摘要：本文通过对燃煤电厂烟气脱硫脱硝一体化技术进行研究，在此基础上对多种理论知识在实际应用中的问题进行分析，从而得出烟气脱硫脱硝一体化技术发展趋势，为人们在现实使用中提出有用的指导意见。
关键词：燃煤电厂；烟气脱硫脱硝；一体化技术；发展趋势
引 言
因为煤炭的燃烧原因所释放出来的二氧化硫达到了其总量85%，氮氧化物占到了60%，因为他们引发的酸雨占据到了总量的82%。依据相关探究结论可得：中国每年因为二氧化硫直接、间接导致的经济方面的损失大约是亿万元，目前，中国每年因为酸雨污染的问题导致的经济方面的损失大约是5000亿元，而其中涵盖的氮氧化物导致的经济方面的损失更是达到了1100亿元。
1 传统的脱硫脱硝传统技术
传统的脱硫、脱硝技术是在我国使用普遍的技术，相对而言较为成熟，Wet-FGD+SCR/SNCR的方法主要是利用脱硫烟气湿法和选择性硝化恢复工作来实现的，两者工作是相互联系的。其中烟气脱硫湿法的主要工作原理为利用石灰、石灰石对于二氧化硫的固定作用，来使得烟气中的二氧化硫明显降低，可除去90%以上的二氧化硫。但是其缺点就在于大量的石灰石、石灰的使用增大了进行烟气处理中的成本，许多企业无法承受较大的经济压力。另外，脱硫产物硫酸钙、亚硫酸钙的后续处理和二次污染问题的处理也是亟待解决的问题。
2 燃煤电厂烟气特点
煤炭发电依然是现阶段的主要发电技术，其发电技术成熟、相对电力输出比较稳定，但是其燃煤过程中会产生大量的热量、二氧化硫、氮氧化物等污染物，各种尘埃等也会随之进入到空气之中。例如，其中的氯离子、氟元素等不经过处理直接排放到空气中就会造成严重的空气污染，并且对于人们的健康产生影响。上世纪的八大公害事件中伦敦烟雾的一部分成因就在于燃煤发电的废气，事实已经在告诫人们务必对于燃煤电厂的烟气进行必要的处理。另外，不同类型的煤和燃煤的锅炉所产生的烟气状态并不相同，各种燃烧气体的质量和成分也并不相同，这也就增加了烟气处理的难度，对于烟气脱硫脱硝一体化技术也提出了较高的要求。我国目前的生产状态而言，大气中排放的烟气会随着时间的积累形成烟雾和酸雨等，其排放的温度在1200摄氏度以上，总量大，对于生态环境有着严重的影响。
3 脱硫脱硝一体化技术
烟气中的SO2和NOx污染物都是酸性污染物，这就从原理上决定了它们有同时脱除的可能性。目前脱硫脱硝一体化技术已经开发了70多种，但能达到工业规模应用的不多，其中比较突出的有CuO吸附法、脉冲电晕法及炭基催化法。
3.1 CuO吸附法法脱硫脱硝技术
3.1.1 脱硫脱硝原理
CuO吸附法主要是利用以CuO-SiO2和CuO-Al2O3为主的吸附剂进行SO2和NOx的脱除。CuO在一定的温度（300℃～500℃）下可以与烟气中的SO2反应生成CuSO4：
2CuO+2SO2+O2→2CuSO4
而生成的CuSO4和CuO是活性很高的催化剂，在通入NH3的情况下可以以SCR法催化还原NOx：
4NH3+2NO2+O2→3N2+6H2O
4NH3+4NO2+O2→4N2+6H2O
对于吸收饱和的CuSO4可以进行还原，再生成CuO重新利用副产物SO2可进行制酸。
3.1.2 工艺流程
CuO吸附法工艺流程图如图1所示。烟气在进入吸收器之前预先通入适量的NH3，进入吸收器之后烟气中的SO2和吸收剂反应生成CuSO4脱除，之后在NH3的作用下NOx与其发生氧化还原反应变成N2脱除。吸收饱和的吸附剂移入再生器，在还原性气体中进行再生
图1 CUO 吸附法脱硫脱硝工艺流程图
3.1.3 技术特点
CuO吸附法可达到90%以上的硫脱除率和75%的硝脱除率，在吸附温度750℃左右时其脱硫脱硝率可达90%以上且有99.9%的除尘率。不产生废渣或废液，无二次污染，副产物可进行硫磺和H2SO4的回收，排放的烟气无需再加热且吸附剂可进行循环再生。
3.1.4 存在的问题
该法主要的问题是吸附剂的稳定性差，在不断吸收、还原、氧化的过程中CuO的活性逐渐下降甚至失去作用。另外该工艺反应温度较高，需要加热装置且吸附剂的制作成本高，经济性差。
3.2 脉冲电晕法脱硫脱硝技术
3.2.1 脉冲电晕法脱硫脱硝相关原理
脉冲电晕法脱硫脱硝技术采用的是高压电源电晕放电来产生高能电子。在放电电极上通上交直流叠加电源，这时会产生高压脉冲电晕放电，能够给烟气污染物中的相关分子带去巨大的能量，从而获得常温下的非平衡等离子体。而这些等离子体中含有大量能够与被激活的SO2和NO分子进行相应的电化学反应活的性粒子，在经过一系列复杂的电化学反应后能够形成相应的酸，再将产生的酸与氨进行相应的反应，进一步处理加工成化肥。
3.2.2 脉冲电晕法脱硫脱硝技术的工艺流程
燃煤电厂排放的烟气污染物在经过加热加湿后进入相应的反应器，通过脉冲电源进行相应的作用，对SO2和NO分子进行氧化作用并使之与水蒸气形成相应的酸进行脱除，再通过相应的捕捉收集装置将产生的副产物铵盐进行收集处理。
3.2.3 脉冲电晕法脱硫脱硝技术的工艺特点和存在的问题
脉冲电晕法脱硫脱硝技术是由电子束照射法发展而来的，但为了节约相应的生产成本，该工艺没有电子枪寿命和X射线屏蔽问题。在单一使用过程中，其能够使SO2和NO分子一体脱离出来，并且该工艺还具有很好的除尘效果，其产生的副产物还可以做化肥使用。但在使用脉冲电晕法脱硫脱硝技术时，对于添加剂和脉冲电晕放电对SO2和NO分子进行脱除的作用大小不太明确。产生的副产物主要是以微粒的形式存在，收集起来具有一定的具有一定的难度，因而该工艺的耗能较高。
3.3 炭基催化脱硫脱硝法
在炭基催化脱硫脱硝处理下，其所使用的吸附剂多为活性炭、活性纤维与活性焦，在实际的反应过程中，由于这些吸附剂材料本身的孔隙结构相对丰富，表面积相对较大，能够在反应过程中取得良好的吸附效果。当使用活性炭、活性纤维等作为吸附剂时，能够对二氧化
硫等有害物质起到良好的吸附作用，进而实现良好的脱硫脱硝处理效果。炭基材料本身属于一种催化剂，其可以被作为催化剂载体参与到后期的化学反应过程中，当烟气污染物中的氧气、水蒸气等的含量达到一定的范围后，炭基材料可以充分发挥其良好的催化作用，提高吸
附量。
在脱硝处理的过程中，炭基材料能够将一氧化氮还原为水等，之后加入特定的氨气，能够在化学条件下进行脱硝处理。在应用炭基催化脱硫脱硝处理时，烟气污染物经由冷却系统的降温处理以后，会逐步在吸收塔内部发生向上的运动过程，此时，随着反应活动的进行，吸收塔内的活性炭会呈现出从上至下的运动过程，一旦在反应的过程中烟气污染物、活性炭逐步混合以后，烟气内的二氧化硫会逐步氧化，进而形成硫酸气溶胶，当加入氨气以后，氮氧化物受到催化剂的作用，被转化与脱除。在一定的反应温度下，活性炭会在吸收塔内被重复利用。
从炭基催化脱硫脱硝的处理过程来看，其处理流程相对简单，对于反应条件没有严格的要求，基本上所有的燃煤电厂都可以应用此种处理工艺，因此，该种处理工艺的适用性较高。此外，应用该种处理方式，其反应产生的硫化物等可以实现回收与利用。但是，该种处理技术下，对于炭基材料的消耗相对较高，也就加大了脱硫脱硝的成本。在反应过程中，反应吸收塔内的反应活动在氨气的作用性，使得活性炭的粘附力进一步提升，塔内气流无法实现均匀分布，且在脱硫脱硝处理中，氮氧化物、硫化物之间也存在一定的影响。
4 技术比较
结合中国国情，在几种主流脱硫脱硝一体化技术中，如表1，CuO吸附法吸收剂稳定性差及反应温度较高阻碍了其工业化，等离子法脱硫脱硝技术复杂，且其高能耗的弊端得不到解决。相比较来说，炭基催化法运行费用低，尤其是活性焦法脱除剂来源广泛、价格低廉且其副产物利用价值大，在中国有很好的应用前景。
表1 主要脱硫脱硝一体化技术表
5 燃煤电厂烟气脱硫脱硝一体化技术发展趋势
通过上述CuO吸附法脱硫脱硝技术、脉冲电晕法脱硫脱硝技
术以及炭基催化脱硫脱硝法三类当前常用的燃煤电厂烟气脱硫脱硝一体化技术的介绍可以发现，这些处理技术的使用确实都能够在较大程度上达到脱硫脱硝的目的，但是针对每一个处理工艺进行详细分析的话可以发现，这些处理工艺的使用存在的差别也是比较明显的。
（1）CuO吸附法脱硫脱硝技术虽然是比较成熟的一种处理技术，但是其在较大程度上却存在着传统工业化的影子，尤其是在处理过程中所采用的吸收剂稳定性比较差，很难得到较好的环境条件，并且其所要求的温度条件也是比较高的，这也在较大程度上限制了该处理技术的发展和推广，并且正是因为这些条件的限制，使得该方法的应用成本也是比较高的，进而不符合电厂发展的利益需求，即该方法并不是今后我国燃煤电厂烟气脱硫脱硝一体化技术发展应用的主要方向所在。
（2）脉冲电晕法脱硫脱硝技术虽然说在当前很多燃煤电厂中也得到了一定程度的使用，但是其自身的劣势也是比较明显的，尤其是该技术的应用需要满足的条件是比较高的，并且控制难度较大，很难把握好整个处理过程中对于二氧化硫和氮氧化物的处理效果，对于最终处理结束时间的控制难以精确把握，并且在该技术的使用过程中还很容易出现一些副产物，这些副产物大多是一些微粒，而这些微粒的存在对于环境的影响也是比较严重的，并且很难进行充分有效的收集利用，容易对环境造成二次污染，此外，从经济成本上来看，该技术手段的采用能耗是比较高的，这种高能耗也必然会在较大程度上造成其成本提高，进而不利于电厂生产中利益的获得，也不是未来我国燃煤电厂烟气脱硫脱硝一体化技术发展应用的主要方向所在。
（3）炭基催化脱硫脱硝法作为一种较为新型的燃煤电厂烟气脱硫脱硝一体化处理技术其体现出来的优势是比较明显的，尤其是在整个的脱硫脱硝过程中较高的稳定性更是受到了大部分燃煤电厂的欢迎，其操作过程也较为简便，不存在极为复杂的处理工艺，对于处理环境的要求也不高，并且从其最为主要的处理原料炭基催化剂的来源看，其造价比较低，并且来源极为广泛，不会对整个的燃煤电厂烟气脱硫脱硝产生不良影响，同时，采用该技术所具备的脱硫脱硝效果也是比较高的，这也进一步的造成该技术在未来的发展和应用范围必然是越来越广泛，成为未来我国燃煤电厂烟气脱硫脱硝一体化技术发展应用的主要趋势所在。
结束语
在我国社会经济的发展中，烟气排放对环境造成很大污染，我国对烟气排放中脱硫脱硝一体化技术的研究更为迫切。目前，对脱硫脱硝一体化技术的研究还处于起步阶段，我国在对其进行选择的时候，要根据自身需求，合理选择技术，让其在燃煤电厂烟气排放净化中发挥重要作用。同时，一体化技术也是当下比较流行的技术，让烟气对环境的污染降到最低，促进我国的可持续发展。
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