脱硝技术论文

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脱硝技术论文范文第1篇

关键词：烟气脱硝；建模与仿真；辨识；电站运行

Modeling and simulation of SCR reaction in a power plant

Liao Li， Yang Pengzhi

Key Laboratory of Low-grade Energy Utilization Technologies and Systems， Chongqing University， Ministry of Education， Chongqing 400044， PR China

Abstract： The SCR （selective catalytic reduction） technique is an advanced way to removal NOx from the flue gases in coal-fired power plants. Based on the Langmuir adsorption-desorption model and Eley-Rideal reaction mechanism， a dynamic mathematical model is established in this paper to focus on the nitrogen monoxide concentration at the outlet of the SCR reactor . In additional， identification technique is applied to obtain the exact value of certain kinetic parameters based on the data from a power plant and the assumption that the pre-exponential factor for the DeNOx reaction KNO is a variable which is affected by the NH3/NO concentration ratio at the inlet of the SCR reactor. The SCR model is tested in static state situation and dynamic state situation in different loads in the power plant .The result of simulation suggests that： A）these parameters gained from identification and the SCR model can suit the real SCR reaction in this power plant .B） Temperature， ammonia concentration， nitrogen monoxide concentration as well as gas velocity play crucial roles in SCR reaction .C）In the power plant， the amount of ammonia supply， the control of NH3/NO concentration ratio are effective methods to ensure the nitrogen monoxide concentration at the outlet of the SCR reactor stays in an appropriate range especially in the load up process or load down process.

Keywords： SCR； modeling and simulation； identification； power plant operation

τ诟玫绯В相比于温度和进口NO的影响，NH3的增加对于脱硫效率的提高较为缓慢，如图3（b）、图6。表3也可以看出，该厂需要的供氨量也很大，氨氮比偏高，在1.4以上，尤其是在负荷变化时，需要更大的氨量，其氨气逃逸量控制在0.015PPM-0.03PPM左右，符合排放标准。在实际运行中，升降负荷时，需提前增大供氨量，保持氨氮比变化率在0.01以内。并随时监视出口NO和NH3的排放量，防止排放超标（该厂出口浓度大于200mg/m3即为超标排放）。

（4）温度与NO共同扰动

选取机组某500MW时稳定状态时的参数值。 图7中，5s时刻，进口NO浓度突然升高至962mg/m3，出口NO的浓度相应的增大至68mg/m3 。 15s时刻，突然增加进口烟气温度至385℃，催化效应增加，出口NO浓度减小，直至25s处，保持温度385℃，进口NO浓度降至924 mg/m3。此时可见出口NO浓度减小至56 mg/m3。 变化过程和趋势符合实际的变化。

六、结论

1依据Langmuir吸附层模型、E-R反应机理、建立反应器出口NO浓度变化的模型，其中未知参数采用多次辨识的方法获得，假设KNO是一个与氨氮比变化率有关的函数，通过拟合得到关系式 。仿真过程的关键是确定不同阶段的负荷时起始修正系数 ，负荷变化时根据前后时间段氨氮比变化率乘以相应 。模型能够较为真实的反应机组运行时出口NO浓度的变化趋势和相应数值，最大误差控制在25%以内。

2模型验证和仿真过程中，反应温度升高、烟气流速降低有利于催化反应的进行，入口NO浓度降低、供氨量增加亦能减小出口NO排放量。

3模型能够对该电厂的脱硝运行过程进行分析和预测，为运行中提供指导防止排放超标：1）入口NO量（通过煤质、负荷）、反应温度、供氨量的控制是保证脱硝效率的主要手段；2）从仿真试验中，该电厂催化剂在360℃-380℃之间温度的增加使得催化效率能明显提高。运行过程中，机组在550MW-660MW时，将烟气温度控制在375℃-385℃之间。400MW-550MW时，应将烟气温度控制在365-375℃。300MW-400MW时，将烟气温度控制在360℃-365℃；3）控制供氨量是运行中保证出口浓度的最主要手段。升降负荷过程中，进口NO浓度变化较大，出口浓度变化剧烈。加入的NH3反应有滞后性，负荷变化时，应提前增减供氨量。确保前后5s内氨氮比变化率控制在0.01以内，即每分钟供氨量的增减控制在30kg/h以内。

参考文献：

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[14] 戴佳伟.SCR催化剂氨存储模型的研究及其在老化评价上的应用[D].浙江大学硕士学位论文，2016

脱硝技术论文范文第2篇

关键词：氮氧化物；脱硝；技术

中图分类号：R122.7 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2017）19-0033-02

前言

近年来，全国范围内出现了长时间、大范围的雾霾天气，引发社会热议，环保问题越来越成为公众关注的焦点。氮氧化物是导致雾霾产生的主要污染因子之一，如何进一步提高氮氧化物治理技术水平已经成为环保行业关注的焦点。NOx排放控制技术主要分为低氮燃烧技术和烟气脱硝技术两类。低氮燃烧技术是通过各种技术手段控制燃烧过程中NOx的生成。烟气脱硝技术是指对烟气中已经生成的NOx进行治理。

1 低氮燃烧技术

低氮燃烧技术是通过优化燃料在炉内的燃烧状况或采用低氮燃烧器来减少NOx 产生的控制技术，主要包括低过量空气燃烧、燃料分级燃烧、空气分级燃烧、烟气再循环技术等。该技术特点是锅炉改造容易、投资的费用相对较少，但由于其氮氧化物减排效果的限制，单独使用很难满足较为严格的NOx控制要求。近十几年来，我国开展了大量的低氮燃烧技术研究和改进工作。上海理工大学、华中科技大学、宝钢发电厂联合进行燃煤锅炉气体燃料分级低氮燃烧技术的研发，在引进消化吸收以及自主创新的基础上，我国已经开发形成了双尺度低氮燃烧控制技术、高级复合空气分级低氮燃烧技术、MACT低氮燃烧技术等一系列先进的自主燃烧技术和低氮燃烧器。

1.1双尺度低氮燃烧控制技术

该技术是由烟台龙源电力技术股份有限公司自主研发的低氮燃烧技术，可以有针对性地解决燃煤锅炉运行和环保方面的难题，具有强防渣、防腐蚀、高效稳燃、超低NOx排放等功能。目前该技术发展较成熟，已在国内外130余台锅炉上成功应用，经测试在燃用烟煤或褐煤的四角切圆锅炉上能够将NOx的排放量降低到200mg/m3以下，下一步将向100mg/m3以下的排放目标迈进。2014年初，在该技术的基础上，烟台龙源研究完成了具有自主知识产权的一双尺度低NOx燃烧控制系统，该系统实现了环境因素变化情况下锅炉低氮燃烧的智能调风和NOx排放指标的动态向稳，针对生产过程历史数据进行趋势分析，有利于提高火电机组运行的自动化水平，实现电厂节能增效的目标，具有较好的效益前景。

1.2 高级复合空气分级低氮燃烧技术

该系统是上海锅炉厂在第一代对冲同心正反切圆燃烧、第二代引进型低NOx切向燃烧系统LNCFS的基础上自主研发的第三代技术，拥有多项专利。2012年，该技术成果通过专家鉴定，被认定达到国际领先水平。该技术的特点在于建立早期的稳定着火和空气分段燃烧技术，在实现NOx排放值大幅降低的同时，提高了燃烧效率、减轻了炉膛结渣问题。目前，该技术已在台山电厂、渭河电厂、北仑电厂等多台300MW、600MW的燃煤发电机组上实现成功应用。

1.3 MACT低氮燃烧技术

该系统采用燃料分级燃烧，以PM型燃烧器作为主燃烧器，80%～85%的煤粉通过一次燃料主燃烧器送入炉膛下部的一级燃烧区，在主燃烧区上部火焰中形成过量空气系数接近1的燃烧条件，以尽可能地提高燃料的燃尽率。二次燃料也采用煤粉，其中15%～20%的煤粉用再循环烟气作为输送介质将其喷入炉膛的再燃区，在过量空气系数远小于1的条件下将NOx还原，同时抑制了新的NOx的生成。该系统燃烧稳定，在不影响锅炉燃烧效率的情况下，可将NOx的排放控制在308～328mg/m3之间。我国福建漳州后石电厂、浙江玉环电厂均采用该燃烧系统，NOx排放浓度在369mg/m3左右。[1]

2 气脱硝技术

单纯依靠低氮燃烧技术的氮氧化物减排效果，不能满足日益严格的排放要求， 因此需要结合烟气脱硝技术联合作用脱除氮氧化物。烟气治理脱硝技术，是指对烟气中已经生成的NOx进行治理，烟气NOx治理技术主要包括SCR、SNCR、 SNCR/SCR、脱硫脱硝一体化、等离子体法、直接催化分解法、生物质活性炭吸附法等。这些方法主要是利用氧化或者还原化学反应将烟气中的NOx脱除。

2.1 SCR技术

SCR技术是指利用NH3、CO、H2、烃类等还原剂，在催化剂作用下有选择性地将烟气中的 NOx还原成 N2和H2O的过程。在几种主要脱硝技术中，SCR的脱硝效率最高，基于反应器和催化剂的合理选型和优化布置情况下脱硝效率最高可达 90%以上，是目前世界上商业化应用最多、最为成熟的氮氧化物控制技术。“十二五”期间，燃煤火电厂脱硝改造呈全面爆发的增长趋势，其中SCR技术占火电机组脱硝项目的95%以上。催化剂是SCR技术的核心，目前国内外采用的催化剂主要为V2O5-TiO2体系（添加WO3或MoO3作为助剂），该催化剂效率高、稳定可靠，但仍存在催化剂本身具有一定的毒性、价格昂贵、易受煤质成分影响而失活、低温下性较低以及温度窗口受限等问题。

2.2 SNCR技术

SNCR 技术是指在不使用催化剂的情况下，在炉膛烟气温度适宜处（850～1150℃）喷入含氨基的还原剂（一般为氨或尿素），利用炉内高温促使氨和NO选择性还原，将烟气中的 NOx还原为N2和H2O。由于不需要催化剂和催化塔，该技术具有建设周期短、投资少、对锅炉改造方便、技术成熟等特点，在欧美发达国家、 韩国、日本、我国台湾地区以及内地电厂均有一定的应用[2]。据统计，其脱硝效率（30-50%）未能达到现阶段NOx的控制需求，因此常与低NOx技术协同应用。SNCR 脱硝技术的实际应用受到锅炉设计和运行条件的种种限制，且存在反应温度范围窄、 炉内混合不均匀、工况变化波动影响大以及NH3逃逸和N2O排放等问题，很大程度上影响其工业应用。[3]

2.3 SNCR/SCR合脱硝技术

SNCR/SCR联合脱硝技术是将SNCR工艺中还原剂喷入炉膛的技术同SCR工艺中利用逸出氨进行催化反应的技术结合起来，从而进一步脱除NOx。利用这种联合脱硝技术可以实现SNCR出口的NOx浓度再降低50%～60%，氨的逃逸量小于5mg/m3，上游SNCR技术的使用降低了SCR入口的NOx负荷，可以减少SCR催化剂使用量，从而降低催化剂投资；而SCR利用SNCR系统逃逸的NH3，可减少氨逃逸量，是一种结合SCR技术高效、SNCR技术投资省的特点而发展起来的新型组合工艺。[4]

3 结束语

就目前而言，无论是国内还是国外对于脱硝技术的研究都十分的活跃，除了本论文介绍的这几种脱硝的方法之外还有更多好的方法值得我们去探析。因此加强脱硝技术的监测以及研发是国内外共同要研究的话题，不仅有利于我国又好又快的可持续发展，更加有利于保护我们赖以生存的环境。

参考文献：

[1]Xu Guangwen. Adap tive sorbent for the combined desulfuriza2 tion /denitration p rocess using a power-particle fluidized bed. Industrial and Engineering Chemistry Research， 2000，39（7）：2190-2198.

[2]Xu Guangwen. Removal efficiency of the combined desulfuriza2 tion /denitration process using power-particle fluidized bed[J].Journal of Chemical Engineering of Japan，1999，32（1）：82-90.

脱硝技术论文范文第3篇

中图分类号：F253.3 文献标识码：A 文章编号：

1 质量管理综述

1.1 质量管理的定义与目的

质量管理是指为了实现质量目标而进行的所有管理性质的活动。在质量方面的指挥和控制活动，通常包括制定质量方针和质量目标以及质量策划、质量控制、质量保证和质量改进。而质量管理的目的是通过组织和流程，确保产品或服务达到内外顾客期望的目标；确保公司以最经济的成本实现这个目标；确保产品开发、制造和服务的过程是合理和正确的[1~4]。

1.2 质量管理的重要意义

从宏观上来说，当今世界的经济竞争，很大程度上取决于一个国家的产品和服务质量。质量水平的高低可以说是一个国家经济、科技、教育和管理水平的综合反映。对于企业来说，质量也是企业赖以生存和发展的保证，是开拓市场的生命线，正可谓“百年大计，质量第一”。

1.3 质量管理的发展方向

第一，要从对产品质量的管理转向对过程和系统的管理。

第二，要从原来以推行管理方法为主转向以培育管理文化为主。第三，从偏重于技术创新转向技术创新与管理创新并举。

2 制造业质量管理要素

质量管理是随着生产的发展和科学技术的进步而逐渐形成和发展起来的。质量管理理论主要在制造业产生并不断发展起来。按照质量管理在工业发达国家实践中的特点，质量管理的发展一般可以分为三个阶段：（1）质量检验阶段；（2）统计质量控制阶段；（3）全面质量管理阶段。这三个发展阶段，前两个阶段主要关注点就是制造业的生产过程管理，从对大批大量产品生产的事后质量检验，到对产品的质量特性数据以及生产过程中的抽样检验和过程控制方法，以及产品交验过程的抽样检验理论，都主要关注的是制造业生产管理的特点和重点，带着深深的制造业的烙印。

随着质量管理理论的完善和发展，更多的行业和部门开始引入质量管理的理论和方法，质量管理的相关理论和方法在推广过程中也不断强调其适用于各行各业。但是，这些理论方法在制造业是完全适用的，即使在某些非制造业不甚适用的技术方法，在制造业一定是完全可以应用的。即质量管理的所有相关理论、技术、方法研究和论述都适用于制造业的质量管理。

2.1质量管理理念要素研究

2.1.1全面质量管理要素

全面质量管理包含的质量要素有：质量领导、追求高品质的企业文化、诚实守信的经营理念、系统的得到全员认可的质量战略、培训、团队合作、顺畅便利的信息系统、有效执行的质量绩效评价和奖惩制度、适当的过程控制体系。

2.1.2 ISO9000国际质量管理体系质量要素

ISO9000族标准所包含的质量要素有：管理职责、质量体系、合同评审、设计控制、文件和资料控制、采购管理、顾客、过程控制、检验和试验、检验、测量和试验设备的控制、检验和试验状态、不合格产品的控制、纠正和预防措施搬运、贮存、包装、防护和交付、质量记录的控制、内部质量审核、培训、服务、统计技术等。

2.1.3卓越绩效模式质量要素

卓越绩效模式要求以产品质量、服务质量为核心，强调组织整体的质量经营，通过提高质量去实现企业的经营绩效。从大的方面来讲所包含的质量要素主要有领导作用、质量战略、以顾客和市场为中心、过程管理、员工管理、测量和分析改进、知识管理、经营效果。

2.1.4零缺陷管理质量要素

零缺陷的目标就要求组织以永无止境的持续改善为动力，运用合理的激励手段，不断提高工作和产品质量[18,19]。零缺陷管理要求组织做好以下方面：零缺陷质量目标、高层管理的的质量使命、有效的执行体系、质量信息以及有效的控制、教育培训、团队合作、供应商参与、持续改进、质量成本管理。

2.1.5六西格玛管理质量要素

六西格玛管理要求不断改善产品、服务质量，并制定质量目标目标、应用质量工具和方法来达到顾客满意的要求。六西格玛已经不仅仅是一个质量上的统计标准，它更代表着一个全新的管理理念和管理哲学。我国的六西格玛管理评价准则对质量管理要素进行了全面的诠释。六西格玛的要素有六西格玛领导力；六西格玛战略；顾客驱动与顾客满意；六西格玛基础管理；六西格玛项目管理；评价与激励；六西格玛管理成果等七个方面，下图显示了这些要素的相互关系。

2.2最具代表性的质量要素

总结质量大师的理论和国家质量奖标准，并结合我国制造业企业的质量管理和生产运营特点，本文提出了一个全面考核中国制造企业质量管理水平的综合指标体系。评价指标体系由13个要素组成，分为根源要素、支持要素和结果要素三大类。质量管理体现于企业运营的全过程，三类要素互相支持互相影响，如图1所示。

图1 质量三要素

（1）根源要素位于体系的底部，虽然是衡量企业质量管理水平的隐性要素，但却是质量管理体系的核心，是质量管理体系产生的土壤和源泉，是保持质量管理水平的基本要素。（2）结果要素处于体系的顶部，直接由外部消费者评价，是企业质量管理水平的外在表现，也是底层要素作用的结果。（3）支持要素在根源要素和结果要素之间，起着承上启下的作用，既是结果要素的主要来源又是根源要素的承载体。通过它的运作将根源要素转化为结果要素，使隐性成为显性。

3 板式催化剂制造过程中质量管理

3.1 公司相关情况介绍

大唐南京环保科技有限责任公司引进庄信万丰催化剂（德国）有限公司的平板式催化剂生产技术，同时收购了雅佶隆在上海所建的包括实验室在内的一整套平板式催化剂生产线，成为国内唯一平板式催化剂生产商，年产量为10000m3。后续还将建设二期、三期，建设完成后，催化剂总产能达到36000m3/年，成为世界最大脱硝催化剂制造基地。在板式脱硝催化剂的生产中，质量管理起着非常重要的作用。

3.2 公司组织架构

公司组织架构如图2所示。建立明确的组织架构，在此基础之上明确各部门的职责，加强各部门之间的相互联系，以保证各项管理的传递与执行，确保产品质量信息的及时反馈。

图2 公司组织架构

3.3 质量控制程序

本论文提出的质量管理程序主要在公司领导层的领导下，公司各职能部门包括设计研发部、采购部、仓库管理、市场营销部、安全生产部、设备能源部和质量管理部等部门的协力合作，明确各自职责，建立完整的质量控制体系。论文研究的理论基础是制造业质量管理要素，在理论研究的基础上提出了适合于板式脱硝催化剂制造的质量管理体系。

本质量管理体系设计的方案是市场营销部收集到的投标文件反馈到设计研发部，设计研发部按照具体的参数提出设计方案，市场营销部在此基础之上制作投标文件，当公司接到项目订单后，按照之前的设计方案设计催化剂产品配方和项目Spec，并制定产品检测控制计划。设计研发部将配方和项目Spec提供给采购部，采购部准备原材料的采购，原材料进厂前进行质量检测，把控质量第一关。在整个生产过程中也制定相关的产品生产过程检测，控制生产过程中的质量，把控质量第二关。产品生产后对其功能进行检测，把控质量第三关。产品入库前后进行检测，保证发送到客户的产品的质量。即通过各个程序的把控，严格控制产品的质量。具体程序流程如图3所示。

图3 板式脱硝催化剂质量管理流程图

4 结论

在质量管理理论研究的基础上，结合公司实际情况，制定了适用于本公司板式脱硝催化剂生产的质量管理体系，明确了公司各部门之间的职责和形成了部门之间良好的沟通协调机制。通过此质量管理体系的建立，完善了组织内部管理，使质量管理制度化、体系化和法制化，提高板式催化剂的质量，并确保了产品质量的稳定性，从而提高了顾客的满意度和公司的知名度。在实际工作中，进一步完善和提高此质量管理体系，使之更好地适用于板式脱硝催化剂的生产。

参考文献

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脱硝技术论文范文第4篇

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脱硝技术论文范文第5篇

关键词：烟气脱硫 二氧化硫 干法

前言：我国的能源以燃煤为主，占煤炭产量75%的原煤用于直接燃烧，煤燃烧过程中产生严重污染，如烟气中CO2是温室气体，SOx可导致酸雨形成，NOX也是引起酸雨元凶之一，同时在一定条件下还可破坏臭氧层以及产生光化学烟雾等。总之燃煤产生的烟气是造成中国生态环境破坏的最大污染源之一。中国的能源消费占世界的8%～9%，SO2的排放量占到世界的15.1%，燃煤所排放的SO2又占全国总排放量的87%。中国煤炭一年的产量和消费高达12亿吨，SO2的年排放量为2000多吨，预计到2010年中国煤炭量将达18亿吨，如果不采用控制措施，SO2的排放量将达到3300万吨。据估算，每削减1万吨SO2的费用大约在1亿元左右，到2010年，要保持中国目前的SO2排放量，投资接近1千亿元，如果想进一步降低排放量，投资将更大[1]。为此1995年国家颁布了新的《大气污染防治法》，并划定了SO2污染控制区及酸雨控制区。各地对SO2的排放控制越来越严格，并且开始实行SO2排放收费制度。随着人们环境意识的不断增强，减少污染源、净化大气、保护人类生存环境的问题正在被亿万人们所关心和重视，寻求解决这一污染措施，已成为当代科技研究的重要课题之一。因此控制SO2的排放量，既需要国家的合理规划，更需要适合中国国情的 低费用、低耗本的脱硫技术。

烟气脱硫技术是控制SO2和酸雨危害最有效的手段之一，按工艺特点主要分为湿法烟气脱硫、干法烟气脱硫和半干法烟气脱硫。

湿法脱硫是采用液体吸收剂洗涤SO2烟气以脱除SO2。常用方法为石灰/石灰石吸收法、钠碱法、铝法、催化氧化还原法等，湿法烟气脱硫技术以其脱硫效率高、适应范围广、钙硫比低、技术成熟、副产物石膏可做商品出售等优点成为世界上占统治地位的烟气脱硫方法。但由于湿法烟气脱硫技术具有投资大、动力消耗大、占地面积大、设备复杂、运行费用和技术要求高等缺点，所以限制了它的发展速度。

干法脱硫技术与湿法相比具有投资少、占地面积小、运行费用低、设备简单、维修方便、烟气无需再热等优点，但存在着钙硫比高、脱硫效率低、副产物不能商品化等缺点。

自20世纪80年代末，经过对干法脱硫技术中存在的主要问题的大量研究和不断的改进，现在已取得突破性进展。有代表性的喷雾干燥法、活性炭法、电子射线辐射法、填充电晕法、荷电干式吸收剂喷射脱硫技术、炉内喷钙尾部增湿法、烟气循环流化床技术、炉内喷钙循环流化床技术等一批新的烟气脱硫技术已成功地开始了商业化运行，其脱硫副产物脱硫灰已成功地用在铺路和制水泥混合材料方面。这一些技术的进步，迎来了干法、半干法烟气脱硫技术的新的快速发展时期。

传统的石灰石/石膏法脱硫与新的干法、半干法烟气脱硫技术经济指标的比较见表1。表1说明在脱硫效率相同的条件下，干法、半干法脱硫技术与湿法相比，在单位投资、运行费用和占地面积的方面具有明显优势，将成为具有产业化前景的烟气脱硫技术。

本文主要论述了喷雾干燥法、活性炭法、电子射线辐射法、填充电晕法、荷电干式吸收剂喷射脱硫技术、炉内喷钙尾部增湿法、烟气循环流化床技术、炉内喷钙循环流化床技术等几种干法烟气脱硫技术和近几年研究出来的几项半干法烟气脱硫技术及其各种方法在工业方面的应用情况及今后的发展方向。

1、喷雾干燥法烟气脱硫技术

喷雾干燥法烟气脱硫技术是一项发展最成熟的烟道气脱硫技术之一。该技术采用了旋转喷雾器，投资低于湿法工艺，在全世界范围内得到广泛应用，在西欧的德国、意大利等国家利用较多。对中高硫燃料的SO2脱硫率能达到80-90%。

该技术的基本原理是由空气加热器出来的烟道气进入喷雾式干燥器中，与高速旋转喷嘴喷出的充分雾化的石灰、副产品泥浆液相接触，并与其中SOX反应，生成粉状钙化合物的混合物，再经过除尘器和吸风机，然后再将干净的烟气通过烟囱排出，其反应方程式为：

该技术一般可分为吸收剂雾化、混合流动、反应吸收、水汽蒸发、固性物的分离五个阶段，与其它干燥技术相比其独特之处就在于吸收剂与高温烟气接触前首先被雾化成了细小的雾滴，这样便极大增加了吸收剂的比表面积，使得反应吸收及传热得以快速进行。其工艺流程如图1所示【3】。该技术安装费用相对较低，一般是同等规模的石膏法烟气脱硫系统的70%左右。但存在着石灰石用量大、吸收剂利用率低及脱硫后的副产品不能够再利用的难题，故该技术意味着要承担双倍的额外费用，即必须购买更多的石灰石和处理脱硫后的副产品，然后还要将其中的一部分花钱倒掉。

2、活性炭吸附法烟气脱硫技术

采用固体吸附剂吸附净化SO2是干法净化含硫废气的重要方法。目前应用最多的吸附剂是活性炭，在工业上应用已较成熟。其方法原理为：活性炭对烟气中SO2的吸附过程中及有物理吸附又有化学吸附，当烟气中存在着氧气和水蒸气时，化学反应非常明显。因为活性炭表面对SO2与O2的反应有催化作用，反应结果生成SO3，SO3 易溶于水而生成硫酸，从而使吸附量比纯物理吸附时增大许多。

物理吸附过程：

化学吸附过程：

吸附SO2 的活性炭，由于其内、外表覆盖了稀硫酸，使活性炭吸附能力下降，因此必须对其再生。再生的方法通常有洗涤再生和加热再生两种，前者是用水洗出活性炭微孔中的硫酸，再将活性炭进行干燥；后者是对吸附有SO2 的活性炭加热，使炭与硫酸发生发应，使H2 SO4还原为SO2，富集后的SO2可用来生产硫酸。

其工艺流程为：对活性炭再生的方法不同，其反应的工艺流程也不同，一般采用加热再生法流程和洗涤再生法流程。洗涤再生法是用水洗出活性炭微孔中的硫酸，再对活性炭进行干燥。加热再生法是对吸附SO2 的活性炭进行加热，使炭与硫酸发生反应，将H2SO4又还原为SO2，富集后的SO2可用来生成硫酸[4]。

该方法的优点是吸附剂价廉，再生简单；缺点是吸附剂磨损大，产生大量的细炭粒被筛出，再加上反应中消耗掉一部分炭，因此吸附剂成分较高，所用设备庞大[5]。

3、电子射线辐射法烟气脱硫技术

电子射线辐射法是日本荏原制作所于1970年着手研究，1972年又与日本原子能研究所合作，确立的该技术作为连续处理的基础。1974年荏原制作所处理重油燃烧废气，进行了1000Nm3/h规模的试验，探明了添加氨的辐射效果，稳定了脱硫脱硝的条件，成功地捕集了副产品和硝铵。80年代由美国政府和日本荏原制作所等单位分担出资在美国印第安纳州普列斯燃煤发电厂建立了一套最大处理高硫煤烟气量为24000Nm3/h地电子束装置，1987年7月完成，取得了较好效果，脱硫率可达90％以上，脱硝率可达80％以上。现日本荏原制作所与中国电力工业部共同实施的“中国EBA工程”已在成都电厂建成一套完整的烟气处理能力为300000Nm3/h的电子束脱硫装置，设计入口SO2浓度为1800ppm，在吸收剂化学计量比为0.8的情况下脱硫率达80％，脱硝率达10％[6]。

该法工艺由烟气冷却、加氨、电子束照射、粉体捕集四道工序组成，其工艺流程图如图2所示。温度约为150℃左右的烟气经预除尘后再经冷却塔喷水冷却道60～ 70℃左右，在反应室前端根据烟气中SO2及NOX的浓度调整加入氨的量，然后混合气体在反应器中经电子束照射，排气中的SO2和NOX受电子束强烈作用，在很短时间内被氧化成硫酸和硝酸分子，被与周围的氨反应生成微细的粉粒（硫酸铵和硝酸铵的混合物），粉粒经集尘装置收集后，洁净的气体排入大气[7]。

脱硫、脱氮反应大致可分为三个过程进行，这三个过程在反应器内相互重叠，相互影响：

a)在辐射场中被加速的电子与分子/离子发生非弹性碰撞，或者发生分子/离子之间的碰撞生成氧化物质和活性基团。

烟气中含有O2、H2O、N2、CO2、SO2、NO、NO2等成分，当电子束照射烟气时，在辐射场中被加速的电子与烟气中气体分子如O2及水分子发生非弹性碰撞，生成具有化学反应活性的活性基团或氧化性物质，可表示为：

b)活性基团与气态污染物发生反应。

活性基团或氧化性物质氧化烟气中的SO2生成SO3，可表示为：

生成的SO3和高价态氮氧化物与水反应生成H2SO4和HNO3。

c)硫酸铵和硝酸铵的生成。

生成的H2SO4和HNO3与加入的NH3进行中和反应，分别生成硫酸铵和硝酸铵微粒，荷电后被捕集。此外，还可能有尚未反应的SO2和NH3，SO2与NH3反应生成硫酸铵。反应为：

该工艺能同时脱硫脱硝，具有进一步满足我国对脱硝要求的潜力；系统简单，操作方便，过程易于控制，对烟气成分和烟气量的变化具有较好的适应性和跟踪性；副产品为硫铵和硝铵混合肥，对我国目前硫资源缺乏、每年要进口硫磺制造化肥的现状有一定的吸引力，但在是否存在SO2污染物转移、脱硫后副产物捕集等问题上有待进一步讨论。另外厂耗电力也比较高[8]。

4、填充式电晕法烟气脱硫技术

填充式电晕法是近几年发展起来的一项新技术，该方法设备简单、操作简便、投资是电子束法的60%，因此成为国际上干法脱硫的研究前沿。填充式电晕法脱硫原理为：在高压电晕放电的情况下，由于电场的作用，在烟气中形成大量的非平衡态等离子体。在高能电子的碰撞下，烟气中的HO2、O2、SO2等气体分子活化、裂解或电离，产生大量氧化性强的活化基团，如： OH·、HO2 ·、O、O3、O2+、O2*等。电晕电场的存在源源不断的提供了这些离子的来源。而SO2在其中发生一系列的气体等离子体化学反应，反应过程相对复杂。总体上是在这些基团的作用下，最终使二氧化硫氧化成三氧化硫【9】。

反应途径主要如下：

其实验流程图如图1所示。反应原料气由空气和二氧化硫混合配置而成，经流量计进入反应器进行处理，在反应器前后各设置一个采样口，用大气采样器同时进行采样。采样的样品用碘量法测定其浓度。

5、荷电干式吸收剂喷射脱硫系统（CDSI）

荷电干式吸收剂喷射脱硫系统（CDSI）是美国最新专利技术，它通过在锅炉出口烟道喷入干的吸收剂（通常用熟石灰），使吸收剂与烟气中的SO2 发生反应产生颗粒物质，被后面的除尘设备除去，从而达到脱硫的目的。干式吸收剂喷射是一种传统技术，但由于存在以下两个技术问题没能得到很好的解决，因此效果不明显，工业应用价值不大。一个技术难题是反应温度与滞留时间，在通常的锅炉烟气温度（低于200℃）条件下，只能产生慢速亚硫酸盐化反应，充分反应的时间在4秒以上。而烟气的流速通常为10～15m/s，这样就需要在烟气进入除尘设备之前至少有40～60m的烟道，无论从占地面积还是烟气温度下降等方面考虑均是不现实的。另一个技术难题是即使有足够长的烟道，也很难使吸收剂悬浮在烟气中与SO2发生反应。因为粒度再小的吸收剂颗粒在进入烟道后也会重新聚集在一起形成较大的颗粒，这样反应只发生在大颗粒的表面，反应概率大大降低；并且大的吸收剂颗粒会由于自重的原因落到烟气的底部，对于传统的干式吸收剂喷射技术来说，这两个技术难题很难解决，因此脱硫效率低，很难在工业上得到应用[10]。

CDSI系统利用先进技术使这两个技术难题得到解决，从而使在通常烟气温度下的脱硫成为可能。其荷电干式吸收剂喷射系统包括一个吸收剂喷射单元 、一个吸收剂给料系统（进料控制器，料斗装置）等。吸收剂以高速流过喷射单元产生的高压静电晕充电区，使吸收剂得到强大的静电荷（通常是负电荷）。当吸收剂通过喷射单元的喷管被喷射到烟气流中时，由于吸收剂颗粒都带同一符号电荷，因而相互排斥，很快在烟气中扩散，形成均匀的悬浮状态，使每个吸收剂粒子的表面都充分暴露在烟气中，与SO2完全反应机会大大增加，从而提高了脱硫效率，而且吸收剂粒子表面的电晕还大大提高了吸收剂的活性，降低了同SO2完全反应所需的滞留时间，从而有效地提高了SO2的去除效率。工业应用结果表明：当Ca/S比为1.5左右时，系统脱硫效率可达60％～70％。

除提高吸收剂化学反应速率外，荷电干吸收剂喷射系统对小颗粒的粉尘的清除也有帮助，带电的吸收剂粒子把小颗粒吸附在自己的表面，形成较大颗粒，提高了烟气中尘粒的平均粒径，这样就提高了相应除尘设备对亚微米级颗粒的去除效率。

荷电干式吸收剂喷射脱硫系统的优点为投资小、收效大、脱硫工艺简单有效、可靠性强；整个装置占地面积小，不仅可用于新建锅炉的脱硫，而且更适合对现有锅炉的技术改造；CDSI是纯干法脱硫，不会造成二次污染，反应生成物将与烟尘一起被除尘设备除去后统一运出出厂外。其缺点是对脱硫剂要求太高，一般的石灰难以满足其使用要求，而其指定的可用石灰则售价过高，限制了其推广。

6、炉内喷钙尾部增湿烟气脱硫技术

炉内喷钙尾部增湿也作为一种常见的干法脱硫工艺而被广泛应用。虽然喷钙尾部增湿脱硫的基本工艺都是将CaCO3粉末喷入炉内，脱硫剂在高温下迅速分解产生CaO，同时与烟气中的SO2反应生成CaSO3。由于单纯炉内喷钙脱硫效率往往不高（低于20％～50％），脱硫剂利用率也较低，因此炉内喷钙还需与尾部增湿配合以提高脱硫效率。该技术已在美国 、日本、加拿大和欧洲国家得到工业应用，是一种具有广阔发展前景的脱硫技术。目前，典型的炉内喷钙尾部增湿脱硫技术有美国的炉内喷钙多级燃烧器（LIMB）技术、芬兰的炉内喷石灰石及氧化钙活化反应（LIFAC）技术、奥地利的灰循环活化（ARA）技术等，下面介绍一下LIFAC技术[11]。

LIFAC脱硫技术是由芬兰的Tampella公司和IVO公司首先开发成功并投入商业应用的该技术是将石灰石于锅炉的800℃～1150℃部位喷入，起到部分固硫作用，在尾部烟道的适当部位（一般在空气预热器与除尘器之间）装设增湿活化反应器，使炉内未反应的CaO和水反应生成Ca(OH)2，进一步吸收SO2，提高脱硫率。

LIFAC技术是将循环流化床技术引入到烟气脱硫中来，是其开创性工作，目前该技术脱硫率可达90％以上，这已在德国和奥地利电厂的商业运行中得到实现。

LIFAC技术具有占地小、系统简单、投资和运行费用相对较、无废水排放等优点，脱硫率为60％～80％；但该技术需要改动锅炉，会对锅炉的运行产生一定影响。我国南京下关电厂和绍兴钱清电厂从芬兰引进的LIFAC脱硫技术和设备目前已投入运行。

7、炉内喷钙循环流化床反应器烟气脱硫技术

炉内喷钙循环流化床反应器脱硫技术是由德国Sim-mering Graz Pauker/Lurgi GmbH公司开发的。该技术的基本原理是：在锅炉炉膛适当部位喷入石灰石，起到部分固硫作用，在尾部烟道电除尘器前装设循环流化床反应器，炉内未反应的CaO随着飞灰输送到循环流化床反应器内，在循环硫化床反应器中大颗粒CaO被其中湍流破碎，为SO2反应提供更大的表面积，从而提高了整个系统的脱硫率[12]。

该技术将循环流化床技术引入到烟气脱硫中来，是其开创性工作，目前该技术脱硫率可达90％以上，这已在德国和奥地利电厂的商业运行中得到证实。在此基础上，美国EEC(Enviromental Elements Corporation)和德国Lurgi公司进一步合作开发了一种新型烟气的脱硫装置。在该工艺中粉状的Ca(OH)2和水分别被喷入循环流化床反应器内，以此代替了炉内喷钙。在循环流化床反应器内，吸收剂被增湿活化，并且能充分的循环利用，而大颗粒吸收剂被其余粒子碰撞破碎，为脱硫反应提供更大反应表面积。

本工艺流程的脱硫效率可达95％以上，造价较低，运行费用相对不高，是一种较有前途的脱硫工艺。

8、干式循环流化床烟气脱硫技术

干式循环流化床烟气脱硫技术是20世纪80年代后期发展起来的一种新的干法烟气脱硫技术，该技术具有投资少、占地小、结构简单、易于操作，兼有高效除尘和烟气净化功能，运行费用低等优点。因而，国家电站燃烧工程技术研究中心和清华大学煤的清洁燃烧技术国家重点实验室分别对该技术的反应机理、反应过程的数学模型等进行了理论和实验研究。其工艺流程如图3示，从煤粉燃烧装置产生的实际烟气通过引风机进入反应器，再经过旋风除尘器，最后通过引风机从烟囱排出。脱硫剂为从回转窑生产的高品质石灰粉，用螺旋给粉机按给定的钙硫比连续加入。旋风除尘器除下的一部分脱硫灰经循环灰斗和螺旋给灰机进入反应器中再循环。在文丘里管中有喷水雾化装置，通过调节水量来控制反应器内温度[13]。

干式循环流化床烟气脱硫技术在烟气中SO2浓度较低的情况下尤其适用。它具备以下特点:

(1)锅炉飞灰作为循环物料，反应器内固体颗粒浓度均匀，固体内循环强烈，气固混合、接触良好，气固间传热、传质十分理想。

(2) 反应塔中由于颗粒的水分蒸发与水分吸附、固体颗粒之间的强烈接触摩擦，造成气 、固、液三相之间极大的反应活性和反应表面积，对于烟气SO2的去除有非常理想的效果 。

(3) 固体物料被反应器外的高效旋风分离器和除尘器收集，再回送至反应塔，使脱除剂 反复循环，在反应器内的停留时间延长，从而提高了脱除剂的利用率，降低了运行成本。

(4) 通过向反应器内喷水，使烟气温度降至接近水蒸汽分压下的饱和温度，提高脱硫效率。

(5) 反应器不易腐蚀、磨损。

(6) 系统中的粉煤灰对脱硫反应有催化作用。

该技术已经在国家电站燃烧工程技术研究中心和清华大学煤的清洁燃烧技术国家重点实验室分别建立了烟气循环流化床脱硫热态试验装置，为干式循环流化床烟气脱硫技术开发提供了新的理论依据与基础数据。并且2000年底，该项技术已成功应用于清华大学试验电厂的烟气脱硫工程[14]。

目前对现有的机组进行烟气脱硫技术改造方面投入了大量的精力，正在多个领域展开研究工作，其中在干法烟气脱硫方面研究较多的是循环流化床烟气脱硫技术及电子射线辐射法烟气脱硫技术，电晕法烟气脱硫技术目前研究的也较多。烟道气脱硫技术最显著改造之一是吸收器规格的增大，采用单个吸收器，据报道安装一台脱硫装置可服务于两台大型锅炉的烟气脱硫装置，以这种方式增大设备规格，大大降低了投资成本。研究与开发出一种新的烟气脱硫装置是烟气脱硫技术的发展趋势之一。其研发方向为SO2脱硫率高、可靠性强、辅助耗电低、采用单个吸收器、副产品可售或可利用，为保障这些技术要求，应该在脱硫技术的工艺、设备和材料方面进行进一步研究。

本文在资料的搜集和写作等各方面承蒙宋长友老师的悉心指导和各方面的帮助，使本论文能够顺利的完成，在此表示衷心的感谢，对魏利摈、罗胜铁等老师在资料的搜集过程中给予的帮助表示感谢，对同组的崔月、徐倩、刘立宅在资料搜集过程中的密切配合表示感谢。

[1] 叶大均，李宇红，徐旭常.高效超临界压力燃煤发电与低费用烟气净化技术.中国电力.2000，VOL33.NO.3。

[2]杜江，郭晓丹.Ca/S比小于1半干法烟气脱硫技术研究.化工进展.2004(2) 43～46

[3]胡金榜，王风东等.喷雾干燥法烟气脱硫的实验研究.环境科学.2001(8)23～26

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[10]陈亚飞.烟气脱硫技术综述.

[11]马广大等.大气污染控制工程，第一版.北京.中国环境科学出版社.1985

[12]赵毅，李守信主编.有害气体控制工程，北京，化学工业出版社，环境科学与工程出版中心.2001.8. 211～219