發(fā)電廠脫硫脫硝技術(shù)應(yīng)用分析

宋紹萍

摘 要：隨著生態(tài)文明建設(shè)越來越受到國(guó)家的重視，環(huán)境污染問題的日益凸顯，人們對(duì)自己生存的家園的關(guān)注也越來越多。其中大氣污染是人們關(guān)注最多的問題，日益嚴(yán)重的霧霾問題也是影響著人們的身心健康。傳統(tǒng)的火力發(fā)電產(chǎn)生的廢氣對(duì)大氣環(huán)境有一定的污染，所以需要有先進(jìn)的技術(shù)對(duì)廢氣進(jìn)行處理，也就是火力發(fā)電廠的脫硝技術(shù)?；诖耍疚氖紫葘?duì)發(fā)電廠脫硫脫硝技術(shù)進(jìn)行了概述，詳細(xì)探討了電廠煙氣脫硫脫硝技術(shù)的應(yīng)用分析，旨在要加強(qiáng)對(duì)發(fā)電廠排煙中氮氧化物的凈化和治理。

關(guān)鍵詞：發(fā)電廠；脫硫脫硝技術(shù)；應(yīng)用分析

隨著環(huán)境污染漸漸成為全球性的生態(tài)問題時(shí)，我國(guó)也開始加大了對(duì)環(huán)境治理課題的關(guān)注和研究，火力發(fā)電是我國(guó)目前使用最為廣泛的發(fā)電形式，而煤礦燃燒產(chǎn)生的污染也是非常嚴(yán)重的，天然的煤礦中會(huì)含有一定的硫和硝，燃燒過程會(huì)將固體的硫和硝形成煙氣飛散在大氣中，形成對(duì)大氣有破壞性質(zhì)的污染。因此，對(duì)我國(guó)火電廠煙氣脫硫脫硝技術(shù)的情況進(jìn)行分析，具有重要意義。

1發(fā)電廠煙氣脫硫技術(shù)

1.1煙氣脫硫技術(shù)的概述

傳統(tǒng)的煙氣脫硫的方法主要有干法脫硫、半干法脫硫和濕法脫硫。干法脫硫的原理就是使用吸收劑或者催化劑脫去煙氣中的二氧化硫，這種吸收劑或者催化劑可以是固態(tài)的粉末或者顆粒。一般在干法脫硫技術(shù)中，使用的是活性炭法和氧化物法，這種技術(shù)在含硫量較低的情況下脫硫率相對(duì)于較高，脫硫劑吸附飽和后經(jīng)過解析還可以重復(fù)利用。半干法是介于干法和濕法之間的脫硫方法，主要的半干法脫硫技術(shù)主要有爐內(nèi)噴鈣爐后活化法、噴霧半干法、煙道流化床脫硫法等。

1.2常用的幾種脫硫技術(shù)

（1）活性焦煙氣干法脫硫技術(shù)

活性焦屬炭系吸附劑，具有活性炭的特性。即活性焦本身既是吸附劑，又是催化劑，同時(shí)還可以用作催化劑載體。煙氣經(jīng)過活性焦吸附塔時(shí)，煙氣中的SO2、NOX、O2、H2O及通入的NH3被吸附在活性焦孔隙中。在活性焦催化作用下，SO2和O2及H2O發(fā)生反應(yīng)，最后以H2SO4形式附著在活性焦孔隙中；NO與O2及NH3反應(yīng)生成N2，NO2與NH3反應(yīng)生成N2，從而達(dá)到脫除燃煤煙氣中SO2和NOX的目的。整個(gè)脫硫工藝過程中不消耗工藝水，是一種高度節(jié)水的脫硫技術(shù)。同時(shí)，在除去SO2的基礎(chǔ)上還能去除30%的氮氧化物和汞、砷等有害物，脫硫副產(chǎn)物可以制成H2SO4轉(zhuǎn)化成石膏，也可以轉(zhuǎn)化成腐殖酸粗品用來綠化復(fù)墾。煙氣脫硫用活性焦是一種以煤為原料生產(chǎn)的特殊活性炭產(chǎn)品，除了滿足一般活性炭產(chǎn)品吸附性能要求外，還必須滿足一些煙氣脫硫的特殊要求，這些特殊要求包括硫容、強(qiáng)度、粒度和抗氧化性能。

（2）煙氣循環(huán)硫化床半干法脫硫技術(shù)

此種技術(shù)中所包含的脫硫劑主要是以石灰粉為主，原理是將脫硫塔內(nèi)排放的煙氣與加入的消石灰、循環(huán)灰及工藝水發(fā)生反應(yīng)，從而去除了二氧化硫與三氧化硫。煙氣循環(huán)流化床脫硫技術(shù)的整個(gè)過程中都無需加熱，也不需要采取任何的防腐措施。從另一方面來看，為了脫硫塔在低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)還能保持住其最佳的工作狀態(tài)，還設(shè)置了潔凈煙氣的再循環(huán)系統(tǒng)，從而能夠保證塔內(nèi)煙氣流量的穩(wěn)定性。（3）石灰石-石膏濕法煙氣脫硫技術(shù)

此技術(shù)的主要原理是利用石灰石漿液來吸收煙氣中的二氧化硫，得到脫硫副產(chǎn)品二水石膏。這種技術(shù)有以下特點(diǎn)：成本低、脫硫效率高、技術(shù)最成熟、能夠?yàn)槭袌?chǎng)廣泛利用，其副產(chǎn)物石膏可作為建材使用，正是因?yàn)樗倪@些特點(diǎn)使得它得到了電力系統(tǒng)的青睞。在以前，我國(guó)燃煤火力發(fā)電廠在二氧化硫吸收系統(tǒng)入口與出口之間設(shè)置了一套旁路系統(tǒng)，受脫硫系統(tǒng)運(yùn)行成本以及設(shè)備穩(wěn)定性的制約，部分電力企業(yè)將旁路擋板開啟運(yùn)行脫硫系統(tǒng)，為保護(hù)環(huán)境和減少二氧化硫的污染，2012年底開始將取消燃煤火力發(fā)電廠脫硫設(shè)施煙氣旁路擋板設(shè)計(jì)，并爭(zhēng)取在2014年底前全部拆除旁路煙道。即有旁路、帶增壓風(fēng)機(jī)脫硫系統(tǒng)逐漸發(fā)展到合并引風(fēng)機(jī)與增壓風(fēng)機(jī)，并取消旁路煙道脫硫系統(tǒng)。

2 發(fā)電廠煙氣脫硝技術(shù)

2.1煙氣脫硝技術(shù)的概述

煙氣中的氮氧化物排放到大氣中會(huì)形成光化學(xué)煙霧，造成酸霧沉降和顆粒物污染。二氧化氮是一種溫室氣體，還會(huì)破壞臭氧層。所以，實(shí)施大型煙氣脫硝工程，進(jìn)一步降低火力發(fā)電廠污染物排放，不僅對(duì)改善當(dāng)?shù)丨h(huán)境空氣質(zhì)量、提高人民群眾生活質(zhì)量水平有著重要的社會(huì)意義，而且對(duì)發(fā)電企業(yè)也具有長(zhǎng)遠(yuǎn)的經(jīng)濟(jì)效益。目前，火力發(fā)電廠脫硝技術(shù)主要有幾種：低NOX燃燒技術(shù)；爐膛噴射脫硝技術(shù)（SNCR）；煙氣脫硝（SCR）等技術(shù)。

2.2常用的幾種脫硝技術(shù)

（1）低NOX燃燒技術(shù)

NOX的形成起決定作用的是燃燒區(qū)域的溫度和過量空氣量，因此，通過控制燃燒區(qū)域的溫度和空氣量，以達(dá)到阻止NOX生成及降低其排放的目的，我們稱該技術(shù)為低氮燃燒技術(shù)。對(duì)低NOX燃燒技術(shù)的要求是，在降低NOX的同時(shí)，使鍋爐燃燒穩(wěn)定，且飛灰含碳量不能超標(biāo)。目前常用的低NOX燃燒技術(shù)主要有低過量空氣燃燒法、空氣分級(jí)燃燒法、燃料分級(jí)燃燒法及再循環(huán)技術(shù)四種。

（2）選擇性非催化還原脫硝技術(shù)

選擇性非催化還原脫硝技術(shù)又稱為SNCR，其主要指的是將NH3及尿素等還原劑噴入到鍋爐爐膛折焰角上方位置或者是再熱器、過熱器等對(duì)應(yīng)的水平煙道位置，進(jìn)行該反應(yīng)的溫度通常是950℃～1050℃。針對(duì)現(xiàn)有的中小型鍋爐實(shí)施改造能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)該項(xiàng)工藝的有效運(yùn)用，其所涉及的投資費(fèi)用相對(duì)較低些，但是會(huì)催生較大逃逸率及較低的脫硝效率。SCR、低氮氧化物燃燒器以及再燃燒技術(shù)等等多項(xiàng)技術(shù)跟SCNR技術(shù)的聯(lián)用可謂是現(xiàn)今SCNR技術(shù)的主要發(fā)展方向。經(jīng)過研究可以知道，SCNR對(duì)應(yīng)的脫硝率處于60%以上時(shí)，SCR技術(shù)與SCNR技術(shù)聯(lián)用能夠起到良好經(jīng)濟(jì)運(yùn)行目的；將SCR技術(shù)與在燃燒技術(shù)聯(lián)用則能夠獲取高達(dá)80%的脫硝效率；聯(lián)用SNCR技術(shù)與低氮氧化物燃燒技術(shù)，相較于單獨(dú)運(yùn)用SCNR技術(shù)而言，其效果提升45%之多。

（3）選擇性催化還原脫硝技術(shù)（SCR）

從二十世紀(jì)七十年代開始，逐漸開始已經(jīng)有一些發(fā)達(dá)的國(guó)家開始使用SCR技術(shù)使用在燃油和燃?xì)獾腻仩t中，從八十年代開始，這種技術(shù)在燃煤電廠鍋爐中已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。具體的來說，SCR技術(shù)的工作原理就是，在催化劑的條件之下，用NH3和一氧化碳做還原劑，使其存在于煙氣中的氮氧化物可以發(fā)生還原反應(yīng)，生成氮?dú)夂退?。?dāng)反應(yīng)的溫度達(dá)到300℃-420℃的時(shí)候，那么就能達(dá)到良好的脫硝率，高達(dá)70%-90%。其中，NH3-SCR的技術(shù)效率更高，這項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)在世界各地得到了廣泛的應(yīng)用。根據(jù)上述脫硝工藝因素分析，如采用選擇性非催化煙氣噴氨脫硝法（SNCR），投資少，運(yùn)行費(fèi)用也低，但此方法反應(yīng)溫度范圍狹窄，對(duì)爐膛溫度要求比較高，對(duì)于煤種和負(fù)荷變化的適應(yīng)性很差，運(yùn)行困難，在全世界范圍內(nèi)采用此方法的也很少。

3 電廠煙氣脫硫脫硝技術(shù)的應(yīng)用分析

3.1亞鈉循環(huán)法脫硫技術(shù)的應(yīng)用分析

亞鈉循環(huán)法脫硫技術(shù)是使用亞硫酸鈉溶液對(duì)火電廠煙氣中的二氧化硫進(jìn)行洗后從而達(dá)到脫硫的目的，因此從該技術(shù)的使用過程來看，主要發(fā)生的處理工程包括二氧化硫氣體的處理，熱解再生環(huán)節(jié)以及二氧化硫吸收等步驟，其中二氧化硫氣體的處理手段上有很多，因此形成的反應(yīng)機(jī)制也是多種多樣的，火電廠在進(jìn)行設(shè)備購(gòu)買的過程中需要根據(jù)自己的實(shí)際情況來選擇；而針對(duì)熱解再生的環(huán)節(jié)而言，也會(huì)出現(xiàn)一部分二氧化硫氣體被吸收的情況，企業(yè)應(yīng)當(dāng)注重該環(huán)節(jié)與逆流塔之間的配合吸收效果，最大化的加強(qiáng)整個(gè)煙氣處理系統(tǒng)的脫硫脫硝能力。亞鈉循環(huán)脫硫法中最重要的關(guān)鍵點(diǎn)在于使用溶液中亞硫酸鈉的含量，同時(shí)對(duì)使用過程中階段內(nèi)的計(jì)量和流速進(jìn)行控制，讓火電廠產(chǎn)生煙氣在途徑該裝置時(shí)能夠獲得最好的吸收效果，在該技術(shù)的配合下，火電廠脫硫脫硝的效果可以達(dá)到百分之九十五以上。

3.2活性炭脫硝脫硫技術(shù)的應(yīng)用分析

活性炭是一種具有很強(qiáng)吸附性的一種物質(zhì)，因此該技術(shù)作為一種綜合性質(zhì)的火電廠脫硫脫硝手段被我國(guó)企業(yè)廣泛應(yīng)用，具體來說，該技術(shù)執(zhí)行的過程中需要經(jīng)歷二氧化硫吸收、活性炭熱解再生、氮氧化物的催化還原以及吸附和催化二氧化硫的過程，其中較為關(guān)鍵的點(diǎn)就會(huì)活性炭和可以吸收污染物的比例問題。在使用活性炭脫硝脫硫技術(shù)之前應(yīng)當(dāng)將區(qū)域內(nèi)的環(huán)境進(jìn)行除塵化的處理，之后待一級(jí)脫硫塔進(jìn)行二氧化硫的吸收工作之后，采用合適的手段將處理后的液體進(jìn)行回收，技術(shù)人員可以設(shè)計(jì)對(duì)應(yīng)裝置將轉(zhuǎn)化為一定濃度的硫酸溶液以便再次利用，二級(jí)脫硝塔的作用在于將氮氧化物吸收并轉(zhuǎn)化為對(duì)空氣沒有污染影響的氮?dú)狻Ｔ摷夹g(shù)的核心問題是活性炭的質(zhì)量和數(shù)量，從目前實(shí)踐的經(jīng)驗(yàn)來看，煙氣在活性炭中的流速越慢，停留的時(shí)間越長(zhǎng)，活性炭對(duì)于其中有害氣體吸收的效果越好。根據(jù)目前煙氣處理裝置實(shí)踐的結(jié)果來看，活性炭能夠讓火電廠煙氣中二氧化硫和氮氧化合物的吸收率達(dá)到百分之九十五和七十五以上，對(duì)于其他的污染物質(zhì)的吸收也有很好的效果，因此在我國(guó)火力發(fā)電廠中得到了普及和推廣。

3.3選擇催化劑脫硫脫硝技術(shù)應(yīng)用分析

選擇催化劑脫硫脫硝技術(shù)顧名思義，就是使用有選擇性質(zhì)的催化劑對(duì)煙氣中的污染其他產(chǎn)生催化成其他物質(zhì)的效果。因此該技術(shù)的使用過程中最重要的影響因素就是催化劑的選擇，只有火電廠選擇了對(duì)其污染物催化最有效果的催化劑，才能達(dá)到最佳的煙氣處理效果。技術(shù)人員應(yīng)先從催化劑和污染物的理論層面效果進(jìn)行分析，在化學(xué)反應(yīng)中選擇一個(gè)分子式最為優(yōu)質(zhì)的處理方式，同時(shí)在藥劑的屬性和選擇上進(jìn)行多次研討，在保障煙氣處理效果的同時(shí)，不會(huì)對(duì)大氣和人體產(chǎn)生二次的危害，特別是要避免在處理煙氣的過程中有其他類型有毒有害物質(zhì)的產(chǎn)生。環(huán)節(jié)中最為重要的是高溫脫硫脫硝的過程，很多的化學(xué)反應(yīng)都需要配合以加熱環(huán)境進(jìn)行，因此技術(shù)人員應(yīng)在工藝確定的同時(shí)完成環(huán)境溫度控制的設(shè)置，最大程度將二氧化硫以及氮氧化物的濃度降低。選擇性催化劑脫硫脫硝技術(shù)使用恰當(dāng)也可以獲得很好的煙氣處理效果，脫硝脫硫率一般都會(huì)在百分之九十以上，因此能夠滿足我國(guó)火電廠在環(huán)境保護(hù)上的需要。

4 結(jié)束語

綜上所述，從環(huán)境保護(hù)出發(fā)，為了全面減少煙氣中氮氧化物的排放，要從兩方面入手，一是要從根本上改進(jìn)燃燒技術(shù)，另一方面則是要加強(qiáng)對(duì)排煙中氮氧化物的凈化和治理。目前煙氣的脫硝技術(shù)已經(jīng)經(jīng)歷了一定的發(fā)展歷程，大氣環(huán)境事關(guān)百姓的身體健康，需要從基礎(chǔ)研究和實(shí)踐同時(shí)加強(qiáng)，逐漸完善脫硝技術(shù)并在全國(guó)范圍內(nèi)進(jìn)行推廣。

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