脱硫脱氮(脱硝)概述

目录第一章脱硫脱硝概述..........................................................21.1大气中SO2的来源与危害...............................................21.2大气中NOX的来源与危害...............................................2第二章湿法脱硫技术..........................................................42.1湿式石灰石-石膏法烟气脱硫技术........................................42.2间接石灰石-石膏法脱硫技术............................................42.2.1双碱法.........................................................52.2.2碱式硫酸铝法...................................................52.2.3液相催化氧化法.................................................52.3海水脱硫技术.........................................................52.4钠碱吸收法...........................................................72.5湿式氨法脱硫技术.....................................................72.6金属氧化物法.........................................................72.6.1氧化镁法.......................................................72.6.2氧化锌法.......................................................8第三章干法和半干法脱硫技术.................................................103.1喷雾干燥法脱硫工艺..................................................103.2烟气循环流化床脱硫技术..............................................103.3炉内喷钙脱硫技术....................................................113.4电子束法脱硫工艺....................................................113.5活性炭吸附法........................................................123.6气相催化氧化法......................................................12第四章还原法脱氮技术.......................................................134.1选择性非催化还原法..................................................134.2非选择性催化还原法..................................................134.3选择性催化还原法....................................................13第五章吸收和吸附脱氮技术...................................................155.1酸吸收法............................................................155.2碱液吸收法..........................................................155.3氧化吸收法..........................................................155.4液相还原吸收法......................................................165.5液相络合吸收法......................................................165.6活性炭吸附法脱氮技术................................................16参考文献：.................................................................17第一章脱硫脱硝概述工业化在促进社会发展的同时，也给环境造成了巨大的损害。其中，燃料燃烧排放的二氧化碳是引起温室效应的主要物质，SO2、NOX以及飞灰颗粒又是大气污染的主要来源。燃煤锅炉烟道气产生的烟尘也是造成大气污染的主要原因之一，其主要成份是SO2和NOX,这些污染物质的治理和减排是一个亟待解决的问题[1]。1.1大气中SO2的来源与危害大气中的SO2大多数是因为对含硫矿石的冶炼、对化石燃料的燃烧、或含硫酸、磷肥等生产的工业废气以及机动车辆的尾气排放。目前SO2排放主要来自燃煤的废气,中国又是燃煤大国,我国火电厂排放SO2的严峻形势及对环境污染的严重影响，指出了控制SO2排放的迫切性。还有一部分SO2来源于自然过程,包括火山喷发出来的SO2,沼泽、湿地、大陆架等处释放的H2S进入大气后被氧化为SO2，含硫有机物被细菌分解及海洋形成硫酸盐气溶胶在大气中经过一系列变化而产生的SO2等[2]。SO2是一种无色具有强烈刺激性气味的气体，易溶解于人体的血液和其他黏性液。大气中的SO2会导致呼吸道炎症、支气管炎、肺气肿、眼结膜炎症等。同时还会使青少年的免疫力降低，抗病能力变弱。SO2在氧化剂、光的作用下，能生成硫酸盐气溶胶，硫酸盐气溶胶能使人致病，增加病人死亡率。SO2还能与大气中的飘尘黏附，当人体呼吸时吸入带有SO2的飘尘，会使SO2的毒性增强。研究表明，在高浓度的SO2的影响下，植物产生急性危害，叶片表面产生坏死斑，或直接使植物叶片枯萎脱落；在低浓度SO2的影响下，植物的生长机能受到影响，造成产量下降，品质变坏。SO2对金属具有腐蚀性，特别是对钢结构的腐蚀，每年给国民经济带来很大的损失。据估计，工业发达国家每年因为金属腐蚀而带来的直接经济损失占国民经济总产值的2%～4%。1.2大气中NOX的来源与危害NOX的种类有很多，主要包括一氧化氮（NO）、一氧化二氮（N2O）、二氧化氮（NO2）、四氧化二氮（N2O4）、五氧化二氮（N2O5）等，造成大气污染的主要指NO和NO2，一般认为NOX中NO约占95％，NO2约占5％。大气中NOX的来源主要有两方面：（1）自然界每年生成NOX约5×108吨。包括高空中闪电使氮气和氧气化合生成NOX，还有平流层的注入、NH3的氧化、生物质的燃烧和土壤的释放等；（2）每年人为向大气排放的NOX约为5.21×107吨。人类活动排放的NOX主要来自各种燃料的燃烧过程，其中工业窑炉和汽车排放最多。此外，硝酸的生产或使用过程、氮肥厂、有机中间体厂、有色及黑色金属冶炼厂的某些生产过程也有NOX的生成。NOX对人体健康有很大的影响，其中危害最大的是NO2，NO2常常导致各种职业病，较常见的是由急性高浓度NO2中毒引起的肺水肿，以及由慢性中毒而引起的慢性支气管炎和肺水肿。而NO又非常容易与动物血液中的色素结合，造成血液缺氧而引起中枢神经麻痹。NOX也是酸雨、酸雾的主要污染物，酸雨会破坏森林植被，造成土壤酸化、贫瘠、物种退化、农业减产，还会使水体造成污染。如果NOX与碳氢化合物结合，会形成光化学烟雾。典型的事例为1952年美国洛杉矶光化学烟雾事件，该事件致使大批居民发生眼睛红肿、喉咙咳嗽、皮肤潮红等症状，严重者心肺功能衰竭。同时NOX也参与了臭氧层的破坏，氧化亚氮在高空同温层中会破坏臭氧层，使较多的紫外线辐射到地面，增加皮肤癌的发病率，还可以影响人的免疫系统。所以，烟气中的NOX控制和治理尤为重要。第二章湿法脱硫技术2.1湿式石灰石-石膏法烟气脱硫技术石灰石—石膏法脱硫工艺是世界上应用最广泛的一种脱硫技术，日本、德国、美国的火力发电厂采用的烟气脱硫装置约90%采用此工艺。该工艺的主要反应是在吸收塔中进行的，送入吸收塔的吸收剂—石灰石(石灰)浆液与经烟气再热器冷却后进人吸收塔的烟气接触混合，烟气中的二氧化硫（SO2）与吸收剂浆液中的碳酸钙（CaCO3）以及鼓人的空气中的氧气(O2)发生化学反应，生成二水硫酸钙(CaS04·2H20)即石膏;脱硫后的烟气依次经过除雾器除去雾滴、烟气再热器加热升温后，经烟囱排人大气。总的反应为：CaCO3+SO2+1/102+2H20→CaS04·2H20+C02,脱硫后的烟气经除雾器除去携带的细小液滴经烟囱排人大气，脱硫石膏浆液经脱水装置脱水后回收利用。剩余浆液与新加入的石灰石浆液一起循环，这样可以使加人的吸收剂充分被利用，并确保石膏晶体的增长。石膏晶体的正常增长是最终产品处理比较简单的先决条件。新鲜的吸收剂石灰石(CaC03)浆液根据pH值和分离SO2量按一定比例直接加入吸收塔[3]。其具体工艺流程图如下：2.2间接石灰石-石膏法脱硫技术传统的石灰石—石膏法烟气脱硫工艺采用钙基脱硫剂吸收二氧化硫后生成的亚硫酸钙、硫酸钙，由于其溶解度较小，极易在脱硫塔内及管道内形成结垢、堵塞现象。结垢堵塞问题严重影响脱硫系统的正常运行，更甚者严重影响锅炉系统的正常运行。为了尽量避免用钙基脱硫剂的不利因素，发展了间接石灰石—石膏法。这类方法有双碱法、碱式硫酸铝法和液相催化氧化法等。2.2.1双碱法双碱法是采用钠基脱硫剂进行塔内脱硫，由于钠基脱硫剂碱性强，吸收二氧化硫后反应产物溶解度大，不会造成过饱和结晶，造成结垢堵塞问题。另一方面脱硫产物被排入再生池内用氢氧化钙进行还原再生，再生出的钠基脱硫剂再被打回脱硫塔循环使用。双碱法脱硫工艺降低了投资及运行费用，比较适用于中小型锅炉进行脱硫改造。其工艺主要包括五个部分：(1)吸收剂制备与补充；(2)吸收剂浆液喷淋；(3)塔内雾滴与烟气接触混合；(4)再生池浆液还原钠基碱；(5)石膏脱水处理。2.2.2碱式硫酸铝法该法用碱式硫酸铝溶液吸收废气中的二氧化硫。吸收后的吸收液送入氧化塔，塔底鼓入压缩空气，使Al2（SO4）3氧化。氧化后的吸收液大部分返回吸收塔循环使用，只引出一小部分送至中和槽，加入石灰石再生，并副产石膏。该法的优点是处理效率高，气液比较小，氧化塔的空气利用率高，设备材料较易解决。2.2.3液相催化氧化法液相催化氧化法烟气脱硫是在催化剂作用下，在水溶液内吸收和氧化烟气中SO2的脱硫工艺。早期工作是研究从生产氧化铝的酸法过程中回收SO2。窑气（1.0-6.5%的SO2）中的SO2用含有Mn2+离子（作为催化剂）的吸硫酸洗涤，供氧方法为用含有少量臭氧的空气对酸进行吹气。工艺包括三步：①溶解于稀硫酸中的SO2与Fe3+催化剂反应使烟气中SO2氧化，反应温度50-70℃为宜，反应结果生成H2SO4，并使Fe3+还原为Fe2+；②将吸收液氧化使溶液中的Fe2+氧化为Fe3+，溶解于溶液中SO2也被氧化；③当吸酸浓度达5%时，引出部分至结晶槽，加入石灰石粉末即制得石膏。该工艺简单，运转可靠，并可副产