电厂燃煤锅炉同时脱硫脱氮技术与分析

电厂燃煤锅炉同时脱硫脱氮技术与分析

1、前言

随着经济的快速发展，我国因燃煤排放的二氧化硫（SO2）和氮氧化物（NOx）急剧增加，

二氧化硫、氮氧化物是大气污染的主要物质。据统计我国每年NOx、SO2排放量分别约为770

万t和2400万t，然而NOx、SO2是形成“酸雨”和“酸雾”的主要原因之一，氮氧化物与

碳氢化合物结合形成光化学烟雾，所以NOx、SO2污染带来的后果严重危及人体健康，对自然

环境造成严重损害。

我国每年因NOx、SO2及形成酸雨造成损失达1100亿元，其损失约占国民经济生产总值

的7%～8%。

在我国，SO2主要来自燃煤燃烧排放的烟气约占90%，其中火电厂燃煤排放占SO2总量的

1/4左右；NOx90%来自燃料燃烧，因此脱硫脱氮及除尘是中国治理燃煤污染改善大气环境的

最主要目标。

2、几种典型的脱硫脱氮技术

对于电厂燃煤锅炉排放的SO2和NOx，近年来各国相继开发了很多同时脱硫脱氮的方法，

下面就几种方法进行技术、经济比较。

2.1排烟循环流化床

排烟循环流化床（FGD-CFB）是80年代初由德国Lurgi公司开发的，该公司也是世界上

第一台燃烧煤的循环流化床锅炉的开发者，后来又把循环流化床技术引进脱硫领域，取得了

良好的效果。该技术在德国有三家公司进行开发研究，丹麦的FLS正在做。该法脱硫脱氮属

于燃烧中处理，脱硫采用循环流化床，脱氮采用低氮燃烧。2001年我国在四川白马电厂300MW

机组建示范工程。

排烟循环流化床优点：

①投资用度较低。

②脱硫装置不需要太大空间。

③固硫剂产物以固态排放。

排烟循环流化床题目：

①燃烧中采用低氮烧燃，脱氮效果不能保证。

②由于锅炉内喷射CaO吸收剂进行脱硫，产生CaCO3和煤灰一起排出，易造成二次污染。

③控制排烟温度70℃，需要有排烟加热装置〔1〕。

2.2组正当（FGC）

这种方法是用石灰石石膏法湿式脱SO2：（FGD）和选择性催化还原法（SCR）脱NOx组

合的技术〔2〕。据资料介绍，德国、日本、美国等国家多数采用这种方法。该组合技术中湿

法脱硫效率高（90%～98%），吸收塔自身紧凑，但该法的题目是耗水量大，而且必须进行排

水的深度处理，天生的大量副产品石膏应用也有限，烟气在进进烟囱前需要加热进步温度。

该组合技术中氨选择性催化剂还原法的缺点是，脱氮的催化剂寿命维护比较麻烦，工艺中天

生的胺化合物有堵塞系统的弊病等〔3〕，因此使该组正当的推广应用受到影响。

2.3电子束法（EBA）

为了克服以上方法的缺点，国际上开发了很多同时脱硫脱氮的技术，电子束法既是属于

同时脱硫脱氮的典型方法之一。电子束法是利用电子加速器产生的高能粒子照射烟气，使其

SO2和NOx氧化天生硫酸和硝酸，再与添加的氨反应天生硫酸氨和硝酸氨。该技术首先是日

本茬原制作所1970年着手研究，又经过与原子能研究所合作研究，1974年进行了

1000/Nm3h-1、1万/Nm3h-1规模不同的气体试验，从而肯定了这种干法技术。受美国能源部

委托，在椹萨斯洲又进行了1.4万/Nm3h-1的改进试验，在西德进行了2.0万//Nm3h-1规模

的试验，都取得了很好的结果。其它有些国家也在研究。我国2000年由中国工程物理研究院

在四川绵羊投资2000万元建造一套电子束辐射烟气脱硫脱氮产业试验装置，烟气处理量

3000～12000//Nm3h-1，脱硫率90%，脱氮率70%电子束法处理烟气的优点：

①用一个过程能同时脱硫脱氮，且往除效率高。

②能够天生硫酸氨和硝酸氨副产品作化肥用，没有废弃物。

③是干法过程，没有废水及其处理设施。

④由于不用催化剂，所以不存在催化剂中毒，影响使用寿命的题目。

⑤设备结构简单，对烟气条件变化适应性强，轻易控制〔4、5〕。

电子束处理法存在题目：

①该法耗电量大，由此占的运行用度很高。

②烟气辐射装置还不适适用于大规模应用系统。

③处理后的烟气仍然存在排放氮、硫酸和一氧化二氮的可能性〔6〕。

2.4活性焦吸附法

该法是用活性焦进行烟气的同时脱硫和脱氮。SO2是通过活性焦的微孔催化吸附作用，

天生硫酸储存于焦碳微孔内，通过热再生，天生总量虽少，但含SO2浓度很高气体，根据需

要再往转换成各种有价值的副产品，如高纯硫磺、液态SO2、浓硫酸、化肥等。NOx是在加氨

的条件下，经活性焦的催化作用天生水和氮气再排进大气。该工程的主要设备是脱硫脱氮塔，

活性焦在塔内由上往下移动，烟气横向交叉通过活性焦炭层，因此烟气中的尘也被除掉〔7〕。

活性焦和活性炭是不同的两种炭质吸附材料。活性炭的综合强度（耐压、耐磨损、耐冲

击）低，而且表面积大，若用移动床，因吸附、再生往返使用损耗大，存在着经济性题目，

因此人们研究出比活性炭比表面积小，但强度高的成型活性焦炭，具有更好的脱硫、脱氮性

能，用于烟气的同时脱硫脱氮。

活性焦吸附法是西德BF（Bergbau-Forschung）公司在1967年开发的，日本的三井矿山

（株）公司根据日本的环境标准对其进行了改进，吸收了西德BF公司的成功经验，于1981

年到1983年进行了1000/Nm3h-1规模的试验，在此基础上又于1984年10月在自家的燃煤电

厂建立了处理能力3万/Nm3h-1的产业试验装置。经过改进和调整，达到长期、稳定、连续

地运转，脱硫率几乎100%，脱氮率在80%以上，被日本通商产业省认定为第一号商品化装置。