火電廠煙氣脫硫脫硝一體化技術(shù)的應(yīng)用分析

高聯(lián)平

（重慶涪陵電力實(shí)業(yè)股份有限公司 重慶涪陵 408000）

火電廠煙氣脫硫脫硝一體化技術(shù)的應(yīng)用分析

高聯(lián)平

（重慶涪陵電力實(shí)業(yè)股份有限公司 重慶涪陵 408000）

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，生產(chǎn)以及生活對(duì)于電力的需求與日俱增，國(guó)家加大了對(duì)電力行業(yè)的扶持力度，促進(jìn)了電力行業(yè)的發(fā)展，而火電廠作為我國(guó)發(fā)電中的重要形式之一，在運(yùn)行的過(guò)程中由于會(huì)使用到大量的煤炭等資源，而煤炭燃燒所排放的氮氧化物以及硫化物對(duì)大氣造成了嚴(yán)重的污染，因此，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，對(duì)煙氣脫硫脫硝的技術(shù)也得到了廣泛的發(fā)展，使得環(huán)境質(zhì)量得到了提高。本文從對(duì)煙氣進(jìn)行脫硫脫硝處理的必要性著手，探究脫硫脫硝一體化技術(shù)及應(yīng)用。

火電廠；煙氣脫硫脫硝一體化技術(shù)；應(yīng)用

隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，對(duì)電力資源的需求與日俱增，而火電廠作為一種重要的發(fā)電形式，在運(yùn)行的過(guò)程當(dāng)中由于會(huì)使用到大量的煤炭等資源，容易導(dǎo)致氮氧化物以及硫化物對(duì)大氣造成一定的污染，因此，隨著煙氣脫硫脫硝一體化技術(shù)的發(fā)展以及應(yīng)用，使得火電廠的煙氣排放得到了有效的治理，促進(jìn)了大氣質(zhì)量的改善。

1 對(duì)火電廠煙氣進(jìn)行脫硫脫硝處理的必要性

隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，對(duì)于電力資源的需求力度逐漸增大，促進(jìn)了電力行業(yè)的發(fā)展?；痣姀S作為我國(guó)電力生產(chǎn)中的重要組成部分，在電力的生產(chǎn)中主要使用的是煤炭等資源，導(dǎo)致所排放的煙氣當(dāng)中有大量的氮氧化物以及硫化物等，這些對(duì)于我國(guó)的大氣造成了嚴(yán)重的污染，出現(xiàn)了一系列的酸雨、臭氧破壞等環(huán)境問(wèn)題。為了順應(yīng)我國(guó)所提出的可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)規(guī)劃，再加上火電廠這樣的運(yùn)行方式，雖然能夠獲得巨大的經(jīng)濟(jì)效益，但是由于煤炭屬于不可再生資源，使得火電廠這樣的發(fā)展模式不利用長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，因此，在火電廠運(yùn)行的過(guò)程當(dāng)中，必須要對(duì)其所排放的煙氣進(jìn)行脫硫脫硝的處理工作，這對(duì)于我國(guó)社會(huì)生態(tài)可持續(xù)發(fā)展有著極其重要的作用。

2 火電廠煙氣脫硫脫硝一體化技術(shù)及應(yīng)用

由于火電廠煙氣當(dāng)中所含有的硫化物以及氮氧化物本身都屬于酸性污染物，這就為從根本上同時(shí)脫除提供了可能性，就目前來(lái)看，對(duì)煙氣進(jìn)行脫硫脫硝一體化處理的技術(shù)已經(jīng)超過(guò)了70多種類型，但是在實(shí)際的應(yīng)用過(guò)程中，能夠與火電廠相適應(yīng)的卻十分稀少，其中比較突出的技術(shù)主要有以下幾種：

2.1 CuO吸附脫硫脫硝技術(shù)

2.1.1 技術(shù)的基本原理

CuO吸附脫硫脫硝技術(shù)指的是使用CuO-SiO2和CuO-Al2O3為主要成分的吸附劑，對(duì)火電廠所排出煙氣當(dāng)中的硫化物以及氮氧化物進(jìn)行吸收脫除，從而起到脫硫脫硝的目的。一般來(lái)說(shuō)，CuO在特定的溫度（300～500℃）之下能夠與煙氣當(dāng)中的硫化物進(jìn)行反應(yīng)，從而生成CuSO4。同時(shí)，由于反應(yīng)生成的CuSO4以及CuO這兩者本身就屬于活性很高的催化劑，在加入NH3的條件之下，可以按照SCR法進(jìn)行催化，從而還原成為氮氧化物。而對(duì)于已經(jīng)處于飽和狀態(tài)的CuSO4可以發(fā)生還原反應(yīng)，從而再次生成CuO，并且利用所產(chǎn)生的副產(chǎn)物二氧化硫制酸，實(shí)現(xiàn)對(duì)煙氣脫硫脫硝的目的。

2.1.2 該技術(shù)的運(yùn)行流程

CuO吸附脫硫脫硝技術(shù)在進(jìn)行應(yīng)用的過(guò)程當(dāng)中，當(dāng)把所要脫除的煙氣引入到吸附容器之前，需要在容器中適當(dāng)?shù)募尤胍欢康腘H3，然后再把煙氣引入到容器中，與容器中的吸附藥劑進(jìn)行反應(yīng)，從而把煙氣中所含有的硫化物以及反應(yīng)所生產(chǎn)的CuSO4脫除掉，進(jìn)而使氮氧化物與N2進(jìn)行還原反應(yīng)，并把所生產(chǎn)的脫除掉。最終把處于吸收飽和狀態(tài)的吸附劑轉(zhuǎn)移到再生器當(dāng)中，在還原性氣體的作用下進(jìn)行再生[1]。

2.1.3 該技術(shù)的特點(diǎn)

CuO吸附脫硫脫硝技術(shù)在火電廠煙氣脫硫脫硝處理過(guò)程當(dāng)中應(yīng)用之時(shí)，脫硫的比例能夠達(dá)到90%以上，脫硝的比例也能夠超過(guò)75%。可以說(shuō)有著良好的脫硫脫硝效果，而當(dāng)脫除吸附的溫度能夠在750℃之時(shí)，該技術(shù)的脫硫脫硝的比例都能夠在90%之上，并且還具有近100%的除塵率。同時(shí)，CuO吸附脫硫脫硝技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用的過(guò)程當(dāng)中，不會(huì)產(chǎn)生廢渣或者廢液，不會(huì)對(duì)環(huán)境造成二次污染，并且最后所形成的副產(chǎn)物還可以進(jìn)行回收。此外，經(jīng)過(guò)該技術(shù)所處理的煙氣能夠在常溫下進(jìn)行排放，所使用的吸附藥劑也能夠進(jìn)行循環(huán)使用，避免經(jīng)常的添加，節(jié)省了火電廠運(yùn)行的經(jīng)費(fèi)。

2.1.4 該技術(shù)存在的不足

CuO吸附脫硫脫硝技術(shù)在使用的過(guò)程中存在著一定的不足之處，其主要表現(xiàn)在所用吸附藥劑的穩(wěn)定性較差，在不斷吸附、還原的過(guò)程當(dāng)中，CuO自身的活性會(huì)出現(xiàn)一定的下降，久而久之就會(huì)失去應(yīng)有的作用。同時(shí)，由于在使用的過(guò)程當(dāng)中，所要求的問(wèn)題較高，需要額外配置一定的加熱設(shè)備，再加上所用的吸附劑在制作之時(shí)花費(fèi)成本較高，嚴(yán)重缺乏經(jīng)濟(jì)性。

2.2 脈沖電暈脫硫脫硝技術(shù)

2.2.1 技術(shù)的基本原理

脈沖電暈脫硫脫硝技術(shù)在使用的過(guò)程當(dāng)中，火電廠需要使用高壓電源電暈進(jìn)行放電產(chǎn)生高能電子。該技術(shù)在使用之時(shí)，需要把交直流疊加電源安置到放電的電極之上，利用所產(chǎn)生的高壓脈沖電暈進(jìn)行放電，從而使得火電廠所排放的煙氣分子能夠瞬間得到巨大的能量，獲得在常溫條件之下非平衡的等離子體，而這些等離子體當(dāng)中蘊(yùn)含有活性較大的高能離子以及電子等，這些粒子在電暈放電的同時(shí)，激活煙氣當(dāng)中所含有的硫化物以及氮氧化物分析，在經(jīng)過(guò)一系列復(fù)雜的電化學(xué)反應(yīng)之后，最終形成酸。而在所形成的酸當(dāng)中加入適當(dāng)?shù)匕?，能夠形成（NH3）2SO4以及NH3NO3，當(dāng)把這些形成的物質(zhì)進(jìn)行收集之后，在經(jīng)過(guò)后期的加工能夠形成化肥[2]。

2.2.2 該技術(shù)的運(yùn)行流程

脈沖電暈脫硫脫硝技術(shù)在運(yùn)行的過(guò)程當(dāng)中，主要是把火電廠所排放的煙氣進(jìn)行熱濕化處理之后，引入到反應(yīng)容器當(dāng)中，在脈沖電源的刺激之下，使得煙氣當(dāng)中的硫化物以及氮氧化物與水蒸氣形成酸，從而達(dá)到脫硫脫硝的目的。并利用收集裝置收集反應(yīng)生成的副產(chǎn)物銨鹽，對(duì)其加工處理。

2.2.3 該技術(shù)的特點(diǎn)

脈沖電暈脫硫脫硝技術(shù)主要是從電子束照射法演化而來(lái)，但是在實(shí)際火電廠煙氣脫硫脫硝中的應(yīng)用中沒(méi)有電子槍壽命以及X射線屏蔽等相關(guān)問(wèn)題，能夠一體對(duì)氮氧化物以及硫化物進(jìn)行脫除[3]。

2.2.4 該技術(shù)存在的不足

由于該技術(shù)出現(xiàn)時(shí)間較短，對(duì)其進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)研究并不是十分充分，導(dǎo)致添加劑以及脈沖電暈放電等方式對(duì)于脫硫脫硝作用的大小缺乏科學(xué)的數(shù)據(jù)參考，而且所生產(chǎn)的副產(chǎn)物很難收集。此外，該技術(shù)還具有高耗能的特點(diǎn)，沒(méi)有與之相匹配的電源。

2.3 炭基催化脫硫脫硝技術(shù)

2.3.1 技術(shù)的基本原理

炭基材料主要包括活性炭以及活性焦等，其都具有豐富的孔隙結(jié)構(gòu)，吸附性較好[4]。其在脫硫脫硝中的反應(yīng)原理如下：①脫硫，炭基材料吸附硫化物的形式主要有物理以及化學(xué)吸附兩種類型，其中，物理吸附主要發(fā)生在煙氣中缺乏水蒸氣以及氧氣等情況之時(shí)，對(duì)于硫化物的吸收量較少，而當(dāng)煙氣當(dāng)中水蒸氣以及氧氣含量充足之時(shí)，就會(huì)激發(fā)炭基材料表層的催化作用，使得物理以及化學(xué)吸附同時(shí)出現(xiàn)，使得吸附量提高，最終把煙氣當(dāng)中所含有的二氧化硫氧化成為三氧化硫，再與其中的水蒸氣反應(yīng)形成硫酸；②脫硝，當(dāng)炭基材料處于90～250℃溫度范圍之內(nèi)時(shí)能夠使一氧化氮發(fā)生還原反應(yīng)，最終新城各行氮?dú)庖约八?，而這一溫度范圍正好處于火電廠煙氣排放的溫度當(dāng)中，因此，在對(duì)煙氣進(jìn)行脫硝之時(shí)，可以把炭基材料作為催化劑，并與NH3相結(jié)合，與煙氣當(dāng)中的氮氧化物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成氮?dú)?，?shí)現(xiàn)脫硫的目的。

2.3.2 該技術(shù)的運(yùn)行流程

該技術(shù)在應(yīng)用之時(shí)，需要把火電廠所排放的煙氣進(jìn)行冷卻，從底部自下而上的引入到吸收容器當(dāng)中：①把煙氣當(dāng)中的二氧化硫演化成為三氧化硫，進(jìn)而形成硫酸氣體，并利用炭基材料進(jìn)行吸附。②再把NH3添加進(jìn)來(lái)，利用催化還原，使得煙氣中的氮氧化物形成氮?dú)夂退?，?shí)現(xiàn)脫硝的目的[5]。

2.3.3 該技術(shù)的特點(diǎn)

該技術(shù)有可再生性，能夠有效回收煙氣當(dāng)中的硫。同時(shí)，炭基催化的方法本身在操作中較為簡(jiǎn)便，對(duì)煙氣凈化之時(shí)溫度很高，不需要額外增加加熱設(shè)備，能夠直接安放在煙囪當(dāng)中。

2.3.4 該技術(shù)存在的不足

在吸附硫化物之時(shí)需要消耗大量的炭基材料，使得使用的成本較高，而且在反應(yīng)裝置中加入NH3，會(huì)使得氣流分布不均勻。同時(shí)，該技術(shù)在使用之時(shí)，煙氣當(dāng)中的硫化物以及氮氧化物之間會(huì)相互影響。

3 結(jié)語(yǔ)

火電廠在對(duì)煙氣進(jìn)行脫硫脫硝的過(guò)程當(dāng)中，需要根據(jù)自身的實(shí)際情況，選擇切實(shí)可行的煙氣處理技術(shù)，但就目前來(lái)看，炭基催化脫硫脫硝技術(shù)在運(yùn)行的過(guò)程當(dāng)中所需的費(fèi)用較低，尤其是脫除劑的來(lái)源較廣，最終所形成的副產(chǎn)物有著極大的利用價(jià)值，在我國(guó)有著良好的應(yīng)用前景。

[1]馮 威.火電廠煙氣脫硫脫硝一體化技術(shù)的發(fā)展[J].廣州化工，2013，41（8）：50～51，93.

[2]高峰.火電廠煙氣脫硫脫硝一體化工藝設(shè)計(jì)與研究[J].城市建設(shè)理論研究（電子版），2015（17）：7019.

[3]宋雪梅，任振峰.火電廠煙氣脫硫脫硝一體化技術(shù)的發(fā)展[J].城市建設(shè)理論研究，2014（11）.

[4]胡旭軍.火電廠煙氣脫硫脫硝一體化工藝設(shè)計(jì)與研究[J].城市建設(shè)理論研究（電子版），2013（30）.

[5]王雪濤，王沛迪，劉予，等.燃煤電廠煙氣脫硫脫硝一體化技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)[J].能源與節(jié)能，2014（8）：1～3.

X773

A

1004-7344（2016）10-0044-02

2016-3-20