燒結機、鍋爐、水泥煅燒窯爐等燃煤設備在生產運行中排放大量含有SO2和NOx的煙氣,已成為大氣環境污染的主要來源,其有效的解決辦法就是應用煙氣脫硫和脫硝噴槍技術進行煙氣治理。
在煙氣脫硫方面,國內外廣泛采用基于石灰石為原料的石灰石-石膏法,工藝設備已相當成熟,但其產生新的CO2氣體和石膏廢渣問題亟待解決。為解決這一問題,以氨為原料的氨法脫硫路線被提出,該技術可將SO2轉換為高效化肥———硫酸銨,但該方法還未成熟,在實踐中暴露了嚴重的氨逃逸和氣溶膠等二次污染問題。
在煙氣脫硝噴槍方面,目前普遍采用的是基于氨為原料的選擇性催化還原法,簡稱SCR(SelectiveCatalyticReduction)。其將NOx轉化為無用但無害的N2和H2O,但是高昂的原料和催化劑成本使企業望而卻步,同時產生氣溶膠等二次污染問題也初步顯現。由此看來,煙氣脫硫和煙氣脫硝技術,都存在難點有待解決,須引起各方的重視。
氨法脫硫:重視二次污染問題,氨法脫硫與其他脫硫技術相比,原料的揮發性很大,存在著原料氨逃逸和氣溶膠的二次污染問題。據調查,目前國內的氨法煙氣脫硫裝置的二次污染問題十分普遍,主要表現在以下幾個方面:
一是存在“假脫硫”。“假脫硫”是指其數據并不能代表真實的脫硫結果。這是因為脫硫反應在CEMS(煙氣檢測儀)而不是在所謂的脫硫塔中發生。
二是氨逃逸現象普遍。理論上,氨和SO2在氣相中是很難發生反應的。為了打破平衡,有效的方法是將亞硫銨氧化為硫酸銨,從而可降低煙氣中的氨含量。但是,目前國內多數氨法脫硫技術并不重視氧化問題,甚至沒有配備氧化裝置。
三是氣溶膠現象普遍。氨法脫硫的氣溶膠是西方國家放棄該技術的主要原因。過去國內認為氨和SO2在氣相的氣溶膠反應具有可逆性,因此不會發生,但在脫硫實踐中氣溶膠現象明顯。為此有關企業重新認識了這個問題,找到了真正的原因和解決的辦法。
氨法脫硝:慎重考慮
隨著環保要求的日益嚴格,煙氣脫硫也逐漸受到關注。筆者認為,煙氣脫硝工程大面積實施計劃須慎重考慮,目前我國在這方面還缺乏足夠和系統的認識。
目前煙氣脫硝公認的有效技術是SCR(選擇性催化還原法)。一般脫除1噸NO需要約0.5噸合成氨,且催化劑壽命僅為2年,成本和消耗較高,因此業界呼吁國家仿照煙氣脫硫給予脫硝電價補貼。但是,在脫硝的同時也會產生新的二次環境問題,即氣溶膠問題,同時催化劑本身也進一步加劇了氣溶膠反應。
實際上,煙氣脫硝效率并不高,一般在70%左右,也就是控制NO過量,以便全部將NH3消耗。但是,NH3是在脫硝反應器的上游煙道中加入的,氣溶膠反應早于脫硝反應。而且為了確保脫硝效率,反應器出口的氨含量控制在小于3ppmv的水平,必然會發生氣溶膠反應。
當前將SCR(或SNCR,選擇性非催化還原法)技術應用于煙氣凈化須慎重考慮,尤其是在高硫煤情況下。美國在本世紀初已經注意到這個問題的嚴重性,投入較大的力量研究此問題。
加強科學研究解決技術難題
煙氣脫硫和脫硝技術在科學原理上已經成熟,但存在副作用和研究不足的問題,因此加強該領域的科學研究是十分緊迫和必要的。解決目前脫硫和脫硝技術難題的主要對策有:
加強監測技術的科學化和規范化管理。建議采用化學計量學原理,由地方環保部門對脫硫原料和產品進行統一管理,根據進出量對脫硫裝置的真實脫硫效果進行核準。取消旁路煙道設計,以避免“偷漏排”現象。設置旁路煙道降低了脫硫技術要求,也增加了投資和故障率,不利于保證脫硫效率。
對氨法脫硝技術慎重考慮。當前氨法脫硫技術還處在發展過程中,企業要尤其注意分辨“假脫硫”技術,不要只看CEMS數據,要根據物料平衡原理來核算真實的脫硫數據。對于煙氣脫硝的SCR技術,國內要慎重應用,避免因盲目應用帶來二次環境問題。
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