燃煤電廠煙氣脫硫脫硝技術(shù)發(fā)展應(yīng)用淺析

沈陽信成環(huán)境技術(shù)有限公司 劉春宇

燃煤電廠煙氣脫硫脫硝技術(shù)發(fā)展應(yīng)用淺析

沈陽信成環(huán)境技術(shù)有限公司 劉春宇

隨著國家對燃煤煙氣排放標(biāo)準(zhǔn)的不斷提升和對環(huán)境保護(hù)工作不斷加強，加強煙氣脫硫脫硝工作勢在必行。本文對燃煤煙氣脫硫脫硝技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行了分析，并對其未來的發(fā)展趨勢進(jìn)行了探討，對我國燃煤脫硫脫硝工藝的應(yīng)用和發(fā)展可起到一定借鑒作用。

燃煤煙氣；脫硫脫硝技術(shù)；發(fā)展現(xiàn)狀；發(fā)展趨勢

1 引言

隨著我國工業(yè)生產(chǎn)水平的不斷提升，國民經(jīng)濟(jì)在過去幾十年來一直維持著高速增長的態(tài)勢，這有力地推動了我國社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和進(jìn)步，但工業(yè)生產(chǎn)過程中制造的污染物也相繼增多，進(jìn)而給自然環(huán)境帶來了嚴(yán)重危害。煤炭作為我國社會生產(chǎn)和生活中所廣泛使用的一種礦石能源，其燃燒使用過程中會排放一定的污染物，而在這些污染排放物中，SO2和NOx是對環(huán)境和人體健康危害最大的兩種有毒氣體，同時也是導(dǎo)致酸雨、光化學(xué)煙霧等很多環(huán)境問題的元兇之一。為了保證經(jīng)濟(jì)社會可以獲得持續(xù)發(fā)展的動力，我國近年來加強了對環(huán)境保護(hù)工作的重視，而且頒布的環(huán)境法規(guī)對燃煤煙氣的排放標(biāo)準(zhǔn)也在不斷提升。在這種情況下，加強對燃煤脫硫脫硝技術(shù)的研究和應(yīng)用成為了我們當(dāng)前迫切需要解決的問題之一。本文正是基于這一立場，對燃煤煙氣脫硫脫硝技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行了分析，并對其未來的發(fā)展趨勢進(jìn)行了探討，希望對我國的燃煤脫硫脫硝工藝的應(yīng)用和發(fā)展工作能夠有所借鑒。

2 燃煤煙氣的危害分析

燃煤電廠在進(jìn)行發(fā)電的過程中會耗費大量的煤炭，而煤炭燃燒就會產(chǎn)生煙氣，這些煙氣中包含了大量的CO、CO2、SO2和NOx等有害氣體，如果將其直接排放到大氣環(huán)境中，那么必將造成嚴(yán)重的環(huán)境危害，進(jìn)而給人類的生存和發(fā)展也產(chǎn)生諸多不利影響?，F(xiàn)實中，雖然不同的燃煤電廠所使用的設(shè)備、工藝和煤炭種類存在差異，所以排放煙氣的量及其有害成分含量也不一定相同，但由于燃煤電廠的額定蒸發(fā)量大的緣故，所以相較于其他工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域，燃煤電廠排放的煙氣總量還是明顯較高。燃煤煙氣一般會攜帶大量的熱，進(jìn)而就會造成附近環(huán)境的溫度升高，而這就會給處于該環(huán)境中的人的生活和工作造成不利影響。雖然一些電廠為了降低煙氣高溫給人帶來的直接危害，采用了高煙囪排煙的方式，但這種方式又在一定程度上加大了煙氣的擴(kuò)散范圍和傳輸距離，從長遠(yuǎn)來看反而會增加危害程度。另外，燃煤電廠排放的煙氣中含有較多有毒成分，這些成分會對自然環(huán)境和人類的身體健康造成不利影響，同時煙塵飄落還會造導(dǎo)致農(nóng)作物產(chǎn)量下降，煙氣中的SO2還會腐蝕建筑物，而這些都會給人類的正常生活造成嚴(yán)重困擾，必須引起充分的重視。

3 燃煤煙氣脫硫技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

3.1 氨法脫硫

氨法脫硫(如圖1所示)是利用氨水來吸收煙氣中的SO2，進(jìn)而實現(xiàn)對煙氣的凈化作用。這種脫硫技術(shù)屬于典型的濕法脫硫技術(shù)，具有脫硫率高、能耗低、反應(yīng)速率快、吸收劑利用率高等優(yōu)點。同時，采用該方法時產(chǎn)生的副產(chǎn)品還可以作為農(nóng)用肥料，進(jìn)而達(dá)到節(jié)能環(huán)保的效果。與其他脫硫技術(shù)相比，氨法脫硫是一種比較適合我國國情的脫硫技術(shù)，但其在使用過程中可能會出現(xiàn)氨逃逸的問題，進(jìn)而產(chǎn)生新的環(huán)境污染問題。另外，采用這種方法時產(chǎn)生的副產(chǎn)品(NH4)2SO4受市場價格波動的影響較大，而且將其作為肥料也會受到季節(jié)的影響，所以技術(shù)的經(jīng)濟(jì)性也會隨之發(fā)生波動。

3.2 石灰石/石灰-石膏法

在濕法脫硫技術(shù)中，石灰石/石灰-石膏法是最具有代表性的一種工藝。與其他脫硫技術(shù)相比，該技術(shù)具有成熟度高、實現(xiàn)簡單以及脫硫率高等優(yōu)勢，但這種方法的缺陷也很明顯，技術(shù)的投資應(yīng)用成本較高，同時耗水量也較大，如果對水沒有進(jìn)行妥善的再處理，那么就可能造成二次污染問題。尤其是當(dāng)采用鈣基脫硫劑來吸收SO2時，產(chǎn)生的硫酸鈣和亞硫酸鈣因為溶解度較小的緣故，極易在脫硫塔和管道內(nèi)結(jié)垢，進(jìn)而對管道造成阻塞。為了解決這一問題，現(xiàn)在發(fā)展出了一種用石灰石漿清洗燃燒廢氣的脫硫技術(shù)。這種方法的特征是在分離工序中采用了可以使?jié){液分離成上溢流和下溢流的分離器，從而可以使石膏粒子從石灰石粒子中被有效分離出來。

3.3 其他煙氣脫硫技術(shù)

除了上述介紹的兩種主流脫硫工藝之外，目前還存在一些其他脫硫技術(shù)被應(yīng)用于燃煤煙氣的脫硫處理中，比如天然海水脫硫技術(shù)等。

4 燃煤煙氣脫硝技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

4.1 SCR脫硝技術(shù)

SCR脫硝技術(shù)最早誕生于美國，但是卻由日本發(fā)揚光大，也是目前應(yīng)用最為廣泛的一種脫硝工藝，該方法的脫硝率可以達(dá)到90%。SCR脫硝技術(shù)利用還原劑和煙氣中的NOx在催化劑和一定條件下產(chǎn)生反應(yīng)，進(jìn)而生成NH3和H2O等無污染或低污染物質(zhì)。該技術(shù)具有成熟度高且應(yīng)用簡便的優(yōu)勢，缺點是技術(shù)的投資和應(yīng)用成本較高。目前燃煤電廠中所廣泛使用的SCR反應(yīng)器通常都安裝在省煤器和空預(yù)器之間，這主要是因為該位置屬于高粉塵高溫布置，利于SCR脫硝反應(yīng)的進(jìn)行，同時將氨噴射于省煤器和SCR反應(yīng)器之間的煙道位置，也利于其和煙氣混合后與NOx發(fā)生進(jìn)一步的反應(yīng)，進(jìn)而使脫硝效果達(dá)到更優(yōu)。

4.2 其他煙氣脫硝技術(shù)

NOx是一種對自然環(huán)境危害很大的物質(zhì)，更是造成酸雨、光化學(xué)煙霧等環(huán)境問題的元兇之一。目前我國將脫硝技術(shù)分為了以下三類：第一，燃燒前脫硝技術(shù)。該類技術(shù)主要包括加氫脫硝和洗選，其主要實現(xiàn)原理是對煤進(jìn)行脫硝處理，這種方式的應(yīng)用成本較高，而且實現(xiàn)困難，在實際工程中應(yīng)用較少；第二，燃燒中脫硝技術(shù)。該類技術(shù)主要指低氮燃燒技術(shù)；第三，燃燒后脫硝技術(shù)。該類技術(shù)也是目前實際應(yīng)用最為廣泛的脫硝技術(shù)，主要包括SCR脫硝技術(shù)、SNCR脫硝技術(shù)、活性炭吸附等等。

圖1 氨法脫硫系統(tǒng)的工藝流程圖

5 脫硫脫硝一體化技術(shù)使用以及發(fā)展趨勢

在燃煤電站中，需要對鍋爐燃燒中產(chǎn)生的SO2和NOx含量都進(jìn)行控制，如果分別安裝兩套工藝系統(tǒng)，那么不僅會占用較大的空間，而且還會增大投資成本。而將脫硫脫硝技術(shù)進(jìn)行集成應(yīng)用，則不僅可以節(jié)省空間，而且還能減少技術(shù)的投資和應(yīng)用成本，同時增加脫硫脫硝的工作效率。鑒于此，脫硫脫硝一體化技術(shù)已經(jīng)逐漸成為了未來發(fā)展的趨勢之一?，F(xiàn)實中，脫硫脫硝一體化技術(shù)主要包括聯(lián)合脫硫脫硝工藝和同時脫硫脫硝工藝這兩類，下面將對這兩類技術(shù)及其利用方式進(jìn)行詳細(xì)討論。

5.1 聯(lián)合脫硫脫硝工藝方式及其利用

聯(lián)合脫硫脫硝技術(shù)是將脫硫和脫硝兩種工藝結(jié)合在一起使用的技術(shù)手段。根據(jù)現(xiàn)有的統(tǒng)計資料顯示，聯(lián)合脫硫脫硝技術(shù)大約發(fā)展出了60多種，而其中具有代表性且應(yīng)用價值較大的技術(shù)主要包括以下三種：第一，SNOX法。SNOX法具有較高的脫硫率和脫硝率，其使用中必須用到NH3。這種方法的優(yōu)勢在于運行使用和維護(hù)成本較低，而且脫硫脫硝效果較好，幾乎適用于所有的鍋爐設(shè)備，但同時也存在著能耗較高的缺陷，主要被應(yīng)用于排放標(biāo)準(zhǔn)較嚴(yán)格的場合。第二，煙氣脫硫脫硝一體化工藝。該方法先用NH3將NOx轉(zhuǎn)化成N2和H2O，而煙氣通過脫硫并與石灰發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成石膏，再經(jīng)由分離提取到粉煤灰以便二次使用。第三，活性炭脫硫脫硝的方式。這種方法的工作原理與活性炭液化床的吸附原理相似，具有廣闊的應(yīng)用前景。

5.2 同時脫硫脫硝方式及其利用

同時脫硫脫硝的方法是將脫硫和脫硝兩個反應(yīng)集成在一步中實現(xiàn)，這樣的工作效率最高。同時脫硫脫硝方法主要包括以下兩類：第一，干法同時脫硫脫硝的方式。目前我國正在廣泛推廣應(yīng)用的噴霧干燥法就是這種方式中的一種，它可以同時實現(xiàn)脫硫和脫硝處理，而且其得到的副產(chǎn)品還能被作為二次利用的化肥使用，具有良好的經(jīng)濟(jì)性。第二，濕法同時脫硫脫硝的方式。這種方法的代表技術(shù)是氯酸氧化法，其主要包括吸附塔和堿式吸附塔兩方面，目前對這種方法的研究還處于不斷開發(fā)和優(yōu)化完善的階段。

6 結(jié)束語

隨著我國對燃煤煙氣有毒成分排放標(biāo)準(zhǔn)的不斷提升和社會對環(huán)境保護(hù)工作的不斷加強，加強煙氣脫硫脫硝工作勢在必行。因此在日后的工作中，我們必須對煙氣脫硫脫硝技術(shù)不斷加強研究、應(yīng)用和創(chuàng)新，積極探索出更有效、節(jié)能、低廉的煙氣脫硫脫硝技術(shù)。

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