1、煙氣脫硫脫硝除塵一體化技術(shù)概述及其優(yōu)勢
1.1概述
現(xiàn)階段，研究煙氣脫硫脫硝除塵一體化技術(shù)的國家數(shù)量比較多，但多數(shù)國家所處的階段均為實驗性研究，還需要較長的時間才能使該項技術(shù)大規(guī)模的推廣。傳統(tǒng)脫硫、脫硝、除塵技術(shù)中，各項處理工作分開進(jìn)行，而且每項處理工作均具有復(fù)雜的流程，同時，使用的相關(guān)機械脫除設(shè)備多比較龐大，無論是運行成本，或是管理成本均比較高，而且管理難度也比較大，導(dǎo)致缺陷的存在，影響了實際的脫硫、脫硝、除塵效果，也限制了這些技術(shù)的推廣及應(yīng)用。傳統(tǒng)技術(shù)基礎(chǔ)上，經(jīng)大量研究，提出煙氣脫硫脫硝除塵一體化技術(shù)，該項技術(shù)中包含多種的具體方法，如脈沖電暈法、活性炭或活性焦吸附法等，經(jīng)處理后的脫硫、脫硝、除塵效果均比較理想，也更為適合廣泛的推廣及應(yīng)用。
1.2優(yōu)勢
傳統(tǒng)煙氣脫硫技術(shù)實際使用過程中，可對SO2污染有效控制，使環(huán)境污染減輕，但往往會較多的浪費硫資源，而且處理時會產(chǎn)生固體廢棄物，造成二次污染。煙氣脫硫脫硝除塵一體化技術(shù)以傳統(tǒng)煙氣脫硫技術(shù)為基礎(chǔ)，該技術(shù)不僅具備傳統(tǒng)技術(shù)的優(yōu)勢，還具備自身獨特的優(yōu)勢，主要體現(xiàn)在以下幾個方面：脫硫率較高，可超過98%；110℃～120℃的低溫條件下，脫硝率也比較高，可超過80%；廢棄中的HCI、HF、砷、汞均能有效去除，達(dá)到深度處理的效果；濕法較難將SO3去除，應(yīng)用該技術(shù)后能夠?qū)崿F(xiàn)去除；具備除塵功能，出口煙塵不會超過30mg/Nm2；水資源使用量較少，避免浪費水資源，二次污染問題不會產(chǎn)生；不會較大的占地，運行費用也比較少；吸附劑中毒并不會發(fā)生；高純度硫磺、硫酸，高純度液態(tài)SO2均能夠被回收；加熱操作無需在排出煙氣前開展；裝置處理后，排氣中的熱量可被回收，經(jīng)轉(zhuǎn)化后，變?yōu)闊崴?，實現(xiàn)二次利用，促進(jìn)經(jīng)濟效益的提高。
2、燒結(jié)煙氣的產(chǎn)生和特點
燒結(jié)過程是以高溫燃燒作為化學(xué)條件的一種復(fù)雜的物理化學(xué)過程。在該過程中，首先是通過空氣和混合料產(chǎn)生的燃燒反應(yīng)，將燃燒釋放的熱量用于燒結(jié)過程所需要的能量，而燃燒過程產(chǎn)生的煙氣作為廢氣排放出去。燒結(jié)的原理是通過固體顆粒之間的化學(xué)鍵的連接，促使晶體逐漸長大，從而有效減少了晶體之間的間隙，增加顆粒之間的密度，最后形成致密的多晶燒結(jié)體。該反應(yīng)中產(chǎn)生的氣體就是燒結(jié)煙氣，該氣體對空氣會造成嚴(yán)重的污染。燒結(jié)煙氣主要有以下特點：
2.1溫度高
由于整個燒結(jié)過程是在高溫的條件下進(jìn)行的，因此排放的燒結(jié)煙氣溫度會很高。一般來說，經(jīng)過燒結(jié)反應(yīng)后的煙氣溫度在120℃～180℃之間。
2.2排放量大
由于礦物中含有大量的硫元素和氮元素，大多以化合物的形式存在，因此在燃燒過程中會產(chǎn)生大量的二氧化硫等氣體。雖然隨著工藝的逐漸完成，煙氣中的二氧化硫會逐漸減少，但總體排放量還是很大的。
2.3含濕量大
在進(jìn)行燒結(jié)之前，一般需要對燃燒材料進(jìn)行加水處理，以提高材料的透氣性能。因此在燒結(jié)過程中，產(chǎn)生的煙氣會帶有大量的水分，含濕量較大。一般燒結(jié)煙氣中的含濕量在15%左右。
2.4粉塵濃度高
由于參加反應(yīng)的主體材料是礦物質(zhì)，其主要成分是鐵和鐵的化合物，也有一部分的其他重金屬元素。因此在燃燒過程中，產(chǎn)生的燒結(jié)煙氣中會含有大量的金屬元素，也就是煙氣中會帶有大量的粉塵。
2.5狀態(tài)不穩(wěn)定
由于燒結(jié)煙氣在排放過程中往往具有溫度高和排放量大等特點，因此容易引起排放過程中的二次反應(yīng)，從而進(jìn)一步增加了二氧化硫等有害氣體的排放，也造成了煙氣排放過程中的不穩(wěn)定。
3、聯(lián)合脫硫脫硝技術(shù)
3.1炭質(zhì)材料吸附法
炭質(zhì)吸附材料主要是指活性炭和活性焦。其實，活性焦與活性炭制法相似，但前者的突出特點是比表面積小，強度高，且細(xì)孔結(jié)構(gòu)獨特，與活性炭相比具有更好的脫硫、脫硝性能。煙氣中的sO，在活性焦微孔的吸附催化作用下生成硫酸；NOx則在加氨的條件下經(jīng)活性焦的催化還原生成水和N2。該工藝主要由吸附、解吸和再生三部分組成。煙氣首先進(jìn)入活性焦吸收塔的第1段，在此S02被脫除，流經(jīng)吸收塔的第Ⅱ段時，噴入氨以除去NOx。
3.2CuO吸附法
CuO吸收還原法一般采用負(fù)載型的CuO作為吸收劑，常見的有CuO/Al2O3。該法的脫硫脫硝過程為：在煙氣中注入適量的NH3，混合后的煙氣通過裝填有Cu0/Al2O3吸收劑的床層時，CuO會與SO2在氧化性氣氛中反應(yīng)生成CuSO4，而CuSO4及CuO對氨氣選擇還原NOx具有很高的催化活性。吸收飽和后的吸附劑被送去再生，再生出的SO2可通過Claus裝置進(jìn)行回收。CuO/Al2O3法的優(yōu)點是可聯(lián)合脫硫脫硝，不產(chǎn)生干的或濕的廢渣，沒有二次污染。該工藝能達(dá)到90%以上的SO2脫除率和75%-80%的NOx脫除率。但長期運行后，吸收劑表面會由于氧化鋁硫酸鹽化而導(dǎo)致吸附SO2能力下降，經(jīng)過多次循環(huán)之后就失去了作用，這也是至今仍沒有工業(yè)化報道的主要原因。
3.3電子束法
電子束照射法，是20世紀(jì)70年代發(fā)展起來的一種利用電子束（電子能量為800keV-1MeV）照射煙氣，將煙氣中的SO2和NOX脫除并最終轉(zhuǎn)化成硫酸銨和硝酸銨的煙氣脫除技術(shù)，其對煙氣條件有較好的適應(yīng)性，副產(chǎn)品可以用作化肥。電子束照射法使煙氣脫除過程中的氧化過程所需的能量大大減少，可以降低氧化反應(yīng)的條件，而且反應(yīng)以后不產(chǎn)生廢水、廢渣，在燃煤含硫量為0.18%～3.15%時，其脫硫率與脫硝率分別在80%和18%以上。
3.4脈沖電暈法
脈沖電暈法是在放電兩極加上高電壓，使電極附近氣體介質(zhì)被局部擊穿產(chǎn)生的放電現(xiàn)象，從而獲得非熱平衡等離子體。非熱平衡等離子體內(nèi)部存在大量的高能活性粒子，可以促進(jìn)一些在普通條件下難以進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)，使煙氣污染物的脫除過程得以實現(xiàn)，近年來該技術(shù)已取得很大的進(jìn)展。趙君科等對某煙氣處理量為12000-20000Nm/Ph的脈沖電暈等離子體煙氣脫硫脫硝中試裝置作了研究，試驗表明，當(dāng)能耗低于5Wh/Nm3，SO2和NOx的脫除率分別達(dá)85%和50%以上。
3.5金屬氧化物催化法
金屬氧化物催化法是在金屬氧化物催化劑作用下的煙氣脫硫脫硝工藝，已有催化劑包括CuO、Al2O3等，新的催化劑也在不斷試驗中。梁均方等對催化一體化脫硫脫硝的SnO2-TiO2的升溫還原和脫附過程作了研究，SnO2、TiO2單獨作用沒有催化活性，但它們組合成固溶體而具有活性表明兩者具有協(xié)同效應(yīng)。徐云龍等研究了V2O5/TiO2在同時脫除煙氣中的SO2和NOX的性能，結(jié)果表明，V2O5/TiO2催化劑可以提高脫硫脫硝活性，脫硫率高但脫硝率稍低，最佳還原溫度為700℃。