燃煤電廠煙氣中排放的SO2和氮氧化物是酸雨和光化學煙霧的最主要污染物。隨著我國十二五規劃對大氣污染物減排目標的提出，煙氣脫硫脫硝技術要求更高的效率和更低的能耗。本文介紹了國內外燃煤電廠常用的煙氣脫硫脫硝技術，分析其特點，比較了不同的技術。指出煙氣同時脫硫脫硝技術是最具應用前景的煙氣凈化技術，并提出相應建議。

1.前言

煤在我國能源結構占有率超過70%，這種情況長期不變。燃煤產生SO2和NOx等一系列大氣污染物，引起酸雨和光化學煙霧等環境問題。

火力發電廠的煤炭燃燒量在我國工業煤炭消耗量中占有很大的比重，造成的污染非常嚴重。據統計，2010年火力發電廠產生的SO2和NOx分別占我國SO2和NOx總排放量的52.8%和65.1%。國家環保十二五規劃重點工作部門分工方案指出，繼續推進電力行業污染減排，新建燃煤機組應同步建設脫硫脫硝設施。

對于未安裝脫硫設施的現役燃煤機組要加快淘汰或者建設脫硫設施，并且加快燃煤機組低氮燃燒技術改造和煙氣脫硝設施建設。因此，對火電廠煙氣脫硫脫硝技術進行深入研究是十分有必要的。

所以我國現有的大部分火電廠都安裝有配套的脫硫設施，而缺少相應的脫硝設施。為了使火力發電廠的煙霧符合排放標準，必須改造現有的火力發電廠。最簡單的方法是在脫硫設施后端安裝一定的脫硝裝置，構成煙霧分別脫硫脫硝系統。但是，這種方法成本高，系統雜亂，運行費用高，管理困難。于是研發出了煙氣同時脫硫脫硝技術。

煙氣同時脫硫脫硝技術是指同一套設備內同時清除煙氣中的SO2和NOx。這種方法不僅節用地，而且投資低，是目前最有發展前景的脫硫脫硝技術。本文重點介紹了幾種煙氣同時脫硫脫硝技術，分析其優劣。

2.煙氣分別脫硫脫硝技術

煙氣分別脫硫脫硝技術是目前世界上應用最廣泛、技術相對成熟的脫硫脫硝技術。

對于控制燃煤電廠煙氣SO2的方法中，有燃燒前燃燒中和燃燒后三種，而廣泛使用并且技術成熟，運行穩定，脫硫效率高的是煙氣脫硫（FGD）。煙氣脫硫技術在發展了幾十年后，已經形成了幾百種工藝，不同的工藝都具有特定的有點，但是也相應的存在一定的缺陷。目前，我國最廣泛應用的是石灰石石膏法，占我國建設煙氣脫硫機組的90%。

該方法不使用昂貴的催化劑，一次投資低，但反應溫度過高，能耗大，脫硝效率僅為30%~50%，適用于舊單元的改造，對NOx排放要求低的地區。SCR是目前世界上應用最廣泛、技術最成熟的煙霧脫硝技術。中國環境保護部于2010年1月發布《火力發電廠氮氧化物防治技術政策》，其中規定新建、改建、擴建的燃煤機組，在去除氮氧化物時應選擇SCR法。

SCR技術由美國Eegelhard公司開發，在1970年代末和80年代初首先在日本發展，由于脫硫效率高，很快就在世界范圍內普及應用。SCR煙氣脫硝技術在300~400℃的條件下，在特定催化劑的作用下，在煙氣中加入一定量的NH3，與煙氣中的NOx在催化劑中發生氧化還原反應，NOx成為無毒無害的N2排放煙氣。

目前市場上應用最廣泛的是石灰石膏法脫硫-選擇性催化還原脫硝技術。該方法具有較高的除污效率，其中脫硫率可達90%，脫硝率可達80%。但是該方法工藝流程復雜，投資運行費用高，容易造成管道的堵塞，并且副產物資源化利用空間較小。因此，開發技術和設備簡單，經濟性能優良，需要副產品資源化利用的脫硫脫硝技術。

3.煙氣同時脫硫脫硝技術

煙氣同時脫硫脫硝技術又稱煙氣脫硫脫硝一體化技術。該方法可在同一反應塔內同時去除兩種以上污染物，工藝流程簡單，減少反應裝置占地面積，同時降低一次投資費用。煙氣同時脫硫脫硝技術目前是全球研究的熱點，但大部分仍處于實驗室研究階段，尚未實現大規模工業化應用。

煙氣同時脫硫脫硝技術主要有等離子法、液體吸收法、固體吸附法等。

3.1等離子法

3.1.1電子束輻射技術(EBA法)

電子束輻射技術利用能量約800keV~1MeV的高能量電子束照射煙霧，使煙霧中O2、N2、H2O等分子生成強氧化性活性物質，將SO2和NOx氧化成硫酸和硝酸后，進一步與噴入煙霧中的NH3反應生成相應的鹽。

EBA法最早于1970年代在日本開發，現在建成的各種裝置有30多個，其中工業化應用的裝置只有5個。我國對該技術的研發始于1980年代，1997年在成都熱電廠建設了3.0×105m3/h的示范裝置，其次在杭州，北京分別建設了相應的商業裝置和高技術產業化示范工程。

日本、德國等部分發達國家已有比較成熟的示范工廠，其運行結果表明，電子束系統除SO2的總效率超過95%，NOx除去率也達到80%。然而，成都的示范裝置脫硫率約為80%，脫硝率約為20%。如何有效提高工業應用電子束氨法的脫硫脫硝效率還需進一步研究。

電子束輻射技術對SO2和NOx的去除率高，系統簡單，過程易于控制，生成的副產品NH4NO3和(NH4)2SO4處理后可作為化學肥料被資源化利用。但是，EBA法裝置的核心部件是高壓直流電源和電子加速器，中國現階段無法設計制造可靠性高的電子加速器，現在使用的電子加速器大多是從海外高價購買的。這也大大限制了電子束氨法在國內的發展。

該方法還需要考慮隔離x射線產生的輻射，防止對人體造成危害，污染環境，同時也需要考慮液氨的貯藏，防止泄漏，產生的副產品多為氣溶膠形式，難以收集。因此，將其推廣到工業化需要很多技術。

3.1.2脈沖電暈法(PPCP法)

1986年，Masuda和Mizuno根據電子束氨法開發了脈沖電暈法。與電子束氨法不同的是，電子束氨法的高能電子通過陰極電子發射和外電場加速獲得，脈沖電暈法則利用脈沖高壓電源放電本身產生高能電子。

國外已有脈沖電暈法脫硫脫硝的中試裝置，其中韓國建造的工業中試裝置煙氣處理量為2000m3/h，其脫硫脫硝效率分別為95%和85%。我國有研究人員對處理量為12000~20000m3/h的中試裝置進行試驗后，發現在低能耗條件下，SO2和NOx的去除率可達85%和50%以上。

脈沖電暈法不需要電子加速器，也不需要屏蔽放射線，降低了能源消耗和成本。這種方法有很多優點，但發展時間短，還不成熟，需要解決很多問題。

3.2液體吸收法

3.2.1氯酸/氯酸鈉氧化法

氯酸/氯酸鈉氧化法分為氧化和吸收兩種。第一段為氯酸/氯酸鈉氧化SO2和NOx使其成為相應的酸，第二段為Na2S和NaOH吸收氧化塔產生的酸性氣體。

氯酸/氯酸鈉氧化法具有很高的脫硫脫硝效率，分別可達98%和95%，同時可在一定程度上去除部分有毒金屬。但是在由于在氧化塔中存在大量的酸液和酸性氣體，設備容易遭到腐蝕。這增加了設備維護的費用。同時，選擇吸收液吸收廢氣，成本非常高。另外，在實際運行中必須嚴格控制液氣比。否則，吸收不完全或吸收液的浪費等。

3.2.2絡合物吸收法

從1986年開始，研究人員發現部分金屬聚合物能夠與溶解的NOx迅速反應。據此研發出了一種網絡合物吸收法，用于煙氣同時脫硫脫硝技術。

該技術一般在堿性或中性溶液中加入Fe2+形成絡合物，該絡合物吸收NOx，形成亞硝酰亞鐵絡合物，進一步溶解的SO2，O2反應形成其他形式的絡合物[21]。有研究者采用6%氧化鎂增強石灰和Fe(Ⅱ)EDTA作為吸收液用于煙氣脫硫脫硝，實驗結果表明脫硫率和脫硝率分別可到99%和60%以上。

這種方法可以得到很高的脫硫脫硝效率，但由于吸收液的再生困難，容易損失，成本大幅度提高，阻礙了進一步的普及。

3.3固體吸附催化法

金屬氧化物催化法屬于干法催化同時脫硫脫硝技術。該方法是將金屬氧化物制成相應的催化劑，使其具有相應的脫硫脫硝性能。目前投入研究的金屬氧化物催化劑有CuO/Al2O3、V2O5/TiO2、SnO2-TiO2等。

研究表明，CuO在γ-Al2O3載體上制備的催化劑可以在300~450℃下吸附催化氧化煙中的SO2，同時轉化為硫酸鹽，活性組分CuO和生成的產物CuSO4對選擇性催化還原煙中的NOx具有很高的催化活性，可以使煙中的NOx和噴射的NH3反應生成N2。謝國勇等采用等體積浸泡法制作的CuO/Al2O3在300~500℃下具有95%的脫硫率和90%的脫硝率。