燃煤電廠脫硫脫硝技術(shù)研究

李興龍

摘? 要：文章以提升燃煤電廠的整體社會(huì)效能為出發(fā)點(diǎn)，首先闡述燃煤電廠產(chǎn)生的廢氣對環(huán)境造成的危害，然后剖析當(dāng)前脫硫脫硝技術(shù)的原理，最后對于脫硫脫硝技術(shù)的未來發(fā)展進(jìn)行一定的展望，以期為國內(nèi)的電力行業(yè)提供有用的參考。

關(guān)鍵詞：燃煤電廠;廢氣;脫硫脫硝

Abstract： In order to improve the overall social efficiency of coal-fired power plants， this paper first expounds the harm to the environment caused by the waste gas produced by coal-fired power plants， and then analyzes the principle of current desulphurization and denitrification technology. Finally， the future development of desulfurization and denitrification technology is prospected， in order to provide a useful reference for the domestic power industry.

引言

工業(yè)的發(fā)展不但推動(dòng)了國內(nèi)的社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，而且為工業(yè)的生產(chǎn)與創(chuàng)造帶來許多好處。由于電力行業(yè)中的燃煤電廠會(huì)產(chǎn)生大量的有害氣體，這些有害氣體不但會(huì)危害人們的呼吸系統(tǒng)，而且可能嚴(yán)重影響社會(huì)的正常運(yùn)行。除此以外，還有有毒物質(zhì)的氣體排放在很大程度上違背了國家近年來倡導(dǎo)的綠色發(fā)展理念。對于國內(nèi)長遠(yuǎn)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展來說，也是一種損失。對此，相關(guān)部門必須要加大對燃煤電廠的治理力度，盡可能用科學(xué)合理的治理技術(shù)來降低它對環(huán)境帶來的危害。

1 燃煤電廠廢氣的基本組成與危害性分析

所謂燃煤電廠，通常是指以社會(huì)輸送電能為職責(zé)，借助煤炭來推動(dòng)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的發(fā)電廠。作為燃煤電廠的主要組成部分，煤炭是自然資源中較為珍貴的不可再生資源，其中包含許多氧、碳、硫、氮等元素，正是由于該元素的存在才會(huì)導(dǎo)致在燃燒之后向環(huán)境中排放一些煙塵。值得一提的是，煤炭的煙塵中通常含有氮氧化物、硫氧化物以及一氧化碳等有害氣體，這些氣體會(huì)給我們?nèi)粘Ｉ顜碓S多不便。當(dāng)這些有害氣體與環(huán)境中已經(jīng)存在的固態(tài)顆粒一起流通到大氣中以后，就會(huì)導(dǎo)致整個(gè)大氣的質(zhì)量下降，進(jìn)而形成霧霾等極端天氣。

隨著近年來國內(nèi)霧霾天氣發(fā)生頻率的日益提高，使得大眾對于該類天氣的了解越來越深，霧霾會(huì)無視粘膜以及纖毛的保護(hù)作用，會(huì)較為直接地作用于我們的呼吸系統(tǒng)，使人們更容易暴露在呼吸疾病的危害下。更為可怕的是，這些有害氣體也可能導(dǎo)致酸雨天氣，酸雨不但會(huì)給工業(yè)生產(chǎn)以及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成巨大損失，還會(huì)對城市建筑產(chǎn)生一定的腐蝕，從而對人們的正常生活產(chǎn)生負(fù)面影響。

2 脫硫脫硝技術(shù)的原理分析

煙氣的脫硫脫硝技術(shù)往往是化工企業(yè)較為重視的凈化技術(shù)，尤其是對于一些工業(yè)產(chǎn)物中包含硫氧化物以及氮氧化物的企業(yè)來說非常重要?？紤]到上述兩類氣體是當(dāng)前全球空氣污染的始作俑者，故監(jiān)管部門必須要督促企業(yè)使用脫硫脫硝技術(shù)。近年來，國內(nèi)相關(guān)部門舉辦了多次脫硫脫硝技術(shù)研討會(huì)，會(huì)議就適用性較高的幾種技術(shù)展開討論，當(dāng)前應(yīng)用比較廣泛的脫硫脫硝技術(shù)有：電子束氨法、脈沖電暈法以及活性炭纖維法。

相關(guān)部門對于某地區(qū)的燃煤電廠進(jìn)行調(diào)查發(fā)現(xiàn)，燃煤電廠內(nèi)部的脫硝裝置主要由氨供應(yīng)系統(tǒng)與反應(yīng)器組成，該反應(yīng)器通常位于省煤器與空氣預(yù)熱器之間。值得一提的是，催化劑層數(shù)往往是沿用二加一模式。對于常用的脫硝還原劑來說，該類裝置一般是選用液氨。與此同時(shí)，氨供應(yīng)系統(tǒng)通常會(huì)設(shè)置在單鍋爐的單側(cè)空場，其產(chǎn)生的大部分氨氣會(huì)使用氨氣管道來進(jìn)行有效輸送。

脫硝工藝的基本原理是氣態(tài)氨通過空氣來進(jìn)行相關(guān)稀釋，然后被注入省煤器的煙道中，與特定溫度下的煙氣進(jìn)行多次混合。常用的脫硝系統(tǒng)有SCR系統(tǒng)，技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)在其正式啟動(dòng)之前進(jìn)行相關(guān)檢查與準(zhǔn)備，具體檢查事項(xiàng)有如下幾個(gè)方面：對長期停用的氨蒸發(fā)器，每次啟動(dòng)前必須用氮?dú)獯祾吒鼡Q氨管道;氨蒸發(fā)裝置運(yùn)行正常脫硝CEMS計(jì)量儀表已校驗(yàn)，工作正常;氨泄漏檢測儀已校驗(yàn)，工作正常;反應(yīng)區(qū)流量計(jì)已校驗(yàn)，讀數(shù)準(zhǔn)確;反應(yīng)器內(nèi)煙氣溫度大于310℃且小于400℃。然后進(jìn)行SCR系統(tǒng)的啟動(dòng)操作：將聲波吹灰器置于自動(dòng)模式，啟動(dòng)氨蒸發(fā)器，注入液氨，打開稀釋風(fēng)機(jī)，檢查蒸發(fā)器溫度，打開氨緩沖罐出口手動(dòng)閥，調(diào)節(jié)壓力并打開SCR氨注入入口切斷閥，調(diào)整氣氨流量并實(shí)時(shí)監(jiān)控氨水噴射。混合后的物質(zhì)將會(huì)輸送至SCR反應(yīng)器中的催化劑層。在催化劑的充分作用下，煙氣中所含的氮氧化物以及氨會(huì)產(chǎn)生相關(guān)的化學(xué)還原反應(yīng)，從而生成氮?dú)馀c水，最終將煙氣中所含的氮氧化物進(jìn)行有效脫除。

脈沖電暈放電法的基本工作流程是：脈沖電源會(huì)產(chǎn)生部分高壓脈沖，進(jìn)而將反應(yīng)器電極作為作用點(diǎn)，從而制造出強(qiáng)有力的電場。借助電場的強(qiáng)力作用，使煙氣中的部分分子電離出來，進(jìn)而在強(qiáng)電場的作用下獲取動(dòng)能，最終變成高能電子。值得一提的是，高能電子的功能主要是裂解、電離以及激活其他煙氣分子，從而推動(dòng)相關(guān)物質(zhì)產(chǎn)生?；钚粤Ｗ右约跋嚓P(guān)自由基在反應(yīng)器中，起到催化劑的作用，煙氣中富含的一氧化氮以及二氧化硫會(huì)被一些自由基與活性粒子轉(zhuǎn)化為二氧化氮與三氧化硫。該類物質(zhì)在遇到煙氣中的水時(shí)會(huì)形成硝酸與硫酸。脈沖電暈放電技術(shù)可以使中和物注入，從而促進(jìn)生成一些氣溶膠，最終被收塵器進(jìn)行回收。

針對脫硫技術(shù)而言，單塔一體化技術(shù)的整體效能較為可觀，其主要優(yōu)勢在于：對二氧化硫的超凈脫除、消除石膏雨、解決場地不足、降低投資和運(yùn)行費(fèi)用、施工周期短且操作簡單。值得一提的是，旋匯耦合高效脫硫除塵技術(shù)是脫硫的理想選擇，該技術(shù)主要是以多相湍流混合的強(qiáng)傳質(zhì)機(jī)理為指導(dǎo)原則，借助氣體動(dòng)力學(xué)知識(shí)來進(jìn)行動(dòng)力傳遞，并結(jié)合預(yù)制的旋轉(zhuǎn)水槽耦合裝置來形成能夠翻轉(zhuǎn)氣液的湍流空間：

（1）經(jīng)過噴淋層處理過的漿液依舊會(huì)在湍流裝置中以小液滴的狀態(tài)存在，甚至有些漿液還會(huì)被一些煙氣包裹，從而會(huì)被解離為小氣泡的形式，最終實(shí)現(xiàn)漿液與煙氣的實(shí)時(shí)接觸。

（2）該高速運(yùn)動(dòng)環(huán)節(jié)不但會(huì)推動(dòng)氣液相結(jié)合，而且氣膜與液膜會(huì)一直進(jìn)行更新與變化，可以對漿液表面起到?jīng)_洗作用，使石灰石長期保持新鮮，大大提高二氧化硫的去除能力。

3 煙氣脫硫脫硝技術(shù)的未來發(fā)展展望

大眾的生活水準(zhǔn)隨著城市的建設(shè)發(fā)展而不斷提升，使得工業(yè)的能源消耗量越來越高。盡管國內(nèi)不斷加強(qiáng)經(jīng)濟(jì)建設(shè)與生態(tài)環(huán)境建設(shè)的有機(jī)融合，但是也會(huì)不可避免地產(chǎn)生一些環(huán)境問題，這不僅關(guān)乎人們的日常生活與工作環(huán)境，而且也是未來所有人所要面對的一些問題。因此脫硫脫硝技術(shù)一定會(huì)被人們重視，燃煤電廠需要在已有的脫硫脫硝基礎(chǔ)之上對其進(jìn)行創(chuàng)新與改進(jìn)，首先，操作人員需要在理論方面進(jìn)行進(jìn)一步提升，因?yàn)槔碚撝R(shí)是所有時(shí)間技術(shù)的發(fā)展基礎(chǔ)，也是重要的前提條件。只有理論知識(shí)足夠完善，才會(huì)使脫硫脫硝技術(shù)更上一層樓。

煙氣脫硫脫硝技術(shù)在進(jìn)行選擇設(shè)備時(shí)也應(yīng)該有所改變，但確保在完全安全的前提下進(jìn)行成本的控制，圍繞綠色發(fā)展來開展工作。機(jī)械除塵通過設(shè)備的旋轉(zhuǎn)動(dòng)作帶動(dòng)煙氣旋轉(zhuǎn)，在離心力的作用下，煙氣中較大的顆粒被集中到邊緣位置，吸收煙氣中漂浮的粉塵。雖然這種方法自動(dòng)化程度低，但成本投資少，可用于小型電廠一次除塵，能夠在很大程度上對粉煤灰進(jìn)行回收利用。與此同時(shí)，煤炭的燃燒溫度一般會(huì)在1200℃以上，一些煙塵會(huì)變?yōu)閹щ姷姆蹓m。如果是在高壓靜電場環(huán)境中，由于靜電作用，它會(huì)被吸附在吸附層上，從而達(dá)到煙氣處理的效果。與機(jī)械除塵相比，該方法可以在很大程度上細(xì)化除塵程度。具體而言，其對煙氣的除塵效果遠(yuǎn)超90%，且整個(gè)系統(tǒng)包含的設(shè)備價(jià)格合理。人員經(jīng)過簡單培訓(xùn)即可投入工作，總體投資成本低。

4 結(jié)束語

眾所周知，所有的事情都有利有弊，工業(yè)的快速發(fā)展與能源的高效開發(fā)固然能夠改善大眾的生活水平，但同時(shí)也會(huì)對環(huán)境帶來一定的危害。因此在促進(jìn)工業(yè)發(fā)展的同時(shí)，相關(guān)單位需要緊抓綠色發(fā)展理念，借助科學(xué)技術(shù)來進(jìn)行社會(huì)進(jìn)步，為國家建設(shè)做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。

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