烟道内使 NO 氧化成 NO

2

,利用湿法脱硫浆液或者

碱液将其吸收 ,是燃煤烟气同时脱硫 、

脱硝一体化研

究领域的一个重要方向 。

1. 3. 1　反应原理

在不同的反应条件下 , H

2

O

2

可以分解为以下 4

种 : OH +OH, HO

2

+ H , H

2

O + O

2

, H

2

O + O

2

,或 H

2

O

+ HO

2

。利用 H

2

O

2

的氧化性 ,主要就是创造反应条

件使得 H

2

O

2

分解为 OH

[ 11 ]

。

H

2

O

2

与烟气中 NO发生主要反应有

[ 11 ]

:

H

2

O

2

2OH

(3)

H

2

O

2

+OH

HO

2

+ H

2

O

(4)

NO + HO

2

NO

2

+OH

(5)

NO

2

+OH

HNO

3

(6)

NO +OH

HNO

2

(7)

当反应温度高于 400 ℃时 ,反应动力学和平衡

有利于产物 NO

2

和 HNO

3

的生成 。在低温条件下 ,

NO 的转化率可能会降低 。

另外 ,也可以通过将 H

2

O

2

喷入烟道或者以喷

淋塔的形式将烟气中 NO 氧化 ,然后再通过洗涤的
方式脱除 NO

x

。主要反应式为

[ 12 - 13 ]

:

NO + H

2

O

2

NO

2

+ H

2

O

(8)

2NO + 3H

2

O

2

2HNO

3

+ 2H

2

O

(9)

2NO

2

+ H

2

O

2

2HNO

3

( 10)

1. 3. 2　工艺特点

将 H

2

O

2

喷入烟道与 NO反应设计过程中 ,选择

合适的喷嘴位置及类型是充分利用 H

2

O

2

的关键 。

喷嘴位置不同 ,烟气流速和温度分布不同 ,导致 NO
的转化效率不同 。此外 , H

2

O

2

/NO 摩 尔比 是影 响

H

2

O

2

脱硫 、

脱硝技术经济性的关键因素 。与 SCR

技术经济性比较分析发现 ,当 H

2

O

2

/NO 摩尔比为

1. 37

[ 14 ]

时 , H

2

O

2

喷射工艺作为 SCR 脱硝技术的替

代工艺具有经济可行性 。

1. 3. 3　工业化进展

低温研究方面 , 2005 年 ,美国航空局暨太空总

署和火凤公司共同发现了而且成功地测试了一个新
的氧化系统 ,即在不需要催化剂和加热条件下 ,喷入
的双氧水在气态阶段可将 100%NO 氧化成 NO

2

,再

经过循环喷射稳定化处理形成硝酸 。 2006 年 3 月
至 4月进行测试 ,其脱硝效率达 96. 25% ,脱硫效率
超过 99. 95% ,汞脱除率超过 95. 15%

[ 12 ]

。马双忱

等

[ 15 ]

采用 UV /H

2

O

2

体系进行烟气脱硫 、

脱硝试验

研究 。在模拟烟气条件下 ,当 pH 值保持在 3. 3,氧

气体积浓度大于 6% ,溶液温度在 45 ℃以下 ,加入金
属催化离子时 , SO

2

、NO

x

脱除效率均达 95%以上 。

该研究认为此技术有望用于现有传统湿式脱硫技术
的改造 ,使其具有同时脱硫 、

脱硝功能 。但是也要意

识到 , UV本身能耗较高 ,达不到节能的目的 。如何
降低 UV /H

2

O

2

体系中 UV 能耗是一个关键问题 。

Cooper等

[ 16 ]

提出了“紫外光喷嘴 ”

的概念 ,由于在这

个概念中紫外光并不照射烟气 ,有望降低此系统的
成本 ,目前该项目正在研究当中 。

高温研究方面 , Collins等

[ 17 ]

在肯尼迪太空中心

H

2

O

2

中试装置上 (烟气量 14. 2 m

3

/m in ) 证实 : 在

500 ℃条件下 , H

2

O

2

/NO 摩尔比为 1 时 , H

2

O

2

可以

将 90%的 NO 氧化成 NO

2

。实验室中试研究表明 ,

该技 术 实 现 对 NO

x

控 制 是 经 济 可 行 的 。通 过

Chem kin - Ⅱ模拟软件对 497 ～517℃条件下 H

2

O

2

氧化 NO 的动力学模型进行了研究

[ 18 ]

, 验 证了 在

500 ℃优化温度条件下 ,当 H

2

O

2

/NO 摩尔比为 1时 ,

NO 转化率可以达到 90%。

无论是向低温还是高温烟气中喷入 H

2

O

2

,目的

是将 NO 氧化成 NO

2

和 HNO

x

,并集成湿法脱硫系

统 、

碱液吸收或者硝酸合成工艺 ,达到脱除 NO

x

的

效果 。同时 ,也应该注意到 ,烟气中 SO

2

的存在极大

地影响了 H

2

O

2

的氧化效果和经济性 。考虑在脱硫

之后集成 H

2

O

2

氧化技术是该领域的一个重要研究

方向 。如何降低 H

2

O

2

/NO 摩尔比 ,提高 H

2

O

2

氧化

NO 效率和 NO

x

脱除效率 ,减小工程投资和运行成

本等是该研究领域亟待解决的难点问题 。

2

　尿素同时脱硫 、

脱硝技术

采用尿素作为吸收剂同时脱除烟气中的 SO

2

和

NO

x

的研究国内外报道较少 。俄罗斯门捷列夫化学

工艺学院等单位联合最早开发了该技术 ,可以同时
脱除 SO

2

和 NO

x

,国内岑超平项目组对其进行了深

入的研究 。

2. 1　反应机理

尿素是一种还原剂

[ 19 ]

,将尿素作为吸收剂同时

脱除 SO

2

和 NO

x

的过程是 :烟气与尿素溶液接触 ,

其中的 NO

x

被还原生成 N

2

,尿素反应生成 CO

2

和

H

2

O; SO

2

则与尿素反应生成硫酸铵 ,净化后的烟气

由烟囱直接排放 ,反应溶液可制成肥料综合利用 。

2. 2　工艺特点

[ 20]

锅炉烟气经电除尘器后从塔底进入吸收塔 ,在

0

1

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