热力发电 ・2005 (2)

解而产生强氧化性的自由基 ,对 SO

2

和 NO

x

进行等离

子体催化氧化 ,分别生成 SO

3

和 NO

x

或相应的酸 ,在

有添加剂的情况下 ,生成相应的盐而沉降下来 。二者
的差异在于高能电子的来源不同 , EPA 法是通过阴极
电子发射和外电场加速而获得 ;而 PPCP 法则是电晕
放电自身产生的 ,它利用上升前沿陡 、

窄脉冲的高压电

源 (上升时间 (10～100) ns ,拖尾时间 (100～500) ns ,峰
值电压 (100～200) kV ,频率 (20～200) Hz) 与电源负
载 —

——电晕电极系统 (电晕反应器) 组合 ,在电晕与电

晕反应器电极的气隙间产生流光电晕等离子体 ,从而
对 SO

2

和 NO

x

进行氧化去除 。

PPCP 法的优势在于可同时除尘 。研究表明 , 烟

气中的粉尘有利于 PPCP 法脱硫脱氮效率的提高 。因
此 ,PPCP 法集 3 种污染物脱除于一体 ,且能耗和成本
比 EPA 法低 ,从而成为最具吸引力的烟气治理方法 。

2

　固相吸附与再生技术

采用固体吸附剂或催化剂 ,吸附烟气中的 SO

2

和

NO

x

或与之反应 ,在再生器中硫或氮从吸附剂中释放

出来 ,吸附剂可重新循环使用 。回收的硫可被进一步
处理 ,得到元素硫或硫酸等副产物 ;氮组分通过喷射氨
再循环至锅炉分解为 N

2

和 H

2

O 。该工艺常用的吸附

剂是活性炭 (焦) 、

氧化铜 、

分子筛和硅胶等 ,所用吸附

设备的床层形式有固定床和移动床 ,其吸附流程根据
吸附剂再生方式和目的不同而多种多样 。

2. 1 　活性炭吸附法

活性炭吸附法脱硫关键是解决副产物稀硫酸的市

场应用及提高活性炭的吸附性能 。在活性炭脱硫系统

中加入氨

[ 5 ]

,即可同时脱除 NO

x

,在烟气中有氧和水

蒸气的条件下 ,吸附器内进行如下反应 :

　　SO

2

+ H

2

O +

1
2

O

2

→H

2

SO

3

4

　(活性炭作用

下 ,

3 表示吸附状态)

(8)

　　H

2

SO

3

4

+ N H

3

→N H

4

HSO

4

(9)

　　NO + N H

3

+

1
4

O

2

→N

2

+

3
2

H

2

O

(10)

在再生阶段 ,饱和态的活性炭被送入再生器中加

热到 400 ℃,解吸出浓缩后的 SO

2

气体 ,每摩尔的再

生活性炭可解吸出 2 摩尔的 SO

2

。再生后的活性炭又

通过循环送到反应器中 ,而浓缩后的 SO

2

在用冶金焦

炭作为还原剂的反应器中被转化为硫元素 。活性炭加

氨吸附法在系统的长期 、

连续和稳定运行下 ,可达到

98 %以上的脱硫率和 80 %以上的脱硝率 。

活性炭吸附工艺流程简单 ,投资少 ,占地面积小 ,

适合于老电厂的改造 ,而且能得到副产品硫酸 。近年
来 ,日本 、

德国和美国等国相继开展了用综合强度较

高 、

比表面积较小的活性焦作为吸收剂的研究 ,取得了

比活性炭更好的效果 ,并降低了损耗 ,被美国政府调查
报告认为是最先进的烟气脱硫脱硝技术

[ 6 ]

。

2. 2 　NO

x

SO 工艺

NO

x

SO 处理法是一种干式 、

可再生系统

[ 7 ]

,它可

脱除燃用中高硫煤锅炉烟气中的 SO

2

和 NO

x

。锅炉

烟气被通过蒸发直接喷入烟道的水雾冷却后 ,进入两
平行的流化床吸收塔 ,SO

2

和 NO

x

在塔内同时被吸收

剂脱除 。吸收剂由高比表面积的浸透了碳酸钠的氧化

铝球状颗粒组成 。净化后的烟气排入烟囱 ,用过的吸
收剂送至有 3 段流化床的吸收剂加热器 ,在 600 ℃的
加热过程中 ,NO

x

被解吸并部分分解 。含有 NO

x

的高

温空气再送入锅炉 ,并在那里得到分解 。吸收剂中的
硫化物在高 温下 与 甲 烷 反 应 生 成 高 浓 度 的 SO

2

和

H

2

S , 再被 排 入 一个 装 置 中加 工成 一 种 畅销 的 副 产

品 —

—

—元素硫 。NO

x

SO 工艺可达到 97 %的脱硫率和

70 %的脱硝率 ,可用于 75 M W 或更大规模的燃用高

硫煤的火电机组 。

2. 3 　CuO 吸收还原法

传统的方法用 CuO/ Al

2

O

3

或 CuO/ SiO

2

作吸收

剂 ,CuO 的含量通常占 4 %～6 % ,在 300 ℃～450 ℃
的温 度 范 围 内 与 烟 气 中 的 SO

2

发 生 反 应 , 形 成 的

CuSO

4

及 CuO 对选择性催化还原法 ( SCR) 还原 NO

x

有很高的催化活性 ,吸收剂吸收 CuSO

4

饱和后用 H

2

或 CH

4

还原 ,释放的 SO

2

可制酸 ,还原得到的金属铜

或 Cu

2

O 用烟气或空气氧化成 CuO 又重新用于吸收

还原过程 。

将活性焦 (炭) ( AC) 与 CuO 结合 ,可制备出活性

温度适宜的催化吸收剂 ,克服了 AC 使用温度偏低和

CuO/ Al

2

O

3

活性温度偏高的缺点 。刘守军

[ 8 ]

等人研

究了用 CuO/ AC 低温脱除烟气中的 SO

2

和 NO

x

。新

型 CuO/ AC 催化剂在烟气温度 120 ℃～250 ℃下 ,具
有较高的脱硫和脱硝活性 , 明显高于同温下 AC 和

CuO/ Al

2

O

3

的脱除活性 。

7

技术经济综述

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