1)活性炭法
该工艺主体设备是一个类似于超吸附塔的活性炭流化床吸附器,在吸附器内,烟气中的SO2被氧化成SO3并溶于水中,产生稀硫酸气溶胶,随后由活性炭吸附。向吸附塔内注入氨,氨与NOx在活性炭催化还原作用下生成N2,吸附有SO2的活性炭可进入脱附器中加热再生。
2)SNOx(WSA-SNOx)法
WSA-SNOx法是湿式洗涤并脱除NOx技术。在该工艺中烟气首先经过SCR反应器,NOx在催化剂作用下被氨气还原为N2,随后烟气进入改质器中,SO2在此被固相催化剂氧化为SO3,SO3经过烟气再热器GGH后进入WSA冷凝器被水吸收转化为硫酸。
采用SNOx技术,SO2和NOx的脱除率可达95%。SNOx技术除消耗氨气外,不消耗其他的化学品,不产生其他湿法脱硫产生的废水、废弃物等二次污染,不产生石灰石脱硫产生的CO2,不足之处是能耗较大,投资费用较高,而且浓硫酸的储存及运输较困难。
3)NOxSO法
在电除尘器(EP)下游设置流化床吸收塔(FB),用硫酸钠浸渍过的γ-Al2O3圆球作为吸收剂,吸收剂吸收NOx、SO2后,在高温下用还原性气体(CO、CH4等)进行还原,生成H2S和N2。
4)高能粒子射线法
高能粒子射线法包括电子束(EBA)工艺和等离子体工艺,原理是利用高能粒子(离子)将烟气中的部分分子电离,形成活性自由基和自由电子等,氧化烟气中的NOx。这种技术不仅能去除烟气中的NOx和SO2,还能同时去除重金属等物质。
典型工艺过程依次包括:游离基的产生,脱硫脱硝反应,硫酸铵、硝酸铵的产生。主要有电子束照射技术和脉冲电晕等离子体技术。电子束照射技术脱硝率可达到75%以上,不产生废水和废渣。脉冲电晕等离子体技术可同时脱硫、脱硝和除尘,但是耗能较大,目前对其反应机理还缺乏全面的认识。
5)湿式FGD加金属螯合物法
仲兆平等发明了喷射鼓泡法用烟气脱硫脱硝吸收液,包括石灰或石灰石浆液、占石灰或石灰石浆液0.05%~0.5%(质量分数)的水溶性有机酸和占石灰或石灰石浆液0.03%~0.3%(质量分数)的铁系或铜系金属螯合物。金属螯合物工艺的缺点是螯合物的循环利用比较困难,因为在反应中螯合物有损失,造成运行费用很高。
6)氯酸氧化法
由于氯酸的强氧化性,采用含有氯酸的氧化吸收液可以同时脱硫脱硝,脱硫率可达98%,脱硝率达95%以上,还可以脱除有毒的微量金属元素,如As、Be、Cd、Cr、Pb、Hg和Se。除了采用氯酸脱硫脱硝外,采用NaClO3/NaOH同时脱除SO2和NOx也获得较好的效果。
1)在相当长的一段时间内,SCR仍然是脱硝技术领域和脱硝市场的主流技术。这一技术还会继续改进和发展,改进主要集中在:优化工艺流程;研发反应温度低、效率高、抗热性好、催化活性温度窗口宽及耐水性、耐硫性优异的高性能SCR催化剂;SCR催化剂寿命延长和再生技术。
2)基于不同脱硝机理的不同脱硝工艺的结合或联用是脱硝技术的一个重要发展方向,例如SNCR/SCR联合脱硝;SCR与各种不同机理的低NOx气体燃料方式或低NOx燃烧器的联用;SCR与臭氧法、电子束法、等离子法、氧化法和/或微波法的结合,都有可能产生高效的新脱硝技术。
3)联合脱硝脱硫技术是脱硝技术的一个重要发展趋势。与单独的脱硝或脱硫工艺相比,在一个系统内同时脱硝和脱硫的工艺有很大的优越性,如减少系统复杂性、具有更好的运行性能和低成本。
4)创新脱硝机理成为脱硝技术研究的热点。例如,催化直接分解NOx,将NOx直接分解成N2和O2;用还原性极好的碳材料将SO2和NOx分别还原为单质硫(硫磺)和N2,并生成CO2,N2和CO2作为无害气体排放。
5)研发脱硝技术的多联产工艺或多级脱硝工艺。重点开发生产硫酸铵化肥和硝酸铵化肥等副产品的同步脱硝脱硫工艺;同时按照烟气中NOx和SO2浓度进行多级脱硝、脱硫成为烟气净化技术的重要发展趋势。
6)开发新的脱硝催化剂或脱硝吸附剂;开发低廉、高效、多功能的复合型和可再生循环利用的脱硝催化剂和吸附剂及其脱硝工艺,以降低脱硝成本,提高脱硝率。
5、结束语
脱硝技术种类繁多,但实现大规模工业应用的成熟脱硝技术并不多。随着国家环保政策的日益严厉,人们的环保意识逐渐增强,脱硝技术研究成果不断涌现。我国的SCR脱硝催化剂的研发近些年取得了较大进展,已出现国产化的曙光,SCR脱硝催化剂的再生技术也日益成熟,并实现了工业化。这些技术都表现出良好的工业应用前景和可观的经济效益。未来应完善现有的脱硝技术,创新脱硝机理,研发同时脱硝和脱硫的新工艺、新技术,开发新的湿法和干法脱硝催化剂或吸附剂,实现我国脱硝技术的飞跃发展。
资讯来源:《洁净煤技术》 作者:苗强
北京低碳清洁能源研究所