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华北东北等地出现轻雾或霾 河北山西有重污染燃煤烟气中的SO2和NOx是大气污染物的主要来源,给生态环境带来严重危害。近年来,由于环保要求的提高,很多燃煤锅炉都要求同时控制SO2 和NOx 的排放。若用两套装置分别脱硫催化裂化脱硝,不但占地面积大,而且投资、操作费用高,而使用脱硫催化裂化脱硝一体化工艺则结构紧凑,投资与运行费用低、效率高。脱硫催化裂化脱硝一体化技术按脱除机理的不同可分为两大类: 联合脱硫催化裂化脱硝( Combined SO2 / NOx Removal) 技术和同时脱硫催化裂化脱硝(Simultaneous SO2 / NOx Removal) 技术。联合脱硫催化裂化脱硝技术是指将单独脱硫和催化裂化脱硝技术进行整合后而形成的一体化技术,如SNRB、NFT、DESONOx、活性炭脱硫催化裂化脱硝技术等;同时脱硫催化裂化脱硝技术是指用一种反应剂(Sorbent) 在一个过程内(Step) 将烟气中的SO2和NOx同时脱除的技术,如钙基同时脱硫催化裂化脱硝技术、NOxSO、电子束法、电晕放电法等技术。
同时脱硫催化裂化脱硝技术能够在一个过程内实现烟气中SO2 和NOx的同时脱除。虽目前大多处于研究阶段,离工业应用尚有一定距离,但从发展趋势来看,该类技术具有结构紧凑、运行费用低、脱除效率高等优点,特别是已有的几种技术涵盖了从常温到高温的温度窗口,便于燃煤电厂根据锅炉自身的运行情况选择相应的技术。
活性炭脱硫催化裂化脱硝工艺的主体设备是类似于吸附塔的活性炭流化床吸附器,烟气中SO2 被氧化为SO3并溶解于水中,产生稀硫酸气溶胶,由活性炭吸附;向吸附塔中喷氨气,与NOx 在活性炭的催化还原作用下生成N2 ,实现催化裂化脱硝的目的。吸附有SO2的活性炭进入吸附器加热再生,再生出的SO2气体可以通过Clause 反应回收硫,再生后的活性炭可以反复使用。该方法脱硫率高达95 %,催化裂化脱硝率达50 %～80 %,由于可以有效地实现硫的资源化,同时脱硫催化裂化脱硝降低了烟气净化费用,故商业前景较好。
CombiNOx工艺是采用碳酸钠、碳酸钙和硫代硫酸钠作为吸收剂的一种新型湿式工艺。其原理的关键反应为:NO2 + SO32 - = NO- 2 + SO- 3 ,其中亚碳酸钠的主要作用是提供吸附氮氧化物的亚硫酸根离子;碳酸钙的作用是,一方面吸附二氧化硫,另一方面利用它微溶的性质增加亚硫酸根在吸收液中的浓度,此工艺的吸收物为硫酸钙和氨基磺酸。该工艺的氮氧化物的脱除率为90 %～95 % ,二氧化硫的脱除率为99 %。此工艺的缺点是脱除后的产物为钠和钙的硫酸盐及亚硫酸盐的混合物,这给后续处理阶段脱除物带来困难,该工艺目前仍处于实验室研究阶段。
氯酸氧化工艺, 又称Tri-NOx-NOx Sorb 工艺,是采用湿式洗涤的方法,在一套设备中同时脱除烟气中的SO2和NOx 的方法,该工艺采用氧化吸收塔和碱式吸收塔两段工艺。氧化吸收塔是采用氧化剂HClO3 来氧化NO 和SO2及有毒金属,碱式吸收塔则作为后续工艺用Na2S 及NaOH 为吸收剂,吸收残余的酸性气体,该工艺NOx 脱除率达95 %以上。另外在脱除NOx ,SO2的同时,还可以脱除有毒微量金属元素,并且与利用催化转化原理的技术相比没有催化剂中毒、失活或随使用时间的增加催化能力下降等问题。在20 世纪70 年代Teramoto 就发现次氯酸对NOx 的吸收,到了90 年代Brogren 等人也进行了填充柱的研究,到目前该工艺还处于探索阶段。
氮氧化物(NOx)是造成大气污染的主要污染源之一。通常所说的NOx有多种不同形式：N2O、NO、NO2、N2O3、N2O4和 N2O5，其中NO和NO2是重要的大气污染物，另外还有少量N2O。我国氮氧化物的排放量中70％来自于煤炭的直接燃烧，电力工业又是我国的燃煤大户，因此火力发电厂是NOx排放的主要来源之一。
燃烧区的氧浓度对各种类型的NOx生成都有很大影响。当过量空气系数α<1，燃烧区处于"贫氧燃烧"状态时，对于抑制在该区中NOx的生成量有明显效果。根据这一原理，把供给燃烧区的空气量减少到全部燃烧所需用空气量的70％左右，从而即降低了燃烧区的氧浓度也降低了燃烧区的温度水平。因此，第一级燃烧区的主要作用就是抑制NOx的生成并将燃烧过程推迟。燃烧所需的其余空气则通过燃烧器上面的燃尽风喷口送入炉膛与第一级所产生的烟气混合，完成整个燃烧过程。
在这一类催化剂中，以具有锐钛矿结构的TiO2做载体，钒作为主要活性成分的催化剂在工程中应用最为广泛，其技术发展也最为成熟。其活性温度区间在300－400℃。在这类催化剂中通常还加入WO3和/或MoO3，其主要作用是增加催化剂的活性和增加热稳定性，防止锐钛矿的烧结和比表面积的丧失。另外WO3和MoO3的加入能和SO3竞争TiO2表面的碱性位，并代替它，从而限制其硫酸盐化。在催化剂的制备过程中还加入玻璃丝、玻璃粉、硅胶等以增加强度、减少开裂，并加聚乙烯、淀粉、石腊等有机化合物作为成型粘结剂[5]。
在燃煤锅炉中，通常采用竖直放置的SCR反应器，烟气自上而下通过催化剂床层。在反应器内通常布置多层催化剂。在反应器中还要布置吹灰装置以移除催化剂表面上沉积的颗粒物。对于燃煤锅炉而言，其蜂窝状催化剂的孔道间距为7-9mm，对燃气锅炉为3-4mm，减少孔道间距可以增加单位体积催化剂的表面积但是同时增加了孔道堵塞的可能性。因此在设计中通常综合考虑以上两种因素进行。为保证稳定均匀的烟气流率并便于吹灰装置工作，在催化剂床层的上方，通常布有旋转风板和流动矫正栅格。
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16日至17日，华北中南部、黄淮、陕西关中等地空气污染扩散气象条件较差，霾天气逐渐发展，有轻至中度霾，河北中南部、河南北部、陕西关中等地有重度霾，最强时段出现在16日夜间至17日，部分地区伴有大雾，局地能见度不足200米；17日夜间起，霾自北向南逐渐减弱或消散，19日上述地区霾天气过程结束。
