隨著工業(yè)化進程加速,大氣污染治理成為全球關注的焦點。二氧化硫(SO?)和氮氧化物(NO?)作為主要污染物,其排放控制技術——脫硫與脫硝,已成為工業(yè)環(huán)保的核心環(huán)節(jié)。本文系統(tǒng)梳理了主流脫硫脫硝技術的原理、分類與應用,并展望未來發(fā)展趨勢。
第一部分脫硫技術
脫硫技術根據(jù)反應形態(tài)分為濕法、半干法、干法三類,其特點對比如下:
一、濕法脫硫技術
特點:氣液反應,速度快、效率高(≥90%),技術成熟,占全球脫硫裝機容量80%以上。
缺點:設備腐蝕嚴重、能耗高、廢水處理難、投資大,適用于大型電廠。
主流工藝:
石灰石-石膏法:鈣基漿液吸收SO?,生成石膏回收或拋棄。技術成熟但易結垢,雙堿法可改善此問題。
間接石灰石-石膏法(如鈉堿法、堿性硫酸鋁法):無結垢問題,但石膏品質較差。
檸檬吸收法:適用低濃度SO?,吸收率超99%,應用范圍窄。
其他技術:海水脫硫法、磷銨復肥法等。
二、干法脫硫技術
特點:氣固反應,設備簡單、無廢水、能耗低,但效率較低(60%-80%),維護難度大。
典型工藝:
活性炭吸附法:吸附SO?并催化氧化為硫酸,可再生回收硫資源,吸附率可達95.8%。
電子束輻射法:高能電子氧化SO?和NO?,生成酸類后被吸收,無二次污染但防護要求高。
荷電干式噴射法(CDSI):吸收劑帶電噴射,提升反應效率,脫硫率>90%。
金屬氧化物法:通過MnO、ZnO等吸附SO?,但效率低、成本高。
三、半干法脫硫技術
特點:介于濕法與干法之間,脫硫率70%-90%,適合中小鍋爐。
代表工藝:
噴霧干燥法:石灰乳霧化與煙氣反應,生成干態(tài)產(chǎn)物,自動化要求高。
半干半濕法:噴入CaO粉末與水霧,工藝簡單且無制漿系統(tǒng)。
噴動床法:脫硫與干燥同步,但需嚴格控制溫度與濕度。
煙道噴射法:以煙道為反應器,投資低、操作簡便。
四、新興脫硫技術
硫化堿法:以硫化鈉吸收SO?,生成高附加值硫代硫酸鈉,脫硫率97%。
膜吸收法:膜分離與吸收技術結合,能耗低、脫硫率90%。
微生物法:利用細菌氧化SO?,常溫常壓運行,成本為濕法50%,潛力巨大。
趨勢:向低成本、高效率、資源化方向發(fā)展,生物技術與電子束法前景廣闊。
第二部分脫硝技術
脫硝技術分為源頭治理與末端治理兩類:
一、源頭治理(低氮燃燒)
采用低氮燃燒器、分段燃燒、降低爐溫。
通過煤粉濃淡分離、煙氣再循環(huán)抑制NO?生成。
二、末端治理
選擇性非催化還原(SNCR)
爐內(nèi)噴入氨或尿素,在高溫下還原NO?,效率25%-80%,適合老廠改造。
選擇性催化還原(SCR)
在催化劑(V?O?-TiO?等)作用下,NH?將NO?還原為N?,效率高,為主流技術。
挑戰(zhàn):SO?與NH?生成硫酸氫銨,導致腐蝕與催化劑中毒。
聯(lián)合技術(SNCR/SCR):兼顧經(jīng)濟性與高效率。
生物脫硝:研發(fā)階段,利用微生物還原NO?。
第三部分鍋爐企業(yè)脫硫脫硝技術應用
一、技術現(xiàn)狀
脫硫:以FGD法(如石灰石-石膏法)為主,成熟應用于燃煤鍋爐。
脫硝:以SCR技術為核心,需滿足還原劑高效性、催化劑穩(wěn)定性等要求。
二、協(xié)同脫硫脫硝需求
當前分體式治理存在設備重復、成本高的問題。未來需研發(fā)一體化技術,例如:
活性炭協(xié)同吸附SO?與NO?;
電子束法同步脫除多種污染物;
微生物耦合凈化技術。
結論與展望
技術選擇:需根據(jù)排放標準、鍋爐規(guī)模及經(jīng)濟性綜合考量,大型電廠優(yōu)選濕法脫硫+SCR脫硝,中小鍋爐適合半干法及SNCR。
未來方向:
開發(fā)資源化技術(如硫磺、硫酸回收);
推廣生物法與低溫催化技術,降低能耗與二次污染;
推進多污染物協(xié)同控制,實現(xiàn)節(jié)能降耗與可持續(xù)發(fā)展。
通過技術創(chuàng)新與系統(tǒng)優(yōu)化,脫硫脫硝技術將更好地平衡環(huán)境效益與經(jīng)濟性,為全球藍天保衛(wèi)戰(zhàn)提供核心支撐。
