SMM11月23日訊：在《2019中國有色金屬行業年會暨2020（SMM）金屬價格預測發布會》暨《2019中國金屬矽產業鏈高峰論壇》上，江蘇省環境保護產業協會高級工程師董濤從技術層面剖析工業矽生產，著重介紹和闡述工業矽煙氣脫硫脫硝技術，他表示這種生產技術按照脫硫過程中是否加水，以及脫硫產物的乾濕形態，分為幹法、半乾法、溼法三種工藝。
工業矽煙氣脫硫脫硝技術的探討及預測
煙氣脫硫技術簡介
燃燒後脫硫技術（煙氣脫硫 FGD）
按照脫硫過程中是否加水，以及脫硫產物的乾濕形態，分為幹法、半乾法、溼法三種工藝。
脫硫工藝技術選擇
幹法是在煙氣≤400℃情況下，採用高溫循環流化床方法，使碳酸氫鈉與二氧化硫直接發生氣固反應，生成亞liu酸鈉粉塵，用布袋除塵器從煙氣中清除。按照目前矽業企業的生產情況來看，對新疆等西部地區比較合適。
半乾法是在布袋除塵器前增設一個沸騰流化床＋旋風除塵器，流化床煙氣氣速為4~6m/s，反應時間t≧7s，塔高h≧40m。底部的文丘裡煙氣氣速為40~50m/s，造成極大的動能損失。為了維持流化床的穩定性，必須配置高壓風機。脫硫劑不是生石灰粉，而是生石灰漿，反應速率比幹法快，動能損失很大，要配置高壓風機；脫硫劑也會汙染布袋除塵器過濾下來的粉塵；出裝置時的煙氣溼度比進口更高，顯著影響布袋除塵器的工況。脫硫劑進裝置為液態，出裝置為固態，故稱半乾法。半乾法目前在各個行業應用最廣。
溼法是用鹼性液體與煙氣接觸、吸收、反應，達到消除SO2的目的。脫硫劑進出裝置均為液相，故稱為溼法。溼法是工業各領域脫硫效果最好的脫硫技術，技術最成熟。雖然一次性投資較大，但脫硫效率高，操作彈性大，可以根據各種排放指標進行調整；脫硫設備安置在布袋除塵器後，對原生產工藝影響很小；
幹法脫硫技術 工藝原理
碳酸氫鈉（NaHCO3）用作煙氣脫硫的吸附劑，通過化學吸附去除煙氣中的SO2，同時，它還可通過物理吸附去除一些無機和有機微量物質。此工藝將碳酸氫鈉細粉直接噴入高溫煙氣中，在高溫下碳酸氫鈉分解生成碳酸鈉Na2CO3、H2O和CO2。
2NaHCO3→Na2 CO3+CO2+H2O
新產生的碳酸鈉Na2CO3在生成瞬間有高度的反應活性，可自發地與煙氣中的硫氧化物進行下列反應：
Na2CO3+SO2+½O2=Na2SO4+CO2
Na2CO3+SO2=Na2SO3+CO2
一般情況下，脫硫反應器裡的煙氣溫度在160～200℃之間。由於碳酸氫鈉吸附劑的高度活性，碳酸氫鈉只需略微過量（化學計量因子在1.1和1.3之間）。
幹法脫硫技術 特點
（1）NaHCO3幹法煙氣脫硫技術是利用NaHCO3作為脫硫劑，對煙氣中SO2進行吸收脫除的一種技術。NaHCO3是良好的SO2吸收劑，其吸收速率高於鈣基等吸收劑。用NaHCO3吸收煙氣中的SO2是氣-固相反應，反應速度快，脫硫效率可達95%，可保證SO2排放要求，吸收劑利用率高。
（2）NaHCO3幹法脫硫對煙氣流量、SO2濃度等工況的變化適應性較強；
（3）脫硫劑成本略高，總體運行成本相對較高，但由於煙氣含硫量低，成本增加有限；
（4）腐蝕性輕微，基本不用採取特殊防腐措施，但需採取相應防磨損措施；
（5）由於脫硫工藝不需要對煙氣進行増溼減溫，排放煙氣溫度基本沒有降低，煙氣排放始終保持良好的視覺效果；
（6）系統不需要排放廢水。
半乾法脫硫技術簡介
半乾法是指此種方法的脫硫劑以溼態（或半溼態）進入，脫硫最終產物呈幹態（「溼進幹出」）。目前在各個行業有很多變種在運行，效果良好。主要有石灰漿循環流化床法、石灰粉增溼循環流化床法、噴霧乾燥法、爐內噴鈣尾部增溼活化法等等。
石灰漿循環流化床法與高溫循環流化床法在工藝上比較相似，都是利用流化床的沸騰原理，通過強烈的煙氣與石灰漿液滴擾動完成傳質傳熱，在二氧化硫分子與石灰液發生反應時候，液滴同時蒸發成粉塵。
脫硫塔呈下部菱形上部平頂結構，煙氣(200℃～300℃)從下部經過一個文丘裡形成高速氣流，同時用高壓空氣將脫硫劑（通常是Ca(OH)2石灰漿）吹入煙氣中形成霧態。Ca(OH)2與二氧化硫反應，同時未反應的石灰漿與脫硫產物中的水分被蒸發，至出塔時呈乾粉狀，在經過隨後的旋風除塵器將大部分粉塵分離出，再配成石灰漿吹入脫硫塔重複使用。小部分細粉在後續的布袋除塵器裡濾除乾淨。
石灰粉增溼循環流化床法是將石灰乾粉吹入脫硫塔下部入口處，同時噴水霧進塔，在塔內流化床中石灰粉、水滴在煙氣中劇烈翻騰，完成氫氧化鈣與二氧化硫的反應。同時煙氣中蘊含的熱量將水分蒸發，出塔時未反應的石灰粉與脫硫產物亞liu酸鈣呈幹灰粉塵形態，先經旋風除塵器回收大部分石灰以便重複使用，其餘細粉在布袋除塵器中濾除。按照目前矽業企業的生產情況看，如果脫硫要求不嚴，無需對工藝、設備進行較大改進就可以採用半乾法脫硫。
溼法脫硫技術簡介 工藝原理
在脫硫塔內，鹼性的脫硫劑溶液(漿)呈雨滴噴下與煙氣接觸，煙氣中呈酸性的SO2與脫硫劑發生化學中合反應，生成鹽類被溶液帶走。依照脫硫劑的不同，分為石灰石/石灰—石膏法、雙鹼法、鈉鹼法等等。
a) 石灰石/ 石灰—石膏法 Ca(OH)2作為脫硫劑直接與煙氣SO2反應，生成CaSO3/CaSO4沉澱過濾除去，餘下未反應的Ca(OH)2循環使用。
Ca(OH)2＋SO2→CaSO3
b) 雙鹼法 NaOH作為脫硫劑與煙氣SO2反應生成Na2SO3，Ca(OH)2作為再生劑將Na2SO3變回直接NaOH，返回脫硫塔繼續反應。Ca(OH)2不直接與煙氣SO2反應。
2NaOH＋SO2→Na2SO3＋H2O
Ca(OH)2＋Na2SO3→2NaOH＋CaSO3
脫硝技術簡介
煙氣脫硝方法分兩大類：SNCR（高溫選擇性非催化劑法）；SCR（中低溫選擇性催化還原法）。這兩種方法都需要往煙氣中添加an基還原劑，與氮氧化物反應，將其變成環境空氣的原生物氮氣，達到消除汙染物的作用。
SNCR（高溫選擇性非催化劑法）
根據物理化學原理，氮氧化物（NOx）在低溫狀態下不能直接與還原劑反應，但在850～1100℃溫度區間內，氮氧化物的內能達到反應活化能，可以直接與an基還原劑反應，生成氮氣。在實際工業應用中，多採用950～1100℃溫度區間。
NOx＋NH2-→ N2＋H2O
SCR（中低溫選擇性催化還原法）
當煙氣溫度低於850℃時，氮氧化物的內能達不到反應活化能，不能直接與an基還原劑反應，必須在催化劑的作用下才能使反應能夠進行。
目前工業領域中，廣泛使用的是V2O5/TiO2催化劑，反應區間在160～450℃溫度區間內。
SCR脫硝技術（中低溫選擇性催化還原法）
1. 一般情況下，SCR法的NOx脫除率可達70%～90%，NOx出口濃度可降低至100mg/m3左右，是一種雖然昂貴但是簡單可靠的煙氣脫硝技術。
2. 催化劑可以根據需要製作成各種樣式。在煙氣脫硝工藝中，配合操作參數、工藝設備的條件，通常製成連續、單一通道的整體結構，逐層堆砌在脫硝裝置裡，普遍採用三種形式：板式、蜂窩式和波紋板式。
3. 受工況溫度的限制，布袋除塵器安置在SCR脫硝裝置後，所以脫硝時煙氣中灰塵較大。催化劑填料的設計要充分考慮到防堵和防磨損的要求，就煙氣流通性而言，板式最好，通流面積約85%左右，蜂窩式次之，流通面積約80%左右，波紋板式最差，最容易堵。從結構來看，在相同間距的前提下，板式的折流死角最少，最不容易堵灰；蜂窩式的折流死角較多，容易產生灰分搭橋而引起催化劑的堵塞；波紋板式的折流死角最嚴重，是最容易堵灰的構型。堵灰嚴重影響催化劑的壽命，對催化劑的更換周期起決定性的影響。
4. 按照催化劑製造的方法，分為擠出式、浸燒式。採取擠出式製造的催化劑，強度很低，用手就能掰壞，耐磨性很差，但是易加工便於安裝組配，成本低；採取浸燒式製造的催化劑，採取陶瓷等材料作載體，強度很高，耐磨性好，但是不易加工，成本高。
脫硫脫硝成本預測
以3萬3KW的電爐為例：SO2=400mg/Nm3，Nox=400mg/Nm3。排放要求SO2=100mg/Nm3，Nox=100mg/Nm3。
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