低溫?zé)煔饷撓跫夹g(shù)在火電機(jī)組靈活性改造中的運(yùn)用淺析

康 彭

（山西國金電力有限公司，山西呂梁033000）

0 引言

火電技術(shù)的不斷發(fā)展，促進(jìn)了我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)水平的不斷提升，也使得自然資源利用率不斷增加，但同時(shí)也產(chǎn)生了大量的氫、氧、氮、氟、磷、砷、氯等氣體，這對(duì)人們賴以生存的自然環(huán)境造成了巨大的破壞，加劇了大氣污染。

隨著一系列環(huán)保法規(guī)和節(jié)能減排相關(guān)措施不斷頒布和實(shí)施，國家對(duì)燃煤電廠脫硝環(huán)節(jié)的重視以及監(jiān)督力度逐漸加強(qiáng)，因此，有必要不斷提高科學(xué)技術(shù)水平，加大研發(fā)力度，改善和應(yīng)用低溫?zé)煔饷撓跫夹g(shù)，對(duì)燃燒產(chǎn)生的煙氣進(jìn)行進(jìn)一步的處理。

1 低溫等離子NTP延期脫硝技術(shù)

新型低溫等離子NTP延期脫硝技術(shù)是在傳統(tǒng)脫硝技術(shù)基礎(chǔ)之上研發(fā)出來的，是介質(zhì)阻擋放電和電暈放電在脫硝技術(shù)上的實(shí)際應(yīng)用。煙氣在放電的過程中產(chǎn)生高能電子，將空氣中的分子激發(fā)成高化學(xué)活性的自由基，并在電場(chǎng)中逐漸形成常見的光線形式，促使氣體發(fā)生電離，從而產(chǎn)生電暈放電，生成有毒、含有刺激性的二氧化氮（NO2）和遇熱易分解的亞硝酸（HNO2）以及具有強(qiáng)氧化性、腐蝕性的硝酸（HNO3），在之后的低溫等離子NTP延期脫硝過程中，會(huì)還原NO，使其變成H2O和N2，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)脫硝處理。具體化學(xué)式如下：

低溫等離子NTP延期脫硝技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中具有可以確保排放物的濃度符合國家標(biāo)準(zhǔn)，在實(shí)際操作中不需要添加催化劑等任何化學(xué)試劑的優(yōu)點(diǎn)。但事物都有兩面性，具有優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)也一定會(huì)有缺點(diǎn)、弊端。目前，低溫等離子NTP延期脫硝技術(shù)就具有耗能大的弊端，需要降低脫硝能耗，優(yōu)化絕緣介質(zhì)，從而實(shí)現(xiàn)該技術(shù)的進(jìn)一步完善。

2 濕法氧化脫硝技術(shù)

2.1 臭氧氧化法脫硝技術(shù)

臭氧氧化脫硝技術(shù)是通過使用高壓電離技術(shù)，將空氣中部分氧氣分解并聚合成臭氧。臭氧具有強(qiáng)氧化性，通過與硫酸塔聯(lián)合，輔之以堿溶液吸收液對(duì)煙氣進(jìn)行噴淋洗滌，將空氣內(nèi)的二氧化氮等物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)橐后w，從而完成臭氧氧化脫硝。臭氧氧化脫硝技術(shù)是經(jīng)濟(jì)效益較高、脫硝效果較好的技術(shù)之一。臭氧本身是一種清潔氧化劑，在實(shí)驗(yàn)反應(yīng)中不會(huì)產(chǎn)生二次污染，減少了氮氧化合物再次生成的概率，脫硝效果良好。但在實(shí)際應(yīng)用中，臭氧也具有易分解、不易儲(chǔ)存，需要現(xiàn)場(chǎng)制取臭氧，對(duì)能源消耗較大，運(yùn)行成本較高等缺點(diǎn)。

2.2 濕法催化氧化聯(lián)合脫硫脫硝技術(shù)

隨著我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，煤炭等資源的消耗量不斷加大，尤其是冬天取暖季節(jié)，產(chǎn)生的煤炭燃燒氣體排放量逐年增加，居高不下?？諝庵写嬖诖罅康亩趸蚝投趸?，容易造成酸雨污染，對(duì)人們生活的自然環(huán)境和生態(tài)環(huán)境造成不同程度的破壞。

為了改善這樣的狀況，應(yīng)積極使用濕法催化氧化聯(lián)合脫硫脫硝技術(shù)。該技術(shù)原理主要是在液相中添加催化劑鐵（Fe）等過渡金屬離子或乙二胺合鈷等有機(jī)物，在添加氧化劑的情況下發(fā)生強(qiáng)氧化反應(yīng)。

濕法催化氧化聯(lián)合脫硫脫硝技術(shù)相比于低溫等離子NTP延期脫硝技術(shù)具有能量消耗少、設(shè)備物資投資小、經(jīng)濟(jì)效益回報(bào)高等優(yōu)點(diǎn)。但是由于其在使用過程中需要添加催化劑，如催化劑的成本過高，則不利于濕法催化氧化聯(lián)合脫硫脫硝技術(shù)在火電領(lǐng)域普及。

2.3 過氧化氫催化氧化脫硝技術(shù)

過氧化氫催化氧化脫硝技術(shù)，是指通過添加具有較強(qiáng)氧化能力的過氧化氫物質(zhì)，使得氣體的化學(xué)鍵發(fā)生斷裂，產(chǎn)生大量自由基，各自參與氧化反應(yīng)，產(chǎn)生大量的氮氧化物。

同時(shí)，過氧化氫也可作為添加劑、引發(fā)劑，通過氧化反應(yīng)形成羥基。

過氧化氫催化氧化脫硝技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中具有應(yīng)用范圍廣，經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益高，空氣污染小的優(yōu)勢(shì)；但過氧化氫同樣具有受熱易分解、穩(wěn)定性差、不易操作等缺點(diǎn)，這就導(dǎo)致該脫硝技術(shù)并沒有得到普遍應(yīng)用。

3 循環(huán)氧吸收技術(shù)

循環(huán)氧化吸收技術(shù)是基于循環(huán)流化床反應(yīng)器內(nèi)氣體的強(qiáng)勁運(yùn)動(dòng)，通過額外添加強(qiáng)氧化劑亞氯酸鈉產(chǎn)生氧化反應(yīng)，使得排放的煙氣中一氧化碳轉(zhuǎn)化成二氧化碳等，最終又與鈣基相互作用，實(shí)現(xiàn)脫硫脫硝的過程。

循環(huán)氧化吸收技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中具有有效減少污水排放的特點(diǎn)，在化學(xué)反應(yīng)中脫硝反應(yīng)速度快、效率高。

但是其弊端也非常明顯，在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中使用的化學(xué)實(shí)驗(yàn)材料亞氯酸鈉價(jià)格非常昂貴，亞氯酸鈉具有快速氧化的性質(zhì)，容易分解成氯氣和二氧化氯等有毒氣體，產(chǎn)生大氣污染，也會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)器材和設(shè)備造成不同程度的損壞，縮短設(shè)備的使用壽命，需要額外花費(fèi)時(shí)間、精力及金錢去對(duì)設(shè)備進(jìn)行維修和保養(yǎng)。

4 選擇性催化脫硝法（SCR煙氣脫硝技術(shù)）

在火電廠，為了提高火電機(jī)組靈活性，相關(guān)技術(shù)人員可以采用選擇性催化脫硝法（即SCR煙氣脫硝技術(shù)）對(duì)火電廠產(chǎn)生的煙氣進(jìn)行脫硝。

以氨作為還原劑是去除NO的有效方法，通常在380 ～400 ℃的情況下進(jìn)行還原，產(chǎn)生大量的氮?dú)夂退帧?/p>

火電廠機(jī)組工作具有較強(qiáng)的復(fù)雜性，此外，不同設(shè)備對(duì)于燃料溫度、燃料質(zhì)量有著不同的要求，在這樣的大背景之下，火電廠應(yīng)結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際情況選擇最適合的催化脫硝法。

選擇性催化脫硝法具有實(shí)驗(yàn)器材結(jié)構(gòu)設(shè)施簡(jiǎn)單、運(yùn)行方便、安全性高、效率高的特點(diǎn)，但同時(shí)，在實(shí)踐中，由于火電廠排放的氣體含有飛灰和二氧化硫等有害物質(zhì)，在氨氣噴發(fā)后，在二氧化硫的作用下，飛灰容易對(duì)相關(guān)實(shí)驗(yàn)器材和設(shè)備造成不同程度的磨損和影響，需要火電廠維護(hù)人員定期對(duì)相關(guān)設(shè)備進(jìn)行維護(hù)和保養(yǎng)，以確保設(shè)備在使用中的安全性和穩(wěn)定性。

在脫硝過程中，對(duì)于氨氣加入的劑量難以實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的把控，容易對(duì)環(huán)境造成二次污染，污染大氣環(huán)境；而且在儲(chǔ)存和運(yùn)輸?shù)倪^程中，氨氣容易發(fā)生泄漏的事故，由于其具有較強(qiáng)的腐蝕性，容易造成腐蝕性損害。

5 電子束煙氣脫硫脫硝法

為提高火電機(jī)組靈活性改造的效率，需要加大對(duì)科學(xué)技術(shù)的投入，可以使用電子束煙氣脫硫脫硝法，使火電機(jī)組排放的煙氣中一氧化氮和二氧化硫等物質(zhì)進(jìn)行反應(yīng)，從而實(shí)現(xiàn)脫硫脫硝的過程。

其原理如下：針對(duì)從電除塵器中排出的煙氣，在冷卻塔中通過噴霧干燥工藝將其冷卻到70 ℃左右，然后在反應(yīng)器內(nèi)添加足量的氨氣，使用電子束對(duì)煙氣進(jìn)行照射，釋放煙氣中的水，產(chǎn)生游離基。游離基與煙氣中的硫氧化物和氮氧化物加速氧化，產(chǎn)生硫酸氨和硝酸氨，通過相關(guān)手段將硫酸氨和硝酸氨從煙氣中分離出來，達(dá)到脫硫脫硝的目的。

6 選擇性非催化還原技術(shù)（SNCR脫硝技術(shù)）

選擇性非催化還原技術(shù)（即SNCR脫硝技術(shù)）與選擇性催化脫硝法（即SCR煙氣脫硝技術(shù)）不同，在選擇性非催化還原技術(shù)中，只需要添加還原劑，在高溫的環(huán)境下開展脫硝工作即可。選擇性催化脫硝技術(shù)的溫度要求是300～400 ℃，而選擇性非催化還原技術(shù)要求達(dá)到850～1 000 ℃，可充分將還原劑與煙氣中的氮氧化合物進(jìn)行反應(yīng)，生成氮?dú)夂退?，然后再通過采取相關(guān)措施實(shí)現(xiàn)脫硫脫硝。

7 SNCR+SCR聯(lián)合脫硝技術(shù)

在火電廠，為了提高火電機(jī)組靈活性改造的效率，提高煙氣脫硝工作效率和質(zhì)量，應(yīng)加強(qiáng)煙氣脫硝技術(shù)管理，將選擇性催化還原技術(shù)與選擇性非催化還原技術(shù)相結(jié)合，即采用SNCR+SCR聯(lián)合脫硝技術(shù)，提取兩種煙氣脫硝方式的優(yōu)點(diǎn)，相互融合，以此來提高脫硝工作效率，降低脫硝成本。這看似是兩種不同的脫硝方式優(yōu)點(diǎn)之間的結(jié)合，但其實(shí)還是有弊端的，選擇性催化脫硝技術(shù)應(yīng)以催化劑的活性和溫度為依據(jù)，對(duì)催化還原技術(shù)進(jìn)行選擇。

8 結(jié)語

綜上所述，人們?cè)谧非蠼?jīng)濟(jì)快速發(fā)展的同時(shí)，可能會(huì)盲目開采自然資源，加大煤炭燃燒量，從而產(chǎn)生大量的有害氣體，嚴(yán)重破壞大氣環(huán)境，造成大氣污染，對(duì)人們賴以生存的自然環(huán)境產(chǎn)生巨大威脅，嚴(yán)重影響人們的身體健康。通過對(duì)不同形式的低溫?zé)煔饷撓跫夹g(shù)進(jìn)行分析，可以得出以下結(jié)論：必須不斷加強(qiáng)科技研發(fā)，在各火電機(jī)組改造中普及應(yīng)用煙氣脫硝裝置，有效減少大氣污染，提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益，促進(jìn)火電廠健康可持續(xù)發(fā)展。