火電廠煙氣脫硫脫硝技術(shù)與節(jié)能環(huán)保

王杰

摘要：隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)水平不斷提升，生態(tài)環(huán)境的污染問(wèn)題逐漸顯現(xiàn)。對(duì)生態(tài)環(huán)境污染進(jìn)行治理時(shí)，重視大氣污染物控制至關(guān)重要。大氣污染物主要包括氮氧化物、二氧化硫等有毒有害物質(zhì)。在火電廠運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生的煙氣中氮氧化物以及二氧化硫的排放量比較大，會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的大氣污染。因此，在火電廠實(shí)際運(yùn)行中需要加強(qiáng)脫硫脫硝技術(shù)的充分應(yīng)用。為了提高火電廠煙氣脫硫脫硝技術(shù)的節(jié)能環(huán)保水平，需要對(duì)當(dāng)前脫硫脫硝技術(shù)的具體應(yīng)用情況進(jìn)行全面掌握，同時(shí)利用科學(xué)有效的節(jié)能環(huán)保措施，提高火電廠煙氣脫硫脫硝技術(shù)的應(yīng)用效益。

關(guān)鍵詞：火電廠;煙氣脫硫脫硝技術(shù);節(jié)能環(huán)保

引言

在第75屆聯(lián)合國(guó)大會(huì)中，中國(guó)領(lǐng)導(dǎo)人宣布了中國(guó)碳減排目標(biāo)與碳中和愿景。中央經(jīng)濟(jì)工作會(huì)議也將“做好碳達(dá)峰、碳中和工作”作為2021年的重點(diǎn)任務(wù)之一，提出我國(guó)二氧化碳排放力爭(zhēng)2030年前達(dá)到峰值，力爭(zhēng)2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和，并要求抓緊制定2030年前碳排放達(dá)峰行動(dòng)方案。目前，國(guó)家對(duì)于火電廠煙囪污染物排放提出新的挑戰(zhàn)與任務(wù)，其中SO2≤50mg/m3，NOx≤500mg/m3，對(duì)于特殊地區(qū)排放標(biāo)準(zhǔn)為SO2≤30mg/m3，NOx≤150mg/m3。雖然電廠脫硫脫硝技術(shù)已趨于成熟化，但因火電廠煙氣具備特殊性，不能將電廠脫硫脫硝技術(shù)全方位予以應(yīng)用，火電廠煙氣隨著煤質(zhì)改變，其中SO2及NOx濃度變化差異較大，且變化范圍較廣，同時(shí)火電廠不斷實(shí)施換向操作，其中煙氣所含成分波動(dòng)較大。此外，火電廠自身還存在竄漏現(xiàn)象，加之煙氣中含有硫化氫、一氧化碳等各類污染物，更加劇對(duì)環(huán)境污染程度?；诖?，采用合適的脫硫脫硝技術(shù)尤為重要，為人們健康及生態(tài)環(huán)境發(fā)展保駕護(hù)航。

1空氣污染物排放現(xiàn)狀與煙氣脫硫脫硝技術(shù)

在進(jìn)一步展開(kāi)火電廠脫硫脫硝技術(shù)與節(jié)能環(huán)保內(nèi)容分析前，應(yīng)對(duì)空氣污染物排放的實(shí)際現(xiàn)狀有一個(gè)清楚的了解與把握，只有掌握好這些方面的內(nèi)容才能為后續(xù)技術(shù)的分析，奠定堅(jiān)實(shí)的前提基礎(chǔ)。從最近幾年的發(fā)展現(xiàn)狀可知，空氣污染嚴(yán)重的新聞?lì)l繁出現(xiàn)在國(guó)內(nèi)新聞中，這在很大程度上直接反映了國(guó)內(nèi)空氣污染的實(shí)際現(xiàn)狀。據(jù)有關(guān)霧霾數(shù)據(jù)觀察可知，PM2.5中所占到成分最高的污染物質(zhì)主要為硝酸鹽和二次硫酸顆粒，大數(shù)據(jù)直接顯示其占到整個(gè)霧霾污染物的42%以上。該兩種大氣顆粒物都是由大氣中的二氧化硫及氮氧化物等反應(yīng)形成，進(jìn)一步分析能了解到，這些污染物的直接來(lái)源主要是火電廠等生產(chǎn)領(lǐng)域形成，如不重視火電廠運(yùn)營(yíng)各個(gè)環(huán)節(jié)工作的控制，勢(shì)必會(huì)從根本上加大大氣污染的程度。煤煙型污染是國(guó)內(nèi)硫化物、氮氧化物的主要污染形式，其絕大部分都出自于火電廠等機(jī)構(gòu)，因?yàn)檫@些機(jī)構(gòu)生產(chǎn)所采用的都是煤炭資源，如不采取合理措施解決必定會(huì)形成嚴(yán)重的大氣污染與環(huán)保問(wèn)題。在研究火電廠煙氣脫硫脫硝技術(shù)時(shí)，需切實(shí)把握空氣污染物排放的實(shí)際現(xiàn)狀研究?jī)?nèi)容，只有確保這些方面的內(nèi)容得到掌握后，才能從根本上做好相應(yīng)的技術(shù)研究工作，關(guān)于此點(diǎn)內(nèi)容應(yīng)得到重視。煙氣脫硫脫硝技術(shù)核心目的就是將火電廠生產(chǎn)形成的煙氣中的硫與硝脫出，減少氮氧化物和二氧化硫的排放。

2火電廠煙氣脫硫脫硝技術(shù)應(yīng)用

2.1活性焦脫硫脫硝一體化技術(shù)

該技術(shù)主要原理為：在進(jìn)行脫硫進(jìn)程中，煙氣中SO2在催化劑催化作用下，與氧氣和水充分發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)物為H2SO4，并將其留存于活性焦孔中;脫硝進(jìn)程中，按照NOx含量配比相同比例的NH3，經(jīng)活性焦催化下，發(fā)生還原反應(yīng)，將煙氣中NOx還原為N2和H2O。其中活性焦床層作為良好的過(guò)濾層，在碰撞后慣性作用下，將煙氣中所含顆粒予以收集，完成凈化操作。該技術(shù)主要特征有：活性焦具有良好過(guò)濾作用，其化學(xué)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性較高，耐磨、抗壓能力強(qiáng)、損耗少;在脫硫脫硝進(jìn)程中，只需選用一套裝置即可，降低投入成本;技術(shù)適應(yīng)能力較強(qiáng)，對(duì)水消耗量極少，應(yīng)用范圍廣泛，且可循環(huán)使用。但是該技術(shù)存在部分不足，首先該裝置脫硫效率較低，同時(shí)在其裝置中需不斷添加活性焦予以實(shí)施吸附;其次活性焦在進(jìn)行解吸時(shí)，需配置相匹配的解吸酸氣制酸裝置，同時(shí)需在制酸之前對(duì)其予以進(jìn)行凈化操作，制酸整個(gè)過(guò)程較長(zhǎng)，且占地面積大，制酸自身設(shè)備極易被腐蝕，所以對(duì)于后期需投入相應(yīng)維護(hù)成本;最后，最為重要的是其技術(shù)脫硫速率較慢、容量較低，扼制其被工業(yè)廣泛應(yīng)用。

2.2低氮燃燒技術(shù)

低氮燃燒技術(shù)是火電廠煙氣脫硝過(guò)程中應(yīng)用比較普遍的技術(shù)類型之一，反應(yīng)效率比較高。在煤炭燃燒過(guò)程中進(jìn)行應(yīng)用，可以對(duì)煙氣中的氮氧化物含量進(jìn)行有效控制。在火電廠的具體生產(chǎn)過(guò)程中，科學(xué)使用低氮燃燒技術(shù)，可以借助變化燃料燃燒的方式完成脫硝處理工作。在具體的應(yīng)用過(guò)程中，能夠?qū)怏w比例進(jìn)行科學(xué)控制，防止煙氣中產(chǎn)生有害物質(zhì)。并且在低氮燃燒技術(shù)應(yīng)用中所產(chǎn)生的能耗也相對(duì)較低，對(duì)提高煙火電廠煙氣脫硫脫硝的節(jié)能環(huán)保效益有積極幫助。需要注意的是，該技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中也需要對(duì)燃燒方式的調(diào)整時(shí)機(jī)進(jìn)行明確，同時(shí)做好相應(yīng)的記錄工作，利用信息技術(shù)來(lái)完善數(shù)據(jù)庫(kù)，也為智能化管理體系的建立提供重要參考。

2.3石灰石以及石膏技術(shù)

根據(jù)目前實(shí)際操作看，該項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用能起到較為理想的效果，人們?cè)谑褂孟鄳?yīng)要點(diǎn)時(shí)才能確保這些方面的要點(diǎn)得到更為合理的保障。石灰石與石膏技術(shù)在脫硫脫銷工作中會(huì)使排放出的煙氣最大化得到優(yōu)化，進(jìn)而使得各個(gè)環(huán)節(jié)的水平都能夠到提升與強(qiáng)化，當(dāng)這些方面的要點(diǎn)得到實(shí)現(xiàn)后，再次采取措施對(duì)煙氣中的化學(xué)成分展開(kāi)衡量，目的在于確保消除煙氣中的有害物質(zhì)成分。當(dāng)這些方面的特點(diǎn)得到掌握后，勢(shì)必能極大提升與增強(qiáng)火電廠脫硫脫銷的質(zhì)量水平，滿足有關(guān)工作開(kāi)展的基本水準(zhǔn)。同時(shí)還能將其應(yīng)用到煙氣的指標(biāo)判斷環(huán)節(jié)，在各個(gè)環(huán)節(jié)上加以重點(diǎn)研究，使內(nèi)部的有害氣體產(chǎn)生中和反應(yīng)，這樣能夠杜絕煙氣對(duì)外在環(huán)境的影響。由此可見(jiàn)，切實(shí)注重把握好該技術(shù)要點(diǎn)，對(duì)于提升火電廠運(yùn)營(yíng)水平將會(huì)產(chǎn)生極為重要的意義。

2.4電子束輻射法煙氣脫硫脫硝

電子束輻射法脫硫是一種脫硫技術(shù)的最新發(fā)展，通過(guò)20多年的不斷探索和優(yōu)化，已逐步走向工業(yè)化。其主要特點(diǎn)為：干式處理方法，不產(chǎn)生廢水廢渣;能同時(shí)脫硫脫硝，脫硫脫硝率較高，脫硫率在90%以上脫硝率在80%以上;系統(tǒng)簡(jiǎn)單，操作方便，流程易于控制;產(chǎn)生廢棄物為硫酸銨和硝酸銨混合物，可用作化肥。焦?fàn)t煙氣經(jīng)除塵后，在高溫下進(jìn)行反應(yīng)。在煙氣進(jìn)入反應(yīng)器之前，注入適量的氨氣。在反應(yīng)器內(nèi)，煙氣受高能電子束照射，煙氣中的氮?dú)?、氧氣和水蒸氣等發(fā)生輻射反應(yīng)，生成大量的活性物質(zhì)，它們將煙氣中的二氧化硫和氮化物氧化為三氧化硫和二氧化氮。硫氧化物和氮氧化物與水蒸氣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成霧狀的硫酸和硝酸，再與反應(yīng)器的氨反應(yīng)，生成硫酸銨和硝酸銨。最后用靜電除塵器收集氣溶膠狀的硫酸銨和硝酸銨，凈化后的煙氣可直接排放。該技術(shù)相比較于之前的幾種脫硫脫硝方法較為新穎，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)較少，所需工藝步驟較為繁瑣，脫硫脫硝效率尚有差距，能否在后續(xù)中進(jìn)一步廣泛應(yīng)用，還需更多的實(shí)驗(yàn)與研究。

2.5海水脫硫技術(shù)

海水脫硫技術(shù)在當(dāng)前的火電廠煙氣脫硫脫硝中的應(yīng)用也相對(duì)普遍。在海水脫硫技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中，可以利用海水中的堿成分脫離煙氣內(nèi)的二氧化硫，降低煙氣二氧化硫濃度，從而降低火電廠煙氣對(duì)大氣產(chǎn)生的污染。在對(duì)海水脫硫技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用時(shí)，相關(guān)工作人員必須對(duì)前期投入成本進(jìn)行有效控制，才能夠提高海水脫硫技術(shù)的應(yīng)用效益。除此之外，在實(shí)際脫硫過(guò)程中盡可能不要使用化學(xué)燃料，才能夠防止化學(xué)反應(yīng)的生成物對(duì)環(huán)境產(chǎn)生二次污染和破壞。海水脫硫技術(shù)在使用過(guò)程中需要利用海水資源，因此一般在臨近海邊的火電廠煙氣脫硫脫硝過(guò)程中進(jìn)行應(yīng)用。除了能夠降低該技術(shù)的應(yīng)用成本之外，還可以降低火電廠生產(chǎn)運(yùn)行對(duì)環(huán)境產(chǎn)生的污染和破壞，其脫硫脫硝的節(jié)能環(huán)保效益相對(duì)較高。

2.6氧化鎂法

氧化鎂法還有另一個(gè)稱呼是技術(shù)氧化物法，其原理就是利用SO2與氧化鎂的化學(xué)特性，在其反應(yīng)后生成硫酸鎂和亞硫酸鎂，這兩種物質(zhì)在經(jīng)過(guò)充分煅燒之后以分解重構(gòu)的方式再次生成氧化鎂，在這一過(guò)程中還能回收純凈的SO2氣體，如此一來(lái)基本上沒(méi)有產(chǎn)生什么浪費(fèi)，且脫硫劑能夠再次重復(fù)利用，在實(shí)際操作中，相對(duì)于石灰水而言，氧化鎂有著更強(qiáng)的活性、液氣比較小，總的脫硫效率更高，但該方法并不是十全十美的，因?yàn)檠趸V多為固體狀，所以在反應(yīng)過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)大量的固定沉降，會(huì)造成堵塞問(wèn)題，且反應(yīng)過(guò)后所產(chǎn)生的硫酸鎂極難處理，若直接拋棄很容易造成二次污染，若想全部去除則需要消耗大量成本。

2.7循環(huán)流化床法

該方法就是利用氫氧化鈣與二氧化硫、三氧化硫所發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)的方式來(lái)達(dá)到既定的脫硫效果。在該技術(shù)的加持下，脫硫劑存在的條件便利，其能與塔內(nèi)的煙氣充分反映，大大提高了脫硫原料的使用效率，在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，若脫硫塔中沒(méi)有易損壞或無(wú)轉(zhuǎn)動(dòng)部件，則可達(dá)到一種不需經(jīng)常維護(hù)或不維護(hù)的狀態(tài)。一般情況下，脫硫渣以干態(tài)的方式存在，在這種較為穩(wěn)定的狀態(tài)下其與系統(tǒng)設(shè)備間不會(huì)出現(xiàn)堵塞、黏結(jié)、腐蝕等問(wèn)題，且脫硫效率高達(dá)90%以上，在脫硫完成后，煙氣的平均溫度要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于露點(diǎn)溫度，所以很難形成濕潤(rùn)環(huán)境，也無(wú)須考慮煙道與相應(yīng)設(shè)備的防潮、防腐措施。在使用過(guò)程中我們不難發(fā)現(xiàn)，該脫硫系統(tǒng)有著操作簡(jiǎn)單、占地面積少、無(wú)廢水排放、耗能低、建設(shè)與運(yùn)營(yíng)成本小等優(yōu)勢(shì)，也正是因此該技術(shù)受到許多企業(yè)的推崇。

3火電廠煙氣脫硫脫硝技術(shù)中的節(jié)能環(huán)保措施

現(xiàn)階段，在我國(guó)工業(yè)化水平不斷提升的背景下，在工業(yè)生產(chǎn)中產(chǎn)生的污染物也在不斷增加，導(dǎo)致生態(tài)環(huán)境遭受了極大破壞，對(duì)我國(guó)社會(huì)以及經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展產(chǎn)生極大影響。近些年來(lái)，我國(guó)生態(tài)文明建設(shè)工作的深入發(fā)展，在一定程度上提升了人們的環(huán)保意識(shí)。在火電廠生產(chǎn)過(guò)程中煙氣污染問(wèn)題是人們普遍關(guān)注的問(wèn)題。為了降低火電廠生產(chǎn)過(guò)程中煙氣污染情況，需要加強(qiáng)火電廠煙氣處理技術(shù)的有效應(yīng)用。在對(duì)火電廠煙氣脫硫脫硝技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用時(shí)，還需要對(duì)其節(jié)能環(huán)保效益進(jìn)行充分考慮：第一，相關(guān)技術(shù)人員在對(duì)煙氣脫硫脫硝技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)新研究時(shí)，需要保證資源的利用效率，同時(shí)對(duì)脫硫脫硝技術(shù)的應(yīng)用成本進(jìn)行合理控制，從而促進(jìn)我國(guó)火電廠可持續(xù)發(fā)展。第二，在對(duì)脫硫脫硝技術(shù)進(jìn)行科學(xué)選擇時(shí)，需要對(duì)發(fā)電過(guò)程中產(chǎn)生的副產(chǎn)品進(jìn)行再利用，這樣才能夠有效防止發(fā)電產(chǎn)生的副產(chǎn)品對(duì)環(huán)境以及大氣產(chǎn)生的污染與破壞。并且對(duì)相關(guān)資源進(jìn)行回收利用，可以提高資源的綜合利用效率，達(dá)到節(jié)能環(huán)保的目的。第三，在對(duì)發(fā)電過(guò)程中產(chǎn)生的副產(chǎn)品進(jìn)行運(yùn)用時(shí)，需要開(kāi)展有效的分析工作，全面掌握在煙氣脫硫脫硝過(guò)程中副產(chǎn)品的具體性能、特點(diǎn)等資料，才能夠采取科學(xué)措施利用副產(chǎn)品提高煙氣脫硫技術(shù)的節(jié)能效果和環(huán)保水平。

結(jié)束語(yǔ)

火電行業(yè)作為全國(guó)最大的大氣污染物排放源之一，火電廠的SO2、NOx、顆粒物等污染物的排放一直受到國(guó)家的重視。干法脫硫脫硝工藝相對(duì)于傳統(tǒng)的濕法工藝具有占地面積小、無(wú)脫硫廢水等優(yōu)點(diǎn)，越來(lái)越受到政府及火電廠的重視。本文總結(jié)了適用于火電行業(yè)的干法脫硫脫硝工藝流程及特點(diǎn)?？傮w來(lái)看，盡管目前干法脫硫脫硝工藝仍具有鈣硫比大、運(yùn)行成本較高等問(wèn)題，干法脫硫脫硝技術(shù)是未來(lái)火電行業(yè)煙氣凈化技術(shù)發(fā)展的方向之一，應(yīng)著眼于機(jī)理探究及工程應(yīng)用2方面的研究，使干法脫硫脫硝工藝更好地為火電行業(yè)服務(wù)。

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