燃煤火電廠煙氣脫硫脫硝工藝與技術(shù)應(yīng)用研究

張書峰

【摘 要】火電廠釋放的煙氣中含有大量的二氧化硫以及氮氧化物，兩種物質(zhì)都能夠?qū)ι鷳B(tài)環(huán)境以及水文地質(zhì)造成嚴重的破壞作用，且近年來影響不斷加大，因此需要加大研究，以保護環(huán)境。本文針對當前國內(nèi)的典型火電廠脫硫脫硝一體化技術(shù)和工藝流程進行了重點闡述，旨在更好地推動我國火電廠脫硫脫硝一體化技術(shù)的可持續(xù)發(fā)展。

【關(guān)鍵詞】火電廠；煙氣；脫硫脫硝工藝

在今后相當長的時期內(nèi)，我國以煤為主的能源供應(yīng)與消耗格局不會改變。因此，燃煤火電廠及相關(guān)行業(yè)仍然是我國硫氧化物和氮氧化物的主要排放源。其中，火電廠的煙塵、二氧化硫、氮氧化物的排放量均列所在固定源之首[1]。如果不加控制，我國未來的酸雨污染可能將由硫酸型向硫酸/硝酸復(fù)合型發(fā)展，煙氣脫硫脫硝的任務(wù)十分緊迫。

一、火電廠煙氣脫硫技術(shù)與脫硝技術(shù)的概述

中國是一個能源大國，資源主要以煤炭為主，發(fā)電廠也以火力發(fā)電為主，火電廠排放的粉塵、SO2和NOx，會造成嚴重的環(huán)境污染。大氣中SO2和NOx的沉降有干式和濕式兩種。在干式沉降中，附著在顆粒物上的SO2和NOx，經(jīng)轉(zhuǎn)化后生成的硫酸或硝酸鹽借重力作用回到地面、水域、植被表面和建筑物上。其中細微粒子可能經(jīng)呼吸道、皮膚進入人體。濕式沉降就是通常所說的酸雨。所以SO2和NOx是空氣質(zhì)量惡化、酸雨危害日益嚴重的主要原因之一。

（一）煙氣脫硫技術(shù)分析

通過煙氣脫硫技術(shù)的應(yīng)用能夠有效的降低煙氣中二氧化硫的含量，比較常見的煙氣脫硫方法包括干法脫硫、濕法脫硫等。其中干法脫硫是通過催化劑以及吸收劑的使用實現(xiàn)煙氣中二氧化硫的祛除[2]。采用不同的催化劑以及吸收劑取得的效果也有所差別，應(yīng)用比較廣泛的吸收劑種類為有氧化物以及活性炭。干法脫硫雖然效率可觀，但是由于吸收劑無法循環(huán)使用，因此成本較高。濕法脫硫法與干法脫硫法最大的區(qū)別就是所使用的吸收劑是也液態(tài)的。應(yīng)用比較廣泛的濕法脫硫工藝包括是石灰石/石灰-石膏以及海水脫硫。目前，我國大多數(shù)發(fā)電廠采用的煙氣脫硫方法都是濕法脫硫，因為該技術(shù)的成本投入較低，且能夠進行循環(huán)利用，但是該技術(shù)所需的設(shè)備成本卻相對較高。

一段時間以來，國內(nèi)很多研究人員都致力于解決上述煙氣脫硫法中存在的缺陷，并探索出了許多更加高效實用的脫硫工藝。例如，祁貴生等人通過尿素脫硫工藝和超重力技術(shù)的有效融合極大的提升了煙氣脫硫的效果，同時通過工藝的融合實現(xiàn)了成本的降低以及設(shè)備體積的減小。

（二）煙氣脫硝技術(shù)分析

煙氣脫硝技術(shù)主要是通過還原劑的使用將煙氣中的氮氧化物轉(zhuǎn)化成氮氣，從而實現(xiàn)煙氣脫硝。當前階段，我國的煙氣脫硝技術(shù)仍舊處于發(fā)展階段，完善性較差，因此，在煙氣脫硝處理中大多使用的是從國外引進的技術(shù)。比較常見的煙氣脫硝方法包括催化還原法、選擇性催化還原法以及聯(lián)合法。目前，世界上最完善的煙氣脫硝技術(shù)是選擇性催化還原法，主要是通過NH3將煙氣中的氮氧化物還原成氮氣和水[3]。

二、燃煤火電廠煙氣脫硫脫硝一體化工藝與技術(shù)應(yīng)用

（一）同時脫硫脫硝一體化工藝與技術(shù)應(yīng)用

通過將新型硫氧化物及氮氧化物進行聯(lián)合的脫除技術(shù)就是同時脫硫脫硝一體化技術(shù)當中的一種，而其實際的應(yīng)用范圍就是整個系統(tǒng)。然而，因為該技術(shù)始終處于探索與研發(fā)的階段，所以，其中有很多技術(shù)并不成熟，也并未廣泛應(yīng)用于火電廠的煙氣脫硫脫硝當中。同時脫硫脫硝一體化技術(shù)主要包括了煤炭實際燃燒過程中對煙氣進行脫硫脫硝以及煤炭燃燒之后對煙氣進行脫硫脫硝?，F(xiàn)階段，后者被廣泛應(yīng)用在工業(yè)領(lǐng)域，而具體的工藝流程則被劃分成干法與濕法。

（二）干式同時脫硫脫硝一體化工藝與技術(shù)應(yīng)用

在火電廠煙氣脫硫脫硝方面，高能輻射法是干式同時脫硫脫硝一體化技術(shù)中的重點，而具體的工藝流程主要有電子束照射法與脈沖電暈等離子體法。所謂的電子束照射法，其具體的使用原理就是利用電子加速器，以其產(chǎn)生的高能量等離子體，對煙氣當中的氮氧化物及硫氧化物予以氧化，進而生成液態(tài)硫酸與硝酸，并且被導(dǎo)入胺溶液當中實現(xiàn)中和而產(chǎn)生硫酸銨與硝酸銨，將剩余煙氣利用煙囪排入大氣當中。而脈沖電暈等離子體的方法和上述方法的原理具有一定的相似性，唯一的不同之處就是使用高壓脈沖電源來代替電子束[4]。

目前階段，在工業(yè)化進程中，電子束照射法的應(yīng)用最為廣泛，而且在實踐過程中也取得了理想的效果，在實際的使用過程中并不會產(chǎn)生廢水或者是廢渣，具有一定的節(jié)能環(huán)保特點，并且對副產(chǎn)品能夠循環(huán)利用，一定程度上提高了經(jīng)濟效益。在干式同時脫硫脫硝一體化技術(shù)當中，LILAC法也十分常見，源于國外。其主要的原理就是將石灰-飛灰化合物當作硫氧化物與氮氧化物的吸收劑，因為其活性很強，所以，能夠同時脫硫脫硝。這種方法在實際運用的過程中，所使用的設(shè)備簡單，而且不會排放廢水，但是，其脫硫脫硝的效率比較低，為此，只有使用過量吸收劑才能夠提高脫除率，一定程度上增加了實際的運行成本。尿素凈化煙氣法。該處理方法的主要工藝流程就是將pH值在5-9范圍內(nèi)的吸收液添加到設(shè)備當中。因為二氧化硫與氮氧化物脫除率不會受到煙氣二氧化硫與氮氧化物濃度的影響，所以，在完成處理以后，尾氣能夠?qū)崿F(xiàn)直接排放。而煙氣在脫硫脫硝之后，吸收液還可以回收硫酸銨。然而，這種處理方法實際處理的煙氣量并不大，所以，很難達到工業(yè)的應(yīng)用標準[5]。

（三）濕式同時脫硫脫硝一體化工藝與技術(shù)應(yīng)用

氯酸氧化法在使用的過程中，其主要的工藝原理就是將氯酸當作強氧化劑，將二氧化硫與氮氧化物進行氧化，進而利用同一套設(shè)備來實現(xiàn)煙氣的同時脫硫脫硝。而通過堿式吸收塔以及氧化吸收塔工藝處理，使得煙氣的脫硫脫硝效率不斷提高，進而使得其中所含有的有毒微量金屬元素被脫除。WSA-SNOx這種方法的工藝原理就是利用SCR反應(yīng)器，受強催化劑的作用，使氮氧化物還原成氮氣，并且把煙氣導(dǎo)入改制器當中，通過催化劑的作用，實現(xiàn)二氧化硫氧化，形成三氧化硫。而后在冷凝器當中凝結(jié)，加入水進行混合而形成硫酸。使用這一方法進行脫硫脫硝，只會對氨氣進行消耗，而不存在其他消耗，所以，也不會出現(xiàn)二次污染或者是廢水廢氣，十分安全，具有較高的脫硫脫硝效率[6]。

三、結(jié)論

煙氣的處理已經(jīng)上升到世界各國面臨的主要問題之一，其造成的生態(tài)環(huán)境污染對于人類賴以生存的家園以及生態(tài)環(huán)境具有嚴重的破壞作用。為此，為了有效提升對于煙氣中二氧化硫以及氮氧化物的治理能力，我國逐漸從單一的脫硝脫硫設(shè)備發(fā)展成了聯(lián)合一體化的脫硫脫硝裝置，其在煙氣的脫硫脫硝中凸顯出了高效便利的顯著優(yōu)勢。在進行脫氧脫硝的實驗流程當中總結(jié)出了新型反應(yīng)器可以對反應(yīng)之后的尾氣進行加熱處理，從而顯著提高能源的利用效果，同時還可以發(fā)揮脫硫脫硝的效果。催化劑的制備也有眾多方式與途徑，其中浸漬沉淀法是較為理想的催化劑制備方法之一，同時使用堿吸收方案可以有效地發(fā)揮脫硫脫硝效果，效率顯著高于水吸收方案。

【參考文獻】

[1] 李駿. 燃煤火電廠脫硫脫硝技術(shù)發(fā)展分析[J]. 民營科技，2017，23（10）：35-36.

[2] 井泉源. 火電廠煙氣脫硫脫硝技術(shù)應(yīng)用與節(jié)能環(huán)保[J]. 民營科技，2017，35（10）：38.

[3] 熊祥林. 火電廠煙氣脫硫脫硝一體化工藝設(shè)計與研究[J]. 中小企業(yè)管理與科技（中旬刊），2017，18（07）：121-122.

[4] 李子祥. 氨法煙氣脫硫脫硝一體化工藝的研究進展[J]. 山東工業(yè)技術(shù)，2017，25（14）：47-48.

[5] 謝國慶. 火電廠煙氣脫硫脫硝尾液生物處理技術(shù)淺析[J]. 化工設(shè)計通訊，2017，23（03）：200-202.

[6] 劉文杰. 火電廠煙氣脫硫脫硝技術(shù)應(yīng)用與節(jié)能環(huán)保[J]. 中小企業(yè)管理與科技（上旬刊），2017，12（01）：179-180.