烟气脱硫技术及脱硫脱硝除尘与环保策略研究
摘要：化石燃料的燃烧会产生大量的酸性气体，比如二氧化碳、氮氧化物等，这些酸性气体将会对大气造成严重的污染。采用烟气脱硫技术进而减少有害气体对环境的污染，加强环境保护。烟气脱硫技术在传统方法上有了新的研究，脱硫脱硝除尘一体化技术的出现进一步促进了这方面环境保护的发展。
关键字：脱硫脱；硝除尘；一体化
中图分类号：X701 文献标识码：A 文章编号：2095-672X（2017）04-0128-02
DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2017.04.060
Abstract： The burning of fossil fuels produces large amounts of acid gases， such as carbon dioxide， nitrogen oxides， etc.， which can cause serious pollution to the atmosphere. The use of flue gas desulfurization technology to reduce harmful gases to the environment pollution， strengthen environmental protection. Flue gas desulfurization technology in the traditional method has a new study， desulfurization and denitrification dust integration technology to further promote the emergence of environmental protection in this area.
Key words： Desulfurization； Nitrification； Integration
随着工业的飞速发展，社会对能源的需求也日益增加，在燃煤、燃油和炼油的过程中形成了大量的酸性气体和颗粒物，这些气体的大量排放严重危害着人类的生存环境，是大气中的主要污染物之一。随着人们环保意识的增强，这些气体污染的治理问题也越来越受到关注，在工业生产过程中产生了大量有害气体，要想减少大气污染，就必须首先处理这些气体，传统的处理方法是烟气脱硫技术，但是随着社会的进步和科学技术的不断提高的研制出了更加经济、环保的方法即脱硫脱硝除尘一体化技术。
1 烟气脱硫技术
二氧化硫是自然界中主要的大气污染物之一，它的存在对人类的各个方面都造成了一定的危害，治理二氧化硫污染物已经成为相当一段时间内的紧迫的环保任务，我国又是能源消费大国，二氧化硫排放量十分巨大，因此我们必须尽快全面使用高效的脱硫脱硝除尘技术来达到环保的要求。
1.1 干法烟气脱硫
干法烟气脱硫是将吸收剂放入存在二氧化硫的反应器中，待二者充分反应后进行干燥而实现脱硫。这种脱硫方法虽然在操作方面比较简单，但是存在许多缺点比如脱硫率较差、吸收剂利用率低等。
1.2 湿法烟气脱硫
利用湿法烟气脱硫技术时，需要将碱性溶液或者浆液作为吸收剂进行脱硫。在利用湿法烟气脱硫时，有明显的优点是效率非常高并且吸收剂的利用率也很高但是在操作过程中流程繁琐，环节较多，过程中产生一定量的废水需要合理处理，一旦处理不当将造成二次污染。
1.3 海水烟气脱硫
海水中存在一些物质可以和烟气中的二氧化硫反应，海水烟气脱硫就是主要利用这个反应生成硫酸盐，而硫酸盐可以分解，流回大海后并不会造成海水污染。海水烟气脱硫对地域有明显限制另外海水的供给量和海水取水、排水的工程改造费用影响对此种方法的选择。
1.4 电子束烟气脱硫
电子束烟气脱硫方法有较高的科技含量，但从工艺方面来讲它是干法烟气脱硫的一个分支，因此电子束烟气脱硫在实际的脱硫中有广泛的应用。电子束烟气脱硫是指用高能电子束照射烟气，通过辐射反应进行脱硫，这种方法的优点是不会产生额外的废水、废渣，而且副产品还可以用作化肥。
2 烟气脱硫脱硝除尘一体化技术
随着技术的不断发展，烟气脱硫脱硝除尘的方法也不断创新和发展，这里将主要探讨催化烟气脱硫脱硝除尘技术和氨肥法烟气脱硫脱硝除尘技术，另外简单介绍碳基材料法、脉冲电晕法和金属氧化物催化法。
2.1 催化烟气脱硫脱硝除尘技术
2.1.1 催化烟气脱硫技术
各国研究的烟气脱硫技术有许多种，但其脱硫的原理是基本相同的，比如有双循环新型湍冲文丘里除尘脱硫技術是中石化自主知识产权的催化裂化除尘脱硫技术，它采用了文丘里组件和湍冲组件，围绕双塔双循环的烟气脱硫核心系统，形成了烟气除尘脱硫工艺。另外还有循环流化床干法技术，它是较为先进的运用较广泛的烟气脱硫技术法，此种方法是以循环流化床原理为基础，采用干态的消石灰粉作为吸收剂，并且通过吸收剂的多次循环来延长吸收剂与烟气的接触时间进而达到脱硫的目的。循环流化床干法技术较为成熟，在国内外已经有140多套的业绩，从目前来看具有良好的发展前景。
2.1.2 催化烟气脱硝技术
催化烟气脱硝技术有选择性催化还原反应烟气脱硝技术和臭氧氧化烟气脱硝技术，前者是把还原剂氨气下游的烟道内，经过催化剂的作用，将有害物质还原为水和氮气，这项技术对温度有较高的要求，在反应温度较高时催化剂会产生燃烧或结晶现象，在反应温度较低时催化剂的活性又会因为多种原因而降低；后者是美国空气化工产品有限公司的专利技术，臭氧能将一氧化氮氧化为易溶于水的高价态氮氧化物，之后氮氧化物和二氧化硫在洗涤塔内同时吸收转化为溶于水的物质，最后可达到脱硝脱硫的目的。
2.1.3 催化烟气除尘技术
静电除尘技术和气固分离系统都可以达到烟气除尘的目的，静电除尘技术利用电极产生高压电，在电场的作用下催化剂颗粒就会带电，因为正负电荷相吸引的原因，吸附催化剂细小颗粒，然后集中回收。气固分离系统是传统的物理分离技术，首先确定过滤的压降，为具有适当孔径大小的多孔过滤介质在表面收集固体，待达到压降再反冲洗过滤器，将粘附的固体卸除，经过灰斗的回收，循环往复，最后达到气固的分离。
2.2 氨肥法烟气脱硫脱硝除尘技术
氨肥法能够实现烟气脱硫、脱硝和除尘的一体化，将三种功能合于一体，这种技术适合中小型合成氨厂的脱硫脱硝，符合我国的国情，在副产品的综合利用、经济效益和环保效益等方面都有较好的收益，应该大力推广和应用。
2.2.1 氣体吸收
从本质上讲，气体吸收过程就是溶质从气相向液相传递的过程，在此过程中，温度和压力一定的条件下，烟气和氨气接触时，部分吸收质向吸收剂进行质量传递，吸收过程和传速率相同，从而实现气液两相的动态平衡，这就是氨肥法脱硫脱硝除尘一体化技术中的气体吸收主要原理。
2.2.2 脱硫脱硝
氨肥法脱硫主要是对二氧化硫的吸收过程，利用溶液对低浓度的二氧化硫进行吸收，氨分子和水分子很容易结合，从而形成氨的水化物，氨有极易溶于水的性质。在脱硫的过程中得到的产物可以将其作为吸收氮氧化物的吸收剂，对于烟气来说，在氮氧化物中一氧化氮又占到近90%，所以要脱除的大部分为一氧化氮。
2.2.3 除尘
除尘的具体措施可以五步即首先烟气中的粉尘会高速通过文氏管反应器雾区，并向液膜高速运动，然后在运动过程中产生离心力，受到离心力的影响粉尘的运动方向就会发生改变，其次旋转运动产生的雾滴使粉尘靠近水膜，下一步将会增大水雾封锁线的覆盖范围，最后利用高强磁化器对循环水进行磁化，进而提升脱硫效率，同时提升了除去粉尘颗粒的效率。
2.3 碳基材料法
碳基材料是一种催化剂和吸附剂，它能够实现再生利用同时具有良好的性能。目前，有四种类型的碳基材料即活性炭、活性炭纤维、活性半焦和活性焦。活性炭的吸附功能较强可以吸附二氧化硫和氮氧化物以及烟尘粒子。利用碳基材料法进行脱硫脱硝除尘操作相对简单，还有节省占地面积的优点，另外还可以带来较大的收益。
2.4 脉冲电晕法
目前，脉冲电晕法的研究已经取得了非常好的成果，所谓脉冲电晕法就是指在两端的电机上加上高压电，高压电能产生局部击穿，这样就会产生放电现象，从而获得非热平衡等离子体。通过高能活性粒子，那些难以进行的化学反应都可以实现，进而有效的脱除烟气中污染物。
2.5 金属氧化物催化法
金属氧化物催化法在进行烟气脱硫脱硝时，通过金属氧化剂的催化作用，有效提高脱硫脱硝的活性。这种脱硫脱硝的方法虽然脱硫率比较高，但是脱硝率差，所以还需要进一步的研究。鉴于环保策略的要求，此种方法的脱硫脱硝率并不能达到理想的要求。目前，我国已有氧化铜、氧化铝等金属氧化物，但是都无法达到较高的脱硫脱硝率，因此还需要进一步的研究，新型的催化剂也正在研制中。
3 结语
随着科技的不断发展，无论是国内还是国外，脱硫技术相对已经成熟，但是脱硝技术的发展还有待提高，未来一段时间要尽快完善脱硝技术。要想实现保护大气环境，达到自然环保的目的，单纯的对烟气进行脱硫是远远不够的，只有将脱硫脱硝一体化，然后在脱硫脱硝一体化技术中加入除尘技术才能实现最终的目标。在一体化技术中要注意避免二次污染的产生，现在，该项技术的发展还不够完善，还需要对脱硫脱硝除尘一体化技术进行研究改善，进而更好的实现自然环境的保护。
参考文献
[1]朱金伟，张凡，王洪昌.燃煤烟气脱硫脱硝技术的发展趋势[J].环境工程技术学报，2015，5（3）：200-204.
[2]康新园.燃煤烟气脱硫脱硝一体化技术研究进展[J].中国煤化工产业大会，2015（3）：137.
[3]裴贵彬，熊娟娟，孟超.催化裂化烟气脱硫脱硝技术的应用[J].中国石油石化健康、安全与环保，2015（05）：121.
[4]任振峰，王飞.燃煤电厂锅炉烟气脱硫脱硝技术及展望[J].资源节约与环保，2015（10）：15.
[5]尹连庆，于倩，燃煤烟气脱硫脱硝脱汞技术研究现状[J].广东化工，2016，43（3）：58-59.
[6]张杨，王瑞，彭国峰.湿法烟气脱硫脱硝技术在催化裂化装置中的应用[J].石化技术与应用，2015（3）：239-241.
作者简介：张景荣（1976-），男，本科，电气工程师，研究方向为环保。
关键字：脱硫脱；硝除尘；一体化
中图分类号：X701 文献标识码：A 文章编号：2095-672X（2017）04-0128-02
DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2017.04.060
Abstract： The burning of fossil fuels produces large amounts of acid gases， such as carbon dioxide， nitrogen oxides， etc.， which can cause serious pollution to the atmosphere. The use of flue gas desulfurization technology to reduce harmful gases to the environment pollution， strengthen environmental protection. Flue gas desulfurization technology in the traditional method has a new study， desulfurization and denitrification dust integration technology to further promote the emergence of environmental protection in this area.
Key words： Desulfurization； Nitrification； Integration
随着工业的飞速发展，社会对能源的需求也日益增加，在燃煤、燃油和炼油的过程中形成了大量的酸性气体和颗粒物，这些气体的大量排放严重危害着人类的生存环境，是大气中的主要污染物之一。随着人们环保意识的增强，这些气体污染的治理问题也越来越受到关注，在工业生产过程中产生了大量有害气体，要想减少大气污染，就必须首先处理这些气体，传统的处理方法是烟气脱硫技术，但是随着社会的进步和科学技术的不断提高的研制出了更加经济、环保的方法即脱硫脱硝除尘一体化技术。
1 烟气脱硫技术
二氧化硫是自然界中主要的大气污染物之一，它的存在对人类的各个方面都造成了一定的危害，治理二氧化硫污染物已经成为相当一段时间内的紧迫的环保任务，我国又是能源消费大国，二氧化硫排放量十分巨大，因此我们必须尽快全面使用高效的脱硫脱硝除尘技术来达到环保的要求。
1.1 干法烟气脱硫
干法烟气脱硫是将吸收剂放入存在二氧化硫的反应器中，待二者充分反应后进行干燥而实现脱硫。这种脱硫方法虽然在操作方面比较简单，但是存在许多缺点比如脱硫率较差、吸收剂利用率低等。
1.2 湿法烟气脱硫
利用湿法烟气脱硫技术时，需要将碱性溶液或者浆液作为吸收剂进行脱硫。在利用湿法烟气脱硫时，有明显的优点是效率非常高并且吸收剂的利用率也很高但是在操作过程中流程繁琐，环节较多，过程中产生一定量的废水需要合理处理，一旦处理不当将造成二次污染。
1.3 海水烟气脱硫
海水中存在一些物质可以和烟气中的二氧化硫反应，海水烟气脱硫就是主要利用这个反应生成硫酸盐，而硫酸盐可以分解，流回大海后并不会造成海水污染。海水烟气脱硫对地域有明显限制另外海水的供给量和海水取水、排水的工程改造费用影响对此种方法的选择。
1.4 电子束烟气脱硫
电子束烟气脱硫方法有较高的科技含量，但从工艺方面来讲它是干法烟气脱硫的一个分支，因此电子束烟气脱硫在实际的脱硫中有广泛的应用。电子束烟气脱硫是指用高能电子束照射烟气，通过辐射反应进行脱硫，这种方法的优点是不会产生额外的废水、废渣，而且副产品还可以用作化肥。
2 烟气脱硫脱硝除尘一体化技术
随着技术的不断发展，烟气脱硫脱硝除尘的方法也不断创新和发展，这里将主要探讨催化烟气脱硫脱硝除尘技术和氨肥法烟气脱硫脱硝除尘技术，另外简单介绍碳基材料法、脉冲电晕法和金属氧化物催化法。
2.1 催化烟气脱硫脱硝除尘技术
2.1.1 催化烟气脱硫技术
各国研究的烟气脱硫技术有许多种，但其脱硫的原理是基本相同的，比如有双循环新型湍冲文丘里除尘脱硫技術是中石化自主知识产权的催化裂化除尘脱硫技术，它采用了文丘里组件和湍冲组件，围绕双塔双循环的烟气脱硫核心系统，形成了烟气除尘脱硫工艺。另外还有循环流化床干法技术，它是较为先进的运用较广泛的烟气脱硫技术法，此种方法是以循环流化床原理为基础，采用干态的消石灰粉作为吸收剂，并且通过吸收剂的多次循环来延长吸收剂与烟气的接触时间进而达到脱硫的目的。循环流化床干法技术较为成熟，在国内外已经有140多套的业绩，从目前来看具有良好的发展前景。
2.1.2 催化烟气脱硝技术
催化烟气脱硝技术有选择性催化还原反应烟气脱硝技术和臭氧氧化烟气脱硝技术，前者是把还原剂氨气下游的烟道内，经过催化剂的作用，将有害物质还原为水和氮气，这项技术对温度有较高的要求，在反应温度较高时催化剂会产生燃烧或结晶现象，在反应温度较低时催化剂的活性又会因为多种原因而降低；后者是美国空气化工产品有限公司的专利技术，臭氧能将一氧化氮氧化为易溶于水的高价态氮氧化物，之后氮氧化物和二氧化硫在洗涤塔内同时吸收转化为溶于水的物质，最后可达到脱硝脱硫的目的。
2.1.3 催化烟气除尘技术
静电除尘技术和气固分离系统都可以达到烟气除尘的目的，静电除尘技术利用电极产生高压电，在电场的作用下催化剂颗粒就会带电，因为正负电荷相吸引的原因，吸附催化剂细小颗粒，然后集中回收。气固分离系统是传统的物理分离技术，首先确定过滤的压降，为具有适当孔径大小的多孔过滤介质在表面收集固体，待达到压降再反冲洗过滤器，将粘附的固体卸除，经过灰斗的回收，循环往复，最后达到气固的分离。
2.2 氨肥法烟气脱硫脱硝除尘技术
氨肥法能够实现烟气脱硫、脱硝和除尘的一体化，将三种功能合于一体，这种技术适合中小型合成氨厂的脱硫脱硝，符合我国的国情，在副产品的综合利用、经济效益和环保效益等方面都有较好的收益，应该大力推广和应用。
2.2.1 氣体吸收
从本质上讲，气体吸收过程就是溶质从气相向液相传递的过程，在此过程中，温度和压力一定的条件下，烟气和氨气接触时，部分吸收质向吸收剂进行质量传递，吸收过程和传速率相同，从而实现气液两相的动态平衡，这就是氨肥法脱硫脱硝除尘一体化技术中的气体吸收主要原理。
2.2.2 脱硫脱硝
氨肥法脱硫主要是对二氧化硫的吸收过程，利用溶液对低浓度的二氧化硫进行吸收，氨分子和水分子很容易结合，从而形成氨的水化物，氨有极易溶于水的性质。在脱硫的过程中得到的产物可以将其作为吸收氮氧化物的吸收剂，对于烟气来说，在氮氧化物中一氧化氮又占到近90%，所以要脱除的大部分为一氧化氮。
2.2.3 除尘
除尘的具体措施可以五步即首先烟气中的粉尘会高速通过文氏管反应器雾区，并向液膜高速运动，然后在运动过程中产生离心力，受到离心力的影响粉尘的运动方向就会发生改变，其次旋转运动产生的雾滴使粉尘靠近水膜，下一步将会增大水雾封锁线的覆盖范围，最后利用高强磁化器对循环水进行磁化，进而提升脱硫效率，同时提升了除去粉尘颗粒的效率。
2.3 碳基材料法
碳基材料是一种催化剂和吸附剂，它能够实现再生利用同时具有良好的性能。目前，有四种类型的碳基材料即活性炭、活性炭纤维、活性半焦和活性焦。活性炭的吸附功能较强可以吸附二氧化硫和氮氧化物以及烟尘粒子。利用碳基材料法进行脱硫脱硝除尘操作相对简单，还有节省占地面积的优点，另外还可以带来较大的收益。
2.4 脉冲电晕法
目前，脉冲电晕法的研究已经取得了非常好的成果，所谓脉冲电晕法就是指在两端的电机上加上高压电，高压电能产生局部击穿，这样就会产生放电现象，从而获得非热平衡等离子体。通过高能活性粒子，那些难以进行的化学反应都可以实现，进而有效的脱除烟气中污染物。
2.5 金属氧化物催化法
金属氧化物催化法在进行烟气脱硫脱硝时，通过金属氧化剂的催化作用，有效提高脱硫脱硝的活性。这种脱硫脱硝的方法虽然脱硫率比较高，但是脱硝率差，所以还需要进一步的研究。鉴于环保策略的要求，此种方法的脱硫脱硝率并不能达到理想的要求。目前，我国已有氧化铜、氧化铝等金属氧化物，但是都无法达到较高的脱硫脱硝率，因此还需要进一步的研究，新型的催化剂也正在研制中。
3 结语
随着科技的不断发展，无论是国内还是国外，脱硫技术相对已经成熟，但是脱硝技术的发展还有待提高，未来一段时间要尽快完善脱硝技术。要想实现保护大气环境，达到自然环保的目的，单纯的对烟气进行脱硫是远远不够的，只有将脱硫脱硝一体化，然后在脱硫脱硝一体化技术中加入除尘技术才能实现最终的目标。在一体化技术中要注意避免二次污染的产生，现在，该项技术的发展还不够完善，还需要对脱硫脱硝除尘一体化技术进行研究改善，进而更好的实现自然环境的保护。
参考文献
[1]朱金伟，张凡，王洪昌.燃煤烟气脱硫脱硝技术的发展趋势[J].环境工程技术学报，2015，5（3）：200-204.
[2]康新园.燃煤烟气脱硫脱硝一体化技术研究进展[J].中国煤化工产业大会，2015（3）：137.
[3]裴贵彬，熊娟娟，孟超.催化裂化烟气脱硫脱硝技术的应用[J].中国石油石化健康、安全与环保，2015（05）：121.
[4]任振峰，王飞.燃煤电厂锅炉烟气脱硫脱硝技术及展望[J].资源节约与环保，2015（10）：15.
[5]尹连庆，于倩，燃煤烟气脱硫脱硝脱汞技术研究现状[J].广东化工，2016，43（3）：58-59.
[6]张杨，王瑞，彭国峰.湿法烟气脱硫脱硝技术在催化裂化装置中的应用[J].石化技术与应用，2015（3）：239-241.
作者简介：张景荣（1976-），男，本科，电气工程师，研究方向为环保。
