高活性自由基在烟气脱硫脱硝中的应用

App lications of si m ultaneous flue gas desulfuriza tion and denitrification

by highly active free radical

赵 毅

1

,归 毅

1, 2

,韩颖慧

1, 2

,陈海松

1

(1. 华北电力大学 环境科学学院 ,河北 保定 　071003; 2. 华北电力大学 数理系 ,河北 保定 　071003)

摘要

:

从高活性自由基强氧化性的新视角

,

分析了几种基于不同自由基反应的燃煤电厂烟气脱硫 、

脱硝工艺

,

详细

介绍了它们的反应机理 、

研究现状 、

应用以及最新进展

,

并分析了这些技术的优缺点

,

最后对其发展前景作了展望 。

关键词

:

高活性自由基

;

电子束

;

脉冲电晕放电

;

光催化氧化

;

脱硫脱硝

A b s tra c t: In the view o f h igh a c tivity fre e ra d ica ls’ s tro ng o xid iz ing , se ve ra l d iffe re n t co a l - fire d pow e r p la n ts flue

ga s de su lfu riza tio n a nd de n itrifica tio n p ro ce s se s w e re a na lyze d , ba se d o n d iffe re n t fre e ra d ica l re a c tio n. The re

2

a c tio n m e cha n ism , the s ta tu s quo a nd the la te s t p ro g re s s o f the se te chno lo g ie s w e re de sc ribe d in de ta il. In a dd i

2

tio n , the a dva n ta ge s a nd d isa dva n ta ge s o f the se te chno lo g ie s w e re a na lyze d. F ina lly, the de ve lopm e n t p ro sp e c ts

o f the se te chno lo g ie s w e re p u t fo rw a rd.

Ke y wo rd s: h igh ly a c tive fre e ra d ica ls; e le c tro n be am ; p u lse co ro na d ischa rge; p ho to ca ta lytic o xida tio n; de su lfu

2

riza tio n a nd de n itrifica tio n

中图分类号

: X701. 7

　　　　　文献标识码

: B

　　　　　文章编号

: 1674 - 8069 (2010) 03 - 013 - 04

0

　引言

众所周知 , SO

2

和 NO

x

是排放量多 、

危害大的两

大主要大气污染物 , SO

2

易产生酸雨 , NO

x

易造成

光化学烟雾 。工业上 ,烟气脱硫技术已经相对成熟 ,
但脱硝工艺仍存在许多技术和经济缺陷 。NO 的水
溶性很低 ,不像 SO

2

易被水等溶剂吸收 ,脱硝技术主

要可分为还原法和氧化法两种

[ 1 ]

。目前 ,投入工业

应用的脱硝技术以催化还原法最多 (如 SCR 等 ) ,但
采用还原法脱除 NO

x

,不仅不能回收氮资源 ,而且

还要消耗大量的还原剂 ,造成资源浪费 。同时 , SO

2

的共存易使 NO 催化氧化剂中毒 ,这是国际上多年
来未能解决的难题 。近年来 ,很多研究开始转向寻
找合适的氧化剂 ,用以实现对 SO

2

和 NO 的同时一

体化脱除 。本文所介绍的高活性自由基便是一种高
效的氧化剂 ,采用电或者光激发气体产生自由基 ,从
而实现 NO 的快速氧化 。所谓自由基是指在分子均
裂过程中形成的具有未成对电子的原子或基团 ,也
叫做游离基

[ 2 ]

。由于电子没有成对 ,所以自由基有

很强的拉电子能力 ,即有很强的氧化性 ,可以非常高

效的氧化 NO。本文综述了几种基于高活性自由基
的同时脱硫 、

脱硝的工艺 ,并对其优缺点进行了比较

分析 ,旨在为实现工艺成熟且具有我国自主知识产
权的烟气脱硫 、

脱硝技术提供参考 。

1

　电子束同时脱硫 、

脱硝技术

1. 1　基本原理

电子束同时脱硫 、

脱硝的主要作用机理是通过

电激发烟气产生高活性自由基 ,实现对 SO

2

和 NO

x

的氧化脱除

[ 3 ]

。燃煤烟气一般由 N

2

、O

2

、

水蒸汽 、

CO

2

等主要成分及 SO

2

和 NO

x

等微量成分组成 。脱

除过程是烟气经电除尘后 ,进入喷雾冷却塔 ,被冷却
后烟气进入反应器 ,接受又电子加速器产生的高能
电子照射 ,电子束能量大部分被氮 、

氧 、

水蒸汽吸收 ,

生成大量反应活性极强的各种自由基 。 SO

2

及 NO

x

在极短时间内 (约 10

- 5

s)被自由基氧化 ,生成硫酸

和硝酸 。硫酸和硝酸与预先注入的氨 (其量由烟气
中的 SO

2

和 NO

x

浓度确定 )进行反应 ,生成硫铵和

硝铵气溶胶粉体微粒 ,硫铵和硝铵经过静电除尘器
收集并利用

[ 4 ]

。刘新等人的研究表明 , NH

3

衍生的

基金项目

:

华北电力大学科研基金项目

( 200912005)

3

1

2010年 6月 　　　　　　　　　　电 　力 　科 　技 　与 　环 　保 　　　　　　　　　　第 26卷 　第 3期