烟气同时脱硫和脱氮的高效方法

（一）同时脱硫脱氮的方法

烟气中可能同时存在着SO2和NOx，同时除去SO2、NO2、NO主要污染物有重要的意义。烟气同时脱硫和脱氮的方法，总的来看，根据净化系统可分为两大类：串联流程和同步流程。串联流程是将脱硫和脱氮分别在两个装置内进行，目前已采用的工艺流程如图7.15所示。烟气先进入选择性催化还原反应器内脱除NOx，再进入吸收器内再脱除SO2。由图7.15可知，串联流程可以利用现有脱硫脱氮技术进行组合，只要适当的改变操作条件就比较容易实现。但从图中也会发现，因为是脱硫和脱氮两种工艺的组合，整个流程长。因此，同步流程的研究与开发受到重视。所谓同步流程是指脱硫脱氮在一个反应器内同时完成。这样既可以节省投资，又便于操作，从化学反应的角度来看，同步脱硫脱氮是可行的，现在也有很多方法，同样分为干、湿两大类。干法有催化还原法、吸附法、电子束辐照法等；湿法有吸收氧化法、氧化吸收还原法等。现在简要介绍几种主要的方法。

图7.15　选择性催化还原脱氮与石灰石浆液吸收脱硫联合的工艺流程

（二）硫酸铜法

硫酸铜法以铅作为载体镀铜后，做成固定床反应器，含SO2和NOx废气通过反应器会发生以下反应。

首先是铜氧化：

Cu+½O2→CuO

在672K温度下，CuO与SO2反应生成CuSO4：

CuO+SO2+½O2→CuSO4

CuSO4和CuO作为催化剂，使氮氧化物被NH3还原，即：

4NH3+6NO→5N2+6H2O

8NH3+6NO2→7N2+12H2O

CuSO4失效时，可通过H2使CuSO4再生，并收回SO2：

CuSO4+2H2→Cu+SO2+H2O

该法脱硫脱氮的效率可达90%，并且可以回收SO2，工艺流程较串联流程短，如图7.16所示。

图7.16　硫酸铜法脱硫脱氮工艺流程

（三）吸收还原法

吸收还原法是用含二价铁螯合物的碳酸钠溶液吸涤烟气，主要反应为：

Na2CO3+SO2→Na2SO3+CO2

NO+Fe·EDTA→Fe·EDTA·NO(www.xing528.com)

Na2SO3+Fe·EDTA·NO→Fe·EDTA+Na2SO4+½N2

SO2和NOx经反应后生成Na2SO4，并放出N2，净化效率可达90%，但反应物的利用需进行适当处置。

（四）氧化吸收还原法

以臭氧或次氯酸作氧化剂，使NO转化为NO2；以亚硫酸盐和碳酸盐作吸收剂，吸收NO2和SO2；再经还原反应，释放出N2，并获得石膏产物。

氧化步骤：

NO+O3→NO2+O2

吸收过程：

2NO2+CaSO3+CaCO3+2H2O→Ca（NO2）2+CaSO4·2H2O+CO2

CaSO3+SO2+H2O→Ca（HSO3）2

还原反应：

Ca（HSO3）2+Ca（NO2）2+H2O→N2+2CaSO4·2H2O

该法脱硫效率可达95%，脱氮效率达90%，但工艺复杂，生成物利用处理也很困难。

（五）电子束辐照法

电子束辐照法具有同步脱硫脱氮的方法属性。该方法在新日铁烧结排烟中进行了试用，处理的烟气量为3000～10000m3/h，烟气中含SO2和NOx约0.02%，含尘浓度为40mg/m3，含氧量为15.5%，温度为150℃。试验系统如图7.17所示。

图7.17　电子束辐照法试验系统

1—旁通管　2—热交换器　3—喷雾器　4—烟气分析装置
5—喷氨管　6—反应塔　7—电子束加热器　8—电除尘器

烟气首先经喷雾器冷却到70～90℃，然后向烟气中投加氨0.6%，使烟气中NH3/SO2=2.0，NH3/NOx=1（体积比或摩尔比），进入直径为2.6m的圆筒形反应塔。在反应塔两侧各设置一台电子束加热器（750kV，60mA），以电子束照射，这时SO2生成硫酸，氮氧化物生成硝酸，再与NH3反应生成硫酸铵和硝酸铵的复盐。反应为：

HNO3+NH3→NHNO3

H2SO4+2NH3→（NH4）2SO4

当烟气温度为70℃时，SO2净化效率达95%，NOx净化效率为80%。烟气温度为90℃时，净化效率略有下降。电子束辐照法的设备费比普通的SO2和NOx的组合装置费用低一点，但电费要高10%～20%。