燃煤電廠煙氣脫硫脫硝及治理策略

王善波

摘要：在諸多發(fā)電廠中，燃煤發(fā)電廠是對(duì)大氣環(huán)境污染最大的，其中最嚴(yán)重的是燃煤鍋爐中的煙氣，這是中國(guó)煤煙型電廠大氣環(huán)境污染的關(guān)鍵因素。本文介紹了燃煤電廠煙氣的危害及特點(diǎn)，然后淺析了煙氣治理的辦法，最后闡述了煙氣脫硫脫硝的技術(shù)。

關(guān)鍵詞：燃煤電廠；煙氣治理；脫硫脫硝技術(shù)

Abstract: In many power plants, coal-fired power plants are the largest of atmospheric pollution, the most serious is the coal-fired boiler flue gas, which is China's coal-burning power plant air pollution is a key factor. This article describes the hazards of coal-fired power plant flue gas and Features, and then On the flue gas treatment approaches, and finally elaborated flue gas desulfurization and denitrification technology.Keywords: coal-fired power plants; flue gas treatment; Desulfurization Technology

中圖分類號(hào)：TK229.6文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：

在燃煤電廠中排出的煙氣中，包含煙塵、氮氧化物、二氧化硫、碳?xì)浠衔锖椭亟饘俚戎T多污染物，致使大型火電廠常常是當(dāng)?shù)刈畲蟮墓I(yè)污染源。在燃煤電廠中，因鍋爐燃燒而產(chǎn)生的污染物顯著高于其他環(huán)節(jié)產(chǎn)生的污染物，因此燃煤電廠是治理污染的關(guān)鍵。

一、燃煤電廠煙氣的危害及特點(diǎn)

在鍋爐燃燒的過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生煙氣，其中包含很多污染物，比如說(shuō)有氮氧化物、一氧化碳、二氧化硫、粉塵和少量的氟化物、氯化物等。其中污染物的比重和煤炭中存在的礦物質(zhì)構(gòu)成有著十分緊密的關(guān)系。鍋爐燃燒會(huì)產(chǎn)生大量的煙氣，由于煙氣的溫度高，污染物的濃度較低，煙氣治理更加困難。

燃煤電廠中鍋爐煙氣含量雖然會(huì)由于煤種與鍋爐設(shè)備的不同存在一定的差異，但是由于其額定的蒸發(fā)量比較大，所以排放的煙氣含量往往比其他工業(yè)窯爐中產(chǎn)生的煙氣含量大很多。鍋爐燃燒時(shí)的溫度一般大于1200℃，其中污染物大部分都是無(wú)機(jī)物。在燃煤電廠的煙氣中，污染物是由氣態(tài)形式存在的，濃度往往較低，它的濃度顯著低于工廠中由于有色金屬冶煉而產(chǎn)生的氣態(tài)污染物。因?yàn)槲廴疚锏臐舛认喈?dāng)?shù)?，所以在氣態(tài)污染物回收以及利用方面就會(huì)因此投入更高的成本，并且工作的難度也相當(dāng)大，往往會(huì)影響其經(jīng)濟(jì)效益。針對(duì)數(shù)量較少的燃高硫煤電廠，則應(yīng)當(dāng)全面分析電廠的社會(huì)環(huán)境、經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)，區(qū)別對(duì)待、因地制宜，合理的選擇治理方式。在燃煤電廠的鍋爐中，煙氣是有一定溫度和濕度的。因?yàn)闊煔夂枯^大，煙氣的溫度往往會(huì)比環(huán)境空氣的溫度高很多，而且由于是用高煙囪排放的，所以煙氣抬升的高度大，擴(kuò)散的范圍廣，再加上由于風(fēng)的作用，傳輸就會(huì)形成連續(xù)的煙流，其距離可達(dá)到幾百乃至幾千公里。在煙氣沉降與轉(zhuǎn)化過(guò)程中，SO2和 NOx 的沉降與轉(zhuǎn)化是一個(gè)非常緩慢的過(guò)程，所以可以傳輸比較遠(yuǎn)的距離。

燃煤電廠的污染物不但數(shù)量多而且傳輸遠(yuǎn)，是對(duì)環(huán)境影響最大的。燃煤電廠中的煙塵，不僅僅影響人的健康，而且還給工農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)帶來(lái)了相當(dāng)大的損失，很多電廠周圍的農(nóng)村，由于電廠排放的煙氣沉降，致使農(nóng)作物大量的減產(chǎn)，電廠往往每年需要支付巨大的賠償。SO2除了對(duì)人的健康有很大危害外，還對(duì)建筑物、金屬材料、農(nóng)林業(yè)的生產(chǎn)也存在有很大的危害。燃煤電廠煙氣中NOx 主要是 NO，排放在大氣中之后容易氧化成為NO2。NO2的濃度比較大時(shí)就會(huì)造成嚴(yán)重的環(huán)境污染，危害到人的健康。

二、燃煤電廠煙氣治理的策略

燃煤電廠應(yīng)當(dāng)主要針對(duì)加強(qiáng)技術(shù)的改造、推行潔凈煤的技術(shù)、完善企業(yè)的管理作為煙氣治理的根本任務(wù)，最終達(dá)到減少煤耗、降低煤炭燃燒所產(chǎn)生的廢氣的目的。而且，綜合的利用資源技術(shù)與開(kāi)發(fā)更高效的煙氣治理技術(shù)也是相當(dāng)重要的。例如怎樣高效的熱電聯(lián)產(chǎn)、電除塵器都是廢氣治理的有效措施。

在燃煤電廠中，鍋爐廢氣的治理重點(diǎn)是對(duì)各類除塵設(shè)備的治理，例如袋式除塵器、旋轉(zhuǎn)式除塵器、電除塵器等等。由于電除塵器除塵的效率特別高，運(yùn)行成本也比較低，因此，在燃煤電廠中，很多都用電除塵器。煤炭燃燒時(shí)，針對(duì)產(chǎn)生的SO2，主要的控制技術(shù)分為SO2燃燒前的脫硫、SO2燃燒中的脫硫和SO2燃燒后的脫硫。在煙氣治理的過(guò)程中，燃煤電廠應(yīng)當(dāng)按照“預(yù)防為主、防治結(jié)合與綜合治理”的規(guī)定，把污染治理、能源節(jié)約和綜合利用資源高效的結(jié)合起來(lái)，不但要控制新的污染產(chǎn)生，還要加強(qiáng)對(duì)舊污染的治理，采取先進(jìn)的生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)管理模式，借鑒先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)，從而提高投資的整體效益，努力讓社會(huì)效益、經(jīng)濟(jì)效益以及環(huán)境效益達(dá)到高度的統(tǒng)一。

在實(shí)踐治理的工作中得到的經(jīng)驗(yàn)告訴我們，今后應(yīng)該繼續(xù)加強(qiáng)技術(shù)政策；推行能源節(jié)約和有益于保護(hù)環(huán)境的新能源政策；能源節(jié)約不僅僅是降低能源的消耗、經(jīng)濟(jì)效益的提高，還是謀求保護(hù)環(huán)境與經(jīng)濟(jì)建設(shè)協(xié)調(diào)長(zhǎng)期發(fā)展的關(guān)鍵舉措。和發(fā)達(dá)的國(guó)家相比，我國(guó)的節(jié)能潛力非常大。所以，要繼續(xù)加強(qiáng)各種措施來(lái)節(jié)約能源。嚴(yán)格控制新的污染、依賴科技的進(jìn)步，高效控制污染物的排放，完成污染防治和利用資源緊密相結(jié)合的目的；挖掘節(jié)能潛力，提高現(xiàn)有的設(shè)施運(yùn)作率，發(fā)揮設(shè)施投資的最大效益；積極籌措各種基金，來(lái)治理舊廠的污染。

三、燃煤電廠煙氣污染治理技術(shù)

1 傳統(tǒng)的模式

這幾年，國(guó)內(nèi)對(duì)煙氣的脫硫、脫硝技術(shù)需求很大，但可以采用的成熟自主的技術(shù)卻不是很多，這是因?yàn)槊摿颉⒚撓跹b置的工藝流程比較復(fù)雜、存在諸多介質(zhì)、影響的因素繁多，技術(shù)的開(kāi)發(fā)難度也相當(dāng)大。采用國(guó)際上的新技術(shù)開(kāi)發(fā)方式，煙氣污染治理新技術(shù)的開(kāi)發(fā)則需機(jī)理的研究、小試、中試的工業(yè)示范，逐個(gè)投入應(yīng)用到整個(gè)的開(kāi)發(fā)流程中，全面應(yīng)用相近的理論和因次分析的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)體系與核心裝置的放大。

在技術(shù)開(kāi)發(fā)的過(guò)程中，首先要通過(guò)研究階段，針對(duì)技術(shù)的基礎(chǔ)問(wèn)題從反應(yīng)機(jī)理與理論上加以明確，然后采用小試來(lái)驗(yàn)證新技術(shù)是否可行，完成小試的工藝基礎(chǔ)后，選擇該工藝在仿真工業(yè)條件中進(jìn)行工藝的研究，并聯(lián)系相近理論與因次分析，來(lái)建立中試的裝置，采用中試來(lái)驗(yàn)證工業(yè)生產(chǎn)，之前的工藝是否可行，確保研發(fā)與應(yīng)用時(shí)的工藝要一致。從小試到中試，就是從實(shí)驗(yàn)室到大的生產(chǎn)間的過(guò)程。中試過(guò)程中，不僅可以對(duì)小試驗(yàn)證，還可以為將來(lái)的大生產(chǎn)搜集數(shù)據(jù)，所以，在傳統(tǒng)技術(shù)開(kāi)發(fā)的過(guò)程中，由小試到中試才是一個(gè)必須通過(guò)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。也常常是在這兩個(gè)環(huán)節(jié)中需進(jìn)行反復(fù)的驗(yàn)證，才使得全部的技術(shù)開(kāi)發(fā)周期延長(zhǎng)、資金投入增大，通常企業(yè)與研究機(jī)構(gòu)無(wú)力承受這么大的風(fēng)險(xiǎn)。這才導(dǎo)致我國(guó)的大氣污染治理技術(shù)自主開(kāi)發(fā)常常在到達(dá)中試階段之后，就會(huì)陷入停滯期，導(dǎo)致技術(shù)開(kāi)發(fā)很難繼續(xù)進(jìn)行，因而無(wú)法獲得先進(jìn)的技術(shù)，應(yīng)用也更加無(wú)從談起。

現(xiàn)如今，國(guó)內(nèi)煙氣脫硫、脫硝技術(shù)的開(kāi)發(fā)只是集中在引進(jìn)國(guó)外的先進(jìn)技術(shù)，環(huán)保公司為了與高校科研院等科研機(jī)構(gòu)相結(jié)合，在對(duì)引進(jìn)國(guó)外技術(shù)消化吸收的同時(shí)，進(jìn)行了部分技術(shù)的改良，因?yàn)楹诵募夹g(shù)都是國(guó)外企業(yè)的技術(shù)機(jī)密，所以這種技術(shù)的改良很難在實(shí)質(zhì)上面提升系統(tǒng)整體的應(yīng)用水平和技術(shù)水平，導(dǎo)致我國(guó)技術(shù)依然不能擺脫對(duì)國(guó)外先進(jìn)技術(shù)的依賴。

2 技術(shù)開(kāi)發(fā)新模式

環(huán)境的污染治理已歷經(jīng)數(shù)十年了，在治理技術(shù)開(kāi)發(fā)的初級(jí)階段，因?yàn)榧夹g(shù)的限制，大部分實(shí)驗(yàn)是驗(yàn)證技術(shù)可行性的基本方法，把試驗(yàn)作為核心，再和相似的理論與因次分析相結(jié)合是實(shí)驗(yàn)裝置放大的唯一途徑，而且技術(shù)的優(yōu)化還依賴反復(fù)的試驗(yàn)室驗(yàn)證，所以在國(guó)外的煙氣脫硫與脫硝技術(shù)開(kāi)發(fā)和研究過(guò)程中，都遵從以試驗(yàn)為中心的，從小試到中試工業(yè)示范開(kāi)發(fā)模式，在歷經(jīng)了十多年的發(fā)展后，才最終實(shí)現(xiàn)了成熟技術(shù)在大規(guī)模工業(yè)中的應(yīng)用。

在煙氣脫硫與脫硝的技術(shù)開(kāi)發(fā)研究中，工藝過(guò)程的重心在化學(xué)的過(guò)程研究，而化學(xué)過(guò)程的實(shí)現(xiàn)又是在過(guò)程裝置中實(shí)現(xiàn)的。盡管煙氣脫硫與脫硝過(guò)程中的化學(xué)原理各異，而且反應(yīng)器的樣式也各有各的特點(diǎn)，并都存在著裝置大、負(fù)荷范圍寬、適應(yīng)性較強(qiáng)、設(shè)計(jì)精度較高這些特點(diǎn)，他們對(duì)過(guò)程裝置的放大設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，都是全新的挑戰(zhàn)。

煙氣脫硫與脫硝技術(shù)在國(guó)際上的大量采用，說(shuō)明即使我國(guó)還沒(méi)有掌握核心的工藝，但是它的技術(shù)已相對(duì)很成熟，具備了超越傳統(tǒng)的開(kāi)發(fā)模式基礎(chǔ)。研究應(yīng)當(dāng)采用全面的、多尺度的系統(tǒng)級(jí)數(shù)值仿真和模擬為中心，讓實(shí)驗(yàn)研究成為校正和開(kāi)發(fā)對(duì)煙氣脫硫與脫硝反應(yīng)器與相關(guān)的裝置的關(guān)鍵技術(shù)，對(duì)工藝的開(kāi)發(fā)，不但突破了傳統(tǒng)的因次分析和相似理論的限制，還解決了脫硫與脫硝多個(gè)反應(yīng)器的設(shè)計(jì)問(wèn)題，最終避免了費(fèi)用高昂的開(kāi)發(fā)過(guò)程。

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