硝设施。

对于未安装脱硫设施的现役燃煤机组要加快淘汰或者建设脱硫设施，并且加快燃煤机组低氮燃烧技术改造和烟气脱硝设施建设。因此，对火电厂烟气脱硫脱硝技术进行深入研究是十分有必要的。

烟气脱硫脱硝协同控制技术从整体上来讲可以分为两类，即烟气分别脱硫脱硝技术和烟气同时脱硫脱硝技术。烟气分别脱硫脱硝技术是指在不同的反应塔内对烟气中的SO2和NOx分别进行去除。由于SO2引起的酸雨问题早在二十世纪八十年代中期就已经在全球范围内显现出来同时广泛受到了社会各界的关注，并且我国在“十一五”期间也明确的提出了SO2的减排目标，而NOx的控制却是在近些年才逐步被提出。

所以我国现有的大部分火电厂都安装有配套的脱硫设施，而缺少相应的脱硝设施。为了使火电厂烟气能够达标排放，就要对现有的火电厂进行改造，最简单易行的方法就是在脱硫设施后端加装一定的脱硝装置，这也就构成了烟气分别脱硫脱硝系统。但是这样的方法造价高，系统发杂，运行费用高，不易于管理。所以开发了烟气同时脱硫脱硝技术。

烟气同时脱硫脱硝技术是指在同一套设备内对烟气中的SO2和NOx同时去除。该方法不但节约用地，投资较低，是目前最具发展前景的脱硫脱硝技术。本文重点介绍了几种烟气同时脱硫脱硝技术并分析了其优劣。

2.烟气分别脱硫脱硝技术

烟气分别脱硫脱硝技术是目前世界上应用最广泛，技术相对比较成熟的脱硫脱硝技术。

对于控制燃煤电厂烟气SO2的方法中，有燃烧前燃烧中和燃烧后三种，而广泛使用并且技术成熟，运行稳定，脱硫效率高的是烟气脱硫（FGD）。烟气脱硫技术在发展了几十年后，已经形成了几百种工艺，不同的工艺都具有特定的有点，但是也相应的存在一定的缺陷。目前在我国应用最为广泛的就是石灰石-石膏法，占据了我国在建及已建烟气脱硫机组的90%。

控制火电厂NOx排放主要有低氮燃烧技术和烟气脱硝技术。低氮燃烧技术指在燃烧中通过控制燃烧条件来降低NOx的生成烟气脱硝技术主要分为非选择性催化还原（SNCR）和选择性催化还原（SCR）。SNCR是指向锅炉烟气中喷入NH3或者尿素等还原性物质，在高温范围（900-110℃）内，将烟气中的NOx还原为N2和H2O。

该方法虽然不使用昂贵的催化剂，并且一次性投资较低，但是其反应温度过高，能耗较大，脱硝效率仅为30%～50%，适用于老机组的改造，且对NOx排放要求不高的地区。SCR是目前全球范围内应用最为广泛，技术最成熟的烟气脱硝技术。我国环保部在2010年1月发布了《火电厂氮氧化物防治技术政策》，其中规定了“新建，改建，扩建的燃煤机组，在去除氮氧化物时宜选用SCR法”。

SCR技术是由美国Eegelhard公司开发，在20世纪70年代末和80年代初首先在日本有所发展，由于其较高的脱硫效率，很快在全球范围内得以推广和应用。SCR烟气脱硝技术是在300～400℃的条件下，在特定的催化剂的作用下，给烟气中通入一定量的NH3，并与烟气中的NOx在催化剂上发生氧化还原反应，从而使NOx变为无毒无害的N2随烟气排放。

目前市场上应用最为广泛的就是石灰石石膏法脱硫-选择性催化还原脱硝技术。该方法具有较高的脱除污染物的效率，其中脱硫率可达90%，脱硝率可达80%。但是该方法工艺流程复杂，投资运行费用高，容易造成管道的堵塞，并且副产物资源化利用空间较小。所以，开发工艺和设备简单，经济性能优良，副产物可资源化利用的脱硫脱硝技术是十分有必要的。

3.烟气同时脱硫脱硝技术

烟气同时脱硫脱硝技术也称之为烟气脱硫脱硝一体化技术。该方法可以在同一反应塔内同时脱除两种甚至多种污染物，工艺流程简单，减小了反应装置的占地，同时也降低了一次性投资费用。烟气同时脱硫脱硝技术目前在全世界范围内都是研究的热点，但绝大部分还处于实验室研究阶段，还没有真正实现大规模工业化应用。

烟气同时脱硫脱硝技术主要有等离子法，液体吸收法，固体吸附法等。

3.1等离子法

3.1.1电子束辐照技术(EBA法)

电子束辐照技术是利用能量大约在800keV～1MeV的高能电子束照射烟气，使烟气中O2，N2，H2O等分子生成具有强氧化性的活性物质，并且将SO2和NOx氧化成硫酸和硝酸后，进一步和喷入烟气中的NH3反应生成相应的盐。

EBA法最早于20世纪70年代在日本研发，现已建成的各类装置有30余座，其中工业化应用的装置仅有5座。我国对该技术的研发开始于20世纪80年代，并于1997年在成都热电厂建成了3.0×105m3/h的示范装置，紧接着在杭州，北京分别建成了相应的商业化装置和高技术产业化示范工程。

日本、德国等部分发达国家已有比较成熟的示范车间，其运行结果表明电子束系统去除SO2的总效率超过了95%，对NOx的去除率也可以高达80%。但是在我国成都的示范装置脱硫率可达80%左右，而脱硝率在20%左右。如何有效提高工业应用上电子束氨法的脱硫脱硝效率还有待进一步研究。

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