煤炭富含碳、氮、氧、硫等多種元素，一經(jīng)燃燒，就會(huì)生成CO、CO2、NO、S02等有害氣體，同時(shí)伴有礦物質(zhì)微粒雜質(zhì)形成的煙塵。我國(guó)目前的電力的近80%來(lái)自火力發(fā)電，其原料就是煤炭，在火電廠的專用鍋爐中，燃煤溫度可以達(dá)到1200℃以上，大量的有害氣體通過(guò)煙囪排到大氣中，污染周邊環(huán)境，致使呼吸道疾病增加，農(nóng)業(yè)減產(chǎn)，各種工業(yè)民用設(shè)施用品遭到酸雨腐蝕。NO、S02是產(chǎn)生酸雨的主要原因，我國(guó)的酸雨污染以硫酸，哨酸復(fù)合型為主要特征，煙氣脫硫脫硝技術(shù)是自動(dòng)化程度高，管理簡(jiǎn)便的脫硫脫硝技術(shù)，現(xiàn)階段，該技術(shù)是有效控制SO2、NO等有害氣體的最好辦法，其方法分作：干法、濕法、生物法、活性炭再生法等。
1 煙氣治理方法
火電廠排放的有害氣體與煙氣是相伴的，清理火電廠煙氣，清除微粒雜質(zhì)污染，是為了充分發(fā)揮煙氣脫硫脫硝技術(shù)的應(yīng)用。使用除塵器對(duì)微粒雜質(zhì)進(jìn)行處理。該方法主要是機(jī)械除塵、靜電除塵、布袋除塵及濕式電除塵等。
機(jī)械除塵，是通過(guò)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生離心力，吸附高溫環(huán)境中漂流的塵埃物。成本低、自動(dòng)化程度低，多適用于小型火電廠。其缺點(diǎn)是無(wú)法吸附直徑小于10?m的微粒雜質(zhì)，因此，機(jī)械除塵只是初級(jí)除塵。
靜電吸塵，是利用靜電吸附原理，在高溫高壓的鍋爐管道中，將帶有不同正負(fù)電荷的SiO、A12O3等粉塵，通過(guò)靜電場(chǎng)的吸附作用，達(dá)到捕捉微粒雜質(zhì)的目的。該方法可以吸附直徑10?m以下的灰塵，成本不算太高，多用于大中型鍋爐設(shè)施。
布袋除塵是另一種高效的除塵方法，是使用無(wú)紡布、針刺氈等材料做成的布袋，對(duì)微粒雜質(zhì)進(jìn)行過(guò)濾吸收，除塵率可以達(dá)到99.9%以上，是目前使用最為廣泛的方法。其缺點(diǎn)是布袋受腐蝕、高溫、水汽等影響較大，其使用的效率與方便性受到限制。
濕式電除塵，前面幾種方法雖然有良好的除塵效果，但是都屬于初級(jí)水平，不能達(dá)到精細(xì)化的除塵效果。在空氣質(zhì)量要求較高的地區(qū)，在脫硫系統(tǒng)后加裝濕式電除塵器，其原理與靜電除塵一樣，具體的方式是用水沖代替了震動(dòng)，通過(guò)三級(jí)加裝，可以有效消除PM2.5以下的微塵。
2 脫硫脫硝技術(shù)綜述
自上世紀(jì)60年代，發(fā)達(dá)國(guó)家開(kāi)始研究脫硫脫硝，在70年代形成了比較成熟的脫硫脫硝技術(shù)，并逐漸推廣開(kāi)來(lái)。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，脫硫脫硝技術(shù)主要有干法、濕法、生物法、活性炭再生法等。在此做一個(gè)比較詳細(xì)的論述。
2.1 干法脫硫脫硝技術(shù)
干法主要有脈沖電暈同步脫硫脫硝技術(shù)、電子束輻照煙氣脫硫脫硝技術(shù)，主要優(yōu)點(diǎn)是投資較低，流程簡(jiǎn)單，無(wú)廢棄物。
(1)脈沖電暈同步脫硫脫硝技術(shù)
該技術(shù)與上世紀(jì)80年代被提出，其基本原理是：利用電暈放電產(chǎn)生高能電子，激活煙氣中的H2O、O2等分子，使其發(fā)生裂解或電離，生成具有強(qiáng)氧化性的O-、OH-等自由基，與SO和NO等發(fā)生催化氧化反應(yīng)，生成SO4和NO3或相應(yīng)的酸，然后加入氨等化學(xué)原料，得到銨鹽，最終沉降下來(lái)。該技術(shù)成本低，無(wú)二次污染，需要注意的是磁脈沖調(diào)制、脈沖電源Tes La變壓器諧振充電等技術(shù)的匹配問(wèn)題;煙氣中飛灰，水蒸氣等各種成分對(duì)脫除反應(yīng)的影響問(wèn)題。解決好這兩方面的問(wèn)題，才可以大范圍使用。
(2)電子束輻照煙氣脫硫脫硝技術(shù)
該技術(shù)是物理與化學(xué)原理相結(jié)合的脫硫脫硝技術(shù)。其工作原理是：安置電子加速器，用電子束撞擊煙氣中的NO和S0，將其氧化成N02和SO3，再與水蒸氣反應(yīng)，生成霧狀的硝酸和硫酸，然后加入氨氣，生成硝銨和硫銨，加以收集利用，最終達(dá)到脫硫脫硝的效果。該技術(shù)投資與運(yùn)行成本低。
(3)其它干法技術(shù)
近年來(lái)，干法煙氣脫硫脫硝技術(shù)在不斷發(fā)展，新出現(xiàn)了一些技術(shù)，例如：活性焦吸附法、NH3/VO一TiOz法、流光放電等離子體法、電催化氧化法等?？傊?，干法煙氣脫硫脫銷技術(shù)依據(jù)同樣的原理，使用不同的催化介質(zhì)，派生出眾多的新式方法，具有廣闊的發(fā)展前景，但是，這些技術(shù)要從實(shí)驗(yàn)階段進(jìn)入到工業(yè)化生產(chǎn)階段，還存在若干問(wèn)題亟待解決。
2.2 濕法脫硫脫硝技術(shù)
濕法主要有鈣基吸收劑催化氧化煙氣脫硫脫硝法、KMnO4―NaOH溶液脫硫脫硝法、酸性NaCI02溶液脫硫脫硝法、臭氧氧化結(jié)合化學(xué)吸收脫硫脫硝法等，其主要優(yōu)點(diǎn)是脫硫脫硝效率高，粉塵對(duì)外界的影響小。
(1)鈣基吸收劑催化氧化煙氣脫硫脫硝法
該技術(shù)是利用Ca(OH)2與SO根和NO根可以在常溫下發(fā)生反應(yīng)的原理，在傳統(tǒng)的石灰石―石膏法中，用Ca(OH)2替代石灰石，作為吸收劑和反應(yīng)物，利用OH根的氧化性，催化NO根，達(dá)到同時(shí)實(shí)現(xiàn)脫硫脫硝的目的。該技術(shù)使用方便，原料成本低廉，方便設(shè)備升級(jí)換代，唯一的問(wèn)題是脫硝率比較低，需要加入高活性的添加劑。
KMnO4―NaOH溶液脫硫脫硝法，是在此基礎(chǔ)上，使用KMnO4作為高活性的添加劑，提高脫硝率的方法。
(2)酸性NaC102溶液脫硫脫硝法
該項(xiàng)技術(shù)在上世紀(jì)70年代就有初步研究，其原理是：利用高濃度NaCIO2和NaOH溶液，對(duì)煙氣中的NO根和SO根進(jìn)行氧化吸收，最終達(dá)到脫硫脫硝的目的。其優(yōu)點(diǎn)是脫硫脫硝的效率高，無(wú)結(jié)垢，投資成本與維護(hù)費(fèi)用低等。
(3)臭氧氧化結(jié)合化學(xué)吸收脫硫脫硝法
O3具有高氧化性，其氧化能力來(lái)自臭氧的自由基，在脫硫脫硝的技術(shù)應(yīng)用中，利用臭氧的自由基把NO根氧化為高價(jià)態(tài)的氨氧化物，輸送到在洗滌塔內(nèi)，把氮氧化物與二氧化硫轉(zhuǎn)化為溶于水的物質(zhì)，達(dá)到脫除的目的。結(jié)合尾部濕法洗滌裝置，可以同時(shí)對(duì)SO根和NO根進(jìn)行脫除，脫硫效率幾近100%，脫硝率可達(dá)到85%以上。
2.3 生物脫硫脫硝法
生物脫硫脫硝法是利用自然界的嗜硫菌、嗜硝菌對(duì)硫離子、硝離子的吞噬性，通過(guò)生物降解方式，達(dá)到脫硫脫硝的目的。嗜硫菌、嗜硝菌本身就喜歡生活在高溫高濕的環(huán)境中，上世紀(jì)80年代，我國(guó)科技人員利用輕質(zhì)陶粒生物滴濾塔，模擬出了生物脫硫脫硝的試驗(yàn)狀態(tài)。經(jīng)研究表明，該技術(shù)一旦使用，具有脫硫脫硝效率高、設(shè)備簡(jiǎn)單、投資及運(yùn)行費(fèi)用低、操作維護(hù)簡(jiǎn)單、無(wú)污染等優(yōu)點(diǎn)，是很好的研究發(fā)展方向。
2.4 活性炭再生法
活性炭材料復(fù)雜的微孔結(jié)構(gòu)構(gòu)成了活性位，吸附在活性位上的氧形成了富氧官能團(tuán)。活性炭在脫硫脫硝中的物理吸附是指活性炭微孔吸附;化學(xué)吸附是富氧官能團(tuán)的化學(xué)反應(yīng)結(jié)果。
當(dāng)沒(méi)有水蒸汽和氧離子存在時(shí)，主要發(fā)生物理吸附，吸附量較小;當(dāng)煙氣中富含水蒸汽和氧離子時(shí)，主要發(fā)生化學(xué)吸附。其反應(yīng)速度取決于活性炭中SO2的吸附量。當(dāng)煙氣中SO2的濃度比較高時(shí)，活性炭?jī)?nèi)進(jìn)行的是SO2脫除反應(yīng)，當(dāng)煙氣中SO2的濃度較低時(shí)，主要是NH根的催化還原法，NO根的脫除反應(yīng)占主導(dǎo)地位?；钚蕴吭偕侵府?dāng)活性炭在高溫水蒸氣狀態(tài)中，活性炭中的C元素可以將H2SO4還原成SO2，從而可以增加活性炭中SO2的吸附量，繼而提高反應(yīng)速度。
3 結(jié)論
隨著國(guó)家對(duì)環(huán)保要求的提高，脫硫脫硝技術(shù)成為治理大氣污染的研究重點(diǎn)，開(kāi)發(fā)出效果明顯、經(jīng)濟(jì)實(shí)用的脫硫脫硝技術(shù)是科研工作者的努力方向。
1 煙氣治理方法
火電廠排放的有害氣體與煙氣是相伴的，清理火電廠煙氣，清除微粒雜質(zhì)污染，是為了充分發(fā)揮煙氣脫硫脫硝技術(shù)的應(yīng)用。使用除塵器對(duì)微粒雜質(zhì)進(jìn)行處理。該方法主要是機(jī)械除塵、靜電除塵、布袋除塵及濕式電除塵等。
機(jī)械除塵，是通過(guò)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生離心力，吸附高溫環(huán)境中漂流的塵埃物。成本低、自動(dòng)化程度低，多適用于小型火電廠。其缺點(diǎn)是無(wú)法吸附直徑小于10?m的微粒雜質(zhì)，因此，機(jī)械除塵只是初級(jí)除塵。
靜電吸塵，是利用靜電吸附原理，在高溫高壓的鍋爐管道中，將帶有不同正負(fù)電荷的SiO、A12O3等粉塵，通過(guò)靜電場(chǎng)的吸附作用，達(dá)到捕捉微粒雜質(zhì)的目的。該方法可以吸附直徑10?m以下的灰塵，成本不算太高，多用于大中型鍋爐設(shè)施。
布袋除塵是另一種高效的除塵方法，是使用無(wú)紡布、針刺氈等材料做成的布袋，對(duì)微粒雜質(zhì)進(jìn)行過(guò)濾吸收，除塵率可以達(dá)到99.9%以上，是目前使用最為廣泛的方法。其缺點(diǎn)是布袋受腐蝕、高溫、水汽等影響較大，其使用的效率與方便性受到限制。
濕式電除塵，前面幾種方法雖然有良好的除塵效果，但是都屬于初級(jí)水平，不能達(dá)到精細(xì)化的除塵效果。在空氣質(zhì)量要求較高的地區(qū)，在脫硫系統(tǒng)后加裝濕式電除塵器，其原理與靜電除塵一樣，具體的方式是用水沖代替了震動(dòng)，通過(guò)三級(jí)加裝，可以有效消除PM2.5以下的微塵。
2 脫硫脫硝技術(shù)綜述
自上世紀(jì)60年代，發(fā)達(dá)國(guó)家開(kāi)始研究脫硫脫硝，在70年代形成了比較成熟的脫硫脫硝技術(shù)，并逐漸推廣開(kāi)來(lái)。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，脫硫脫硝技術(shù)主要有干法、濕法、生物法、活性炭再生法等。在此做一個(gè)比較詳細(xì)的論述。
2.1 干法脫硫脫硝技術(shù)
干法主要有脈沖電暈同步脫硫脫硝技術(shù)、電子束輻照煙氣脫硫脫硝技術(shù)，主要優(yōu)點(diǎn)是投資較低，流程簡(jiǎn)單，無(wú)廢棄物。
(1)脈沖電暈同步脫硫脫硝技術(shù)
該技術(shù)與上世紀(jì)80年代被提出，其基本原理是：利用電暈放電產(chǎn)生高能電子，激活煙氣中的H2O、O2等分子，使其發(fā)生裂解或電離，生成具有強(qiáng)氧化性的O-、OH-等自由基，與SO和NO等發(fā)生催化氧化反應(yīng)，生成SO4和NO3或相應(yīng)的酸，然后加入氨等化學(xué)原料，得到銨鹽，最終沉降下來(lái)。該技術(shù)成本低，無(wú)二次污染，需要注意的是磁脈沖調(diào)制、脈沖電源Tes La變壓器諧振充電等技術(shù)的匹配問(wèn)題;煙氣中飛灰，水蒸氣等各種成分對(duì)脫除反應(yīng)的影響問(wèn)題。解決好這兩方面的問(wèn)題，才可以大范圍使用。
(2)電子束輻照煙氣脫硫脫硝技術(shù)
該技術(shù)是物理與化學(xué)原理相結(jié)合的脫硫脫硝技術(shù)。其工作原理是：安置電子加速器，用電子束撞擊煙氣中的NO和S0，將其氧化成N02和SO3，再與水蒸氣反應(yīng)，生成霧狀的硝酸和硫酸，然后加入氨氣，生成硝銨和硫銨，加以收集利用，最終達(dá)到脫硫脫硝的效果。該技術(shù)投資與運(yùn)行成本低。
(3)其它干法技術(shù)
近年來(lái)，干法煙氣脫硫脫硝技術(shù)在不斷發(fā)展，新出現(xiàn)了一些技術(shù)，例如：活性焦吸附法、NH3/VO一TiOz法、流光放電等離子體法、電催化氧化法等?？傊?，干法煙氣脫硫脫銷技術(shù)依據(jù)同樣的原理，使用不同的催化介質(zhì)，派生出眾多的新式方法，具有廣闊的發(fā)展前景，但是，這些技術(shù)要從實(shí)驗(yàn)階段進(jìn)入到工業(yè)化生產(chǎn)階段，還存在若干問(wèn)題亟待解決。
2.2 濕法脫硫脫硝技術(shù)
濕法主要有鈣基吸收劑催化氧化煙氣脫硫脫硝法、KMnO4―NaOH溶液脫硫脫硝法、酸性NaCI02溶液脫硫脫硝法、臭氧氧化結(jié)合化學(xué)吸收脫硫脫硝法等，其主要優(yōu)點(diǎn)是脫硫脫硝效率高，粉塵對(duì)外界的影響小。
(1)鈣基吸收劑催化氧化煙氣脫硫脫硝法
該技術(shù)是利用Ca(OH)2與SO根和NO根可以在常溫下發(fā)生反應(yīng)的原理，在傳統(tǒng)的石灰石―石膏法中，用Ca(OH)2替代石灰石，作為吸收劑和反應(yīng)物，利用OH根的氧化性，催化NO根，達(dá)到同時(shí)實(shí)現(xiàn)脫硫脫硝的目的。該技術(shù)使用方便，原料成本低廉，方便設(shè)備升級(jí)換代，唯一的問(wèn)題是脫硝率比較低，需要加入高活性的添加劑。
KMnO4―NaOH溶液脫硫脫硝法，是在此基礎(chǔ)上，使用KMnO4作為高活性的添加劑，提高脫硝率的方法。
(2)酸性NaC102溶液脫硫脫硝法
該項(xiàng)技術(shù)在上世紀(jì)70年代就有初步研究，其原理是：利用高濃度NaCIO2和NaOH溶液，對(duì)煙氣中的NO根和SO根進(jìn)行氧化吸收，最終達(dá)到脫硫脫硝的目的。其優(yōu)點(diǎn)是脫硫脫硝的效率高，無(wú)結(jié)垢，投資成本與維護(hù)費(fèi)用低等。
(3)臭氧氧化結(jié)合化學(xué)吸收脫硫脫硝法
O3具有高氧化性，其氧化能力來(lái)自臭氧的自由基，在脫硫脫硝的技術(shù)應(yīng)用中，利用臭氧的自由基把NO根氧化為高價(jià)態(tài)的氨氧化物，輸送到在洗滌塔內(nèi)，把氮氧化物與二氧化硫轉(zhuǎn)化為溶于水的物質(zhì)，達(dá)到脫除的目的。結(jié)合尾部濕法洗滌裝置，可以同時(shí)對(duì)SO根和NO根進(jìn)行脫除，脫硫效率幾近100%，脫硝率可達(dá)到85%以上。
2.3 生物脫硫脫硝法
生物脫硫脫硝法是利用自然界的嗜硫菌、嗜硝菌對(duì)硫離子、硝離子的吞噬性，通過(guò)生物降解方式，達(dá)到脫硫脫硝的目的。嗜硫菌、嗜硝菌本身就喜歡生活在高溫高濕的環(huán)境中，上世紀(jì)80年代，我國(guó)科技人員利用輕質(zhì)陶粒生物滴濾塔，模擬出了生物脫硫脫硝的試驗(yàn)狀態(tài)。經(jīng)研究表明，該技術(shù)一旦使用，具有脫硫脫硝效率高、設(shè)備簡(jiǎn)單、投資及運(yùn)行費(fèi)用低、操作維護(hù)簡(jiǎn)單、無(wú)污染等優(yōu)點(diǎn)，是很好的研究發(fā)展方向。
2.4 活性炭再生法
活性炭材料復(fù)雜的微孔結(jié)構(gòu)構(gòu)成了活性位，吸附在活性位上的氧形成了富氧官能團(tuán)。活性炭在脫硫脫硝中的物理吸附是指活性炭微孔吸附;化學(xué)吸附是富氧官能團(tuán)的化學(xué)反應(yīng)結(jié)果。
當(dāng)沒(méi)有水蒸汽和氧離子存在時(shí)，主要發(fā)生物理吸附，吸附量較小;當(dāng)煙氣中富含水蒸汽和氧離子時(shí)，主要發(fā)生化學(xué)吸附。其反應(yīng)速度取決于活性炭中SO2的吸附量。當(dāng)煙氣中SO2的濃度比較高時(shí)，活性炭?jī)?nèi)進(jìn)行的是SO2脫除反應(yīng)，當(dāng)煙氣中SO2的濃度較低時(shí)，主要是NH根的催化還原法，NO根的脫除反應(yīng)占主導(dǎo)地位?；钚蕴吭偕侵府?dāng)活性炭在高溫水蒸氣狀態(tài)中，活性炭中的C元素可以將H2SO4還原成SO2，從而可以增加活性炭中SO2的吸附量，繼而提高反應(yīng)速度。
3 結(jié)論
隨著國(guó)家對(duì)環(huán)保要求的提高，脫硫脫硝技術(shù)成為治理大氣污染的研究重點(diǎn)，開(kāi)發(fā)出效果明顯、經(jīng)濟(jì)實(shí)用的脫硫脫硝技術(shù)是科研工作者的努力方向。