燃煤電廠煙氣脫硫脫硝一體化技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

吳英偉

摘要：現(xiàn)如今，盡管我國(guó)的燃煤電廠在脫硫脫硝工藝方面已經(jīng)逐步地走向成熟，然而，由于燃煤電廠的煙氣有著一定的特殊性，無(wú)法把電廠脫硫脫硝工藝全面地運(yùn)用到實(shí)踐當(dāng)中。在燃煤電廠當(dāng)中，煤質(zhì)變化，煙氣就會(huì)變化。SO2與NOx在濃度變化方面有著很大的不同，范圍也比較大。同時(shí)，由于燃煤電廠還需要持續(xù)地進(jìn)行換向操作，所以，煙氣里面的成分也有著很大的波動(dòng)。燃煤電廠本身也有著竄漏的情況，加上煙氣里面還有硫化氫以及CO等一些污染物，這就使得環(huán)境污染變得更加嚴(yán)重。因此，借助于科學(xué)的脫硫脫硝工藝就顯得非常必要，這能夠給生態(tài)環(huán)保以及大眾的健康帶來(lái)必要的保障。本文就此展開了探究。

關(guān)鍵詞：燃煤電廠;煙氣脫硫;一體化技術(shù)

1燃煤電廠煙氣概述

2012年以來(lái)，我國(guó)正式實(shí)施了《煉焦化學(xué)工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB16171-2012），對(duì)二氧化硫和氮氧化物排放提出了更加嚴(yán)格的要求。為此，我國(guó)化工企業(yè)和焦化企業(yè)必須采用新的煙氣處理工藝，以滿足新環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的排放要求。與傳統(tǒng)燃煤鍋爐的煙氣相比，燃煤電廠煙氣的主要特點(diǎn)是在180-300℃范圍內(nèi)的低溫，其中大部分為200-230℃。通過(guò)鍋爐改造降低鍋爐的NOx和SO2的原始排放，提高爐內(nèi)脫硝和脫硫效率，實(shí)現(xiàn)污染物源頭治理。在燃煤電廠中，基于加煤以及出焦轉(zhuǎn)換期間，煙氣組成部分呈現(xiàn)著很大不同，這對(duì)脫硫脫硝裝置的自我調(diào)節(jié)可適應(yīng)性就有了更高的要求。

2實(shí)現(xiàn)NOx超低排放的原理

依據(jù)NOx的生成原理，對(duì)某發(fā)電廠5號(hào)鍋爐進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，以破壞NOx的生成條件的方式，抑制NOx的生成。通過(guò)理論研究和實(shí)踐驗(yàn)證，“流態(tài)再構(gòu)”的機(jī)組快速甩負(fù)荷技術(shù)實(shí)現(xiàn)鍋爐在50%～110%負(fù)荷下控制燃燒溫度850～920℃，既能控制熱力型NOx的生成，又能實(shí)現(xiàn)燃料的充分燃燒，保證選擇性非催化劑還原反應(yīng)溫度;通過(guò)減少一次風(fēng)量，抬高二次風(fēng)入口高度、擴(kuò)大爐膛下部還原性氛圍區(qū)域;提高分離器分離效率，減少循環(huán)流化床存量，提高循環(huán)流化床質(zhì)量，增大爐膛內(nèi)部細(xì)顆粒循環(huán)物料濃度，實(shí)現(xiàn)循環(huán)物料反復(fù)燃燒利用，并包裹細(xì)小碳顆粒燃燒，構(gòu)建爐膛上部碳燃燒的還原性氛圍。進(jìn)而實(shí)現(xiàn)抑制燃料揮發(fā)氮向NOx轉(zhuǎn)換，從而降低NOx原始排放。

3燃煤電廠鍋爐超凈排放技術(shù)的改造應(yīng)用

3.1SNCR/SCR聯(lián)合脫硝法

SCR脫硝法脫硝效率高，但是投資大，運(yùn)行費(fèi)用也較高。SNCR法理論上可以去除煙氣中大部份NOx，但存在鍋爐運(yùn)行工況波動(dòng)從而導(dǎo)致爐內(nèi)溫度場(chǎng)分布不均勻，使得脫硝效率不穩(wěn)定[1]。故這兩種方法各有優(yōu)缺點(diǎn)。SNCR/SCR聯(lián)合脫硝法先采用SN-CR法去除煙氣中一部份NOx，再利用在爐膛內(nèi)逃逸的氨在省煤器后SCR反應(yīng)器中與未被反應(yīng)的NOx進(jìn)一步反應(yīng)，去除余下的NOx，從而大大提高脫硝效率。采用SNCR/SCR聯(lián)合脫硝技術(shù)，SCR反應(yīng)器中的NOx負(fù)荷較低，因此可以減少SCR催化反應(yīng)器的尺寸，從而節(jié)約SCR的部份投資。NOx排放量要求較低的地區(qū)可優(yōu)先采用SNCR/SCR聯(lián)合脫硝法。

3.2聯(lián)合式煙氣一體化脫硫脫硝技術(shù)

聯(lián)合式脫硫脫硝一體化裝置占地小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行方便、可靠性高，且無(wú)副產(chǎn)品，在火力發(fā)電廠應(yīng)用上具有很強(qiáng)的適用性。聯(lián)合式煙氣脫硫脫硝一體化技術(shù)需要在脫硫設(shè)備的基礎(chǔ)上增加脫硝設(shè)備，并且讓兩種設(shè)備一起運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)一體化脫硫脫硝?；痣姀S煙氣凈化工藝的過(guò)程中需要建設(shè)布袋除塵裝置，做好煙氣除塵、脫硝、脫硫。因火電廠煙氣中含有大量SO2，故需要在袋式除塵器中注入鈉基脫硫劑和鈣劑，在反應(yīng)之后，借助于布袋過(guò)濾的功能，將反應(yīng)生成的相關(guān)雜質(zhì)有效地去除掉，并在氨氣影響之下，使得火電廠煙氣里面的NOx也會(huì)得到去除，最終完成煙氣脫硫脫硝除塵工作，故通過(guò)布袋功能可同時(shí)實(shí)現(xiàn)脫硫、脫硝、除塵等功能。除此以外，聯(lián)合式煙氣脫硫脫硝一體化凈化技術(shù)具有如下優(yōu)點(diǎn)：在常規(guī)條件下其煙氣凈化效率可達(dá)85%;因其通過(guò)融合多種污染物的同時(shí)去除，故占地面積小，投資費(fèi)用也較低;如實(shí)際運(yùn)行中采用聯(lián)合式煙氣一體化脫硫脫硝技術(shù)，可在SCR法之前先去除二氧化硫和顆粒物，這樣有利于減少脫硝反應(yīng)器中催化劑層中硫酸銨的含量，防止催化劑中硫酸銨含量過(guò)高而導(dǎo)致催化劑中毒[2]。聯(lián)合式煙氣脫硫脫硝一體化技術(shù)的應(yīng)用，可節(jié)省更多的投資與運(yùn)行成本，能源需求量也會(huì)明顯降低。

3.3海水脫硫技術(shù)

海水脫硫技術(shù)是在脫硫吸收塔內(nèi)將經(jīng)除塵后的煙氣與海水相向流動(dòng)充分接觸，煙氣中的二氧化硫與海水中的堿性物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，被海水洗滌去除，凈煙氣被加熱排出。脫硫吸收塔排出的酸性海水進(jìn)入曝氣池，與其他淡水混合，經(jīng)過(guò)曝氣處理后，水質(zhì)恢復(fù)達(dá)標(biāo)排放[3]。據(jù)相關(guān)資料研究，該技術(shù)脫硫率可達(dá)95%以上。該技術(shù)可有效降低火電廠的投入成本，脫硫無(wú)需其他藥劑，有效避免對(duì)環(huán)境的二次污染。海水脫硫技術(shù)雖然脫硫效果較好，但在應(yīng)用過(guò)程中需要保證火電廠現(xiàn)場(chǎng)周圍大量的海水。目前，海水脫硫技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)到了成熟階段，我們以國(guó)內(nèi)某500MW火電廠為例，該火電廠首先通過(guò)吸收塔吸收海水到塔頂，然后對(duì)煙氣進(jìn)行冷卻，然后進(jìn)入吸收塔，使廢氣和海水與底部的設(shè)備接觸，去除煙氣中的二氧化硫，該技術(shù)實(shí)現(xiàn)了98%的二氧化硫去除率。

3.4低溫SCR脫硝技術(shù)

低溫SCR脫硝技術(shù)拓寬了傳統(tǒng)火電廠脫硝催化劑溫度使用范圍，通過(guò)提高在低溫條件下催化劑反應(yīng)活性來(lái)提高火電廠鍋爐低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)的NOx去除效果。有學(xué)者采用浸漬法制備了釩鉬基催化劑，催化劑反應(yīng)活性溫度由于其中催化劑中鉬的摻入而明顯降低，當(dāng)煙氣空速達(dá)到60000h-1的條件下，O2體積分?jǐn)?shù)為5%，NH3和NO濃度分別為500μL/L，處于200℃～400℃范圍內(nèi)的SCR法NOx去除率可達(dá)到90%以上，完全能滿足火電廠低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)的NOx去除效率要求[4]。有人在石河子市某熱電廠進(jìn)行了中試研究中發(fā)明了低溫NH3-SCR脫硝裝置，該裝置是在脫硫除塵之后采用低溫低塵SCR布置，并采用Fe-Mn-Ce/Al2O3催化劑（浸漬法制備）。研究表明，當(dāng)煙氣溫度約為100℃、氨氮比約為1.2，SO2濃度<35mg/Nm3、空速約為4200h-1時(shí)，催化劑的脫硝效果最好。該工藝投資成本低廉，適合未達(dá)到超低排放標(biāo)準(zhǔn)的中、小型燃煤鍋爐的脫硝設(shè)備改造。

結(jié)束語(yǔ)：

綜上所述，為了實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，我們應(yīng)深入研究火電廠煙氣脫硫脫硝處理技術(shù)，盡量降低火電廠排出廢氣當(dāng)中二氧化硫和氮氧化合物的含量。我國(guó)目前火電廠煙氣脫硫脫硝技術(shù)尚未成熟，傳統(tǒng)的火電廠脫硫脫硝工藝目前存在一定的不足，這就需要科研人員應(yīng)該投入更多精力與時(shí)間來(lái)對(duì)煙氣脫硫脫硝技術(shù)進(jìn)行不斷地改善與深入研究煙氣處理技術(shù)，目前已在海水脫硫、低溫SCR、聯(lián)合式煙氣一體化脫硫脫硝等新型脫硫脫硝技術(shù)領(lǐng)域取得了一定的進(jìn)展。在確保火電廠脫硫脫硝資源循環(huán)利用的基礎(chǔ)上，需要進(jìn)一步提高其脫硫脫硝技術(shù)水平，從而創(chuàng)造更多的環(huán)境效益、經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，深入貫徹實(shí)施可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。

參考文獻(xiàn)：

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[3]劉國(guó)瑞.燃煤電廠煙氣脫硫脫硝一體化應(yīng)用研究[J].節(jié)能與環(huán)保，2019（07）：80-81.

[4]李瑞，段永明.燃煤電廠煙氣脫硫脫硝一體化技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)[J].居舍，2019（02）：180.