烟气脱硫脱硝技术进展
四川大学建筑与环境学院 刘雨露 国家烟气脱硫工程技术研究中心 尹华强
随着经济的迅猛发展，工业化水平快速提高，煤耗大量增加，燃煤造成的大气污染日趋严重，特别是燃煤烟气中的SO2和氮氧化物( NOx) 是大气污染的主要污染物，也是造成酸雨和雾霾现象的主要原因。因此，烟气脱硫脱硝是控制大气污染的必然趋势。到目前为止，研究的烟气脱除方法有百余种，但能够工业化推广应用的约10 余种，其他大部分处在半工业化或实验阶段。
联合脱硫脱硝技术
联合脱硫脱硝技术属于传统的烟气脱硫脱硝技术，也是当今应用最广泛的技术。在这项技术里，通常采用石灰/石灰石烟气脱硫系统（FGD）来脱除SO2和用选择性催化还原工艺（SCR）脱除NOx，该联合工艺能脱除90%以上的SO2 和80%以上的NOX。该联合工艺在日本、德国、瑞典、丹麦等国家已被广泛投入工业应用，但缺点是烟气中的SO2 被氧化为SO3，而SO3与游离CaO和氨反应生成CaSO4和铵盐引起催化剂表面结垢，降低了SCR 脱硝效率，同时会增加空气预热器和气/气换热器中的堵塞和腐蚀。这种工艺流程复杂，运行成本高，被广泛应用的V2O5-TiO2催化剂国内目前还不能生产，而且对催化剂的性能恢复和处置技术也有待进一步研究。
同时脱硫脱硝技术
当前，技术简单，运行成本低，同时脱硫脱硝工艺越来越受到关注。但是，同时脱硫脱硝技术还处于研究阶段，尚未得到大规模工业应用。这项技术可分为：燃烧过程的同时脱除技术和燃烧后同时脱除技术，后者将会在工业生产中得到大规模应用，技术方式可分为湿法和干法。目前，国际上大多研究机构主要集中研究干法同时脱硫脱硝技术，主要包括高能电子活化氧化法和固相吸收/再生法。
1． 高能电子活化氧化法
⑴ 电子束法 电子束法简称EBA法，主要利用含有电子能量为800MeV-1MeV的电子束照射烟气，将烟气中的SO2和NOX在极短的时间里转化为硫酸铵和硝酸铵。最后用静电除尘器对副产物进行回收，达到同时脱硝、脱硫的目的。此项研究工作始于1970年日本，经过30多年的研究和开发，这项技术已走向工业化，在很多企业中应用，并在我国获得广泛推广。1997 年6月，世界上第一套工业示范装置处理100MW电厂锅炉烟气的“电子束辐照法”由中日合作在成都热电厂建成投运，装置投资1.04 亿元，实际脱硫率80%、脱硝率18%。目前，许多国家已经建立了一批电子束实验设施和示范车间，日本、德国、美国和波兰的示范车间表明，运用此系统去除SO2的总效率超过95%，去除NOX的效率也可达到80%～85%。
虽然与传统工艺相比它有很多优点，但是也依然存在一些问题：如大功率的电子加速器造价和技术要求比较高，难以长期稳定运行，产生的X射线需要建造混凝土防辐射装置阻止危害等。
⑵ 脉冲电晕法 脉冲电晕法的脱硫脱硝的原理与电子束照射法的大体一致，它利用电晕放电过程中产生的高能电子使烟气中的分子如H2O、O2等激活、裂解或电离，从而产生强氧化性的粒子O、OH、HO2等。而这些粒子会对SO2和NO进行等离子体催化氧化，分别生成SO3和NO2或相应的酸，在有添加剂如氨的情况下，则生成可用作肥料的铵盐沉降下来。
目前，对此法各个国家已进行了大量的实验研究。意大利ENEL公司在电厂建造了烟气处理量分别为1000m3/h，14000m3/h 的工业中试装置，取得了一些实验数据。韩国建造了烟气处理量2000m3/h 的工业试验装置，SO2和NOX脱除率最高达95%和85%。我国“九·五”重点科技攻关中安排在四川省科学城热电厂建造烟气处理量12000m3/h～20000m3/h的工业中试装置任务。
尽管电晕法是目前最具前景的技术，但其应用也有一定的困难，主要问题在于电源：由于脉冲电源输出特性较差，有效电子的产生能耗高；电源储能密度低、寿命短、性价比低，电容器组不适合用于处理大气流量和连续稳定运行的脉冲发生器等。因此，改善电源的性能是实现电晕法脱硫脱销工业化应用的关键。
2．固相吸收/再生法——活性炭吸附法
固相吸收/再生法有活性炭吸附法、Pahlman 烟气脱硫脱硝工艺以及CuO吸附法等，其中活性炭吸附法脱硫脱硝技术应用比较广泛。
1984年在日本大牟田开始运行烟气量为30000m3/h燃煤锅炉的联合脱SO2/NOx装置，SO2和NOx 脱除率分别达到98%和80%左右。当前，日本已逐渐将此技术用于各种工业装置上，如石油化工、钢厂的烧结装置等等。德国于1987 年成功地将活性炭联合脱SO2/NOx工艺用于Arzberg 燃煤电厂的机组进行脱硫脱硝。
该工艺最大缺点是富集的SOx气体需消耗大量的活性炭。此外，吸收塔与解吸塔间长距离的气力输送，容易造成活性炭的损坏等。
展 望
由于能耗、投资成本、二次污染等问题，传统的烟气脱硫脱硝工艺已经不符合当前全球环境的可持续发展，而烟气同时脱硫脱硝技术是控制烟气中的SO2和NOX最有效的途径，尤其是电子束法、脉冲电晕法和活性炭法的出现更是加快了烟气治理的进程。今后我国脱硫脱硝重点可以考虑以下几方面：研究开发经济、有效、副产品可资源化的新型烟气脱硫脱硝一体化技术；开发新型、高效、经济的脱硫脱硝催化剂；通过计算模拟建立模型，计算催化剂的脱硫脱硝性能，为实验和将来的工业推广提供理论指导；加快建立与开发烟气脱硫脱硝仿真平台和工业设计平台。