排放現(xiàn)狀和煙氣脫硫脫硝技術(shù)在火電廠大氣污染的分析

韓冰

摘 要：最近幾年，霧霆在我國大范圍爆發(fā)，特別是在東北和華北地區(qū)，已經(jīng)嚴(yán)重影響了人們的正常生活，很多人表示，治理空氣污染已經(jīng)是迫在眉睫，同時(shí)，工廠排放的廢煙氣是否達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)，也逐漸成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。正因如此，環(huán)保部門對(duì)于各種污染源的管控力度空前加大，作為以燃煤為主的火力發(fā)電廠，也逐漸被推上了環(huán)保治理的風(fēng)口浪尖。

關(guān)鍵詞：排放 煙氣脫硫脫硝 火電廠 大氣污染

一、當(dāng)前國內(nèi)燃煤火電廠大氣污染物排放現(xiàn)狀及危害

由于能源結(jié)構(gòu)的制約，目前我國的火力發(fā)電廠主要以燃煤為主。在煤的燃燒過程中，不可避免的會(huì)產(chǎn)生粉塵、S02、NOx、CO和CO2等有害氣體，其中S02和NOx對(duì)大氣的污染十分明顯。

煤炭中通常含有1%左右的硫，平均每燃燒一噸煤，大約就會(huì)產(chǎn)生20公斤二氧化硫，據(jù)相關(guān)環(huán)保部門統(tǒng)計(jì)，自1995年以來，我國每年的二氧化硫排放量都在2千萬噸以上，其中工業(yè)排放量占比近90%。二氧化硫的大量排放，導(dǎo)致城市空氣質(zhì)量的嚴(yán)重惡化和大規(guī)模的酸雨污染。通過環(huán)境檢測(cè)部門了解到，約有73.7%的城市人口暴露在未達(dá)標(biāo)質(zhì)量的空氣中，尤其以人口規(guī)模在百萬以上的特大城市最為嚴(yán)重。其中224%的城市二氧化硫超標(biāo)，主要分布在華北地區(qū)和四川、貴州等中部省份，但是現(xiàn)在范圍已有逐步擴(kuò)大的趨勢(shì)。

氮氧化物也是燃煤過程中產(chǎn)生的重要污染物，它可以與揮發(fā)性有機(jī)化合物在陽光下發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)，生成類似臭氧的氧化劑，同時(shí)產(chǎn)生很多細(xì)小的微粒，形成光化學(xué)煙霧。光化學(xué)煙霧對(duì)人的眼、鼻、肺和造血組織都會(huì)造成強(qiáng)烈的刺激和損傷。一般煤中平均含氮量為1%一2%，經(jīng)燃燒之后大約20%一80%會(huì)轉(zhuǎn)化為氮氧化物。早在2009年，我國工業(yè)生產(chǎn)中排放的氮氧化物已經(jīng)超過了1.4千萬噸，近年來仍呈現(xiàn)出逐漸增長(zhǎng)的趨勢(shì)。

早在1973年，我國就依據(jù)環(huán)保法和標(biāo)準(zhǔn)化法為基礎(chǔ)，頒布了《工業(yè)“三廢”排放試行標(biāo)準(zhǔn)》，對(duì)包括火電廠在內(nèi)的多種工業(yè)排放的大氣污染物提出了限值要求，后來國家環(huán)保經(jīng)過多次修訂，于2012年頒布了《火電廠大氣污染物2011年排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB13223--2011），要求全國火電廠必須強(qiáng)制執(zhí)行?；诮鼛啄晡覈髿馕廴緡?yán)重超標(biāo)，2014年9月12日，國家發(fā)展改革委、環(huán)境保護(hù)部、國家能源局又聯(lián)合印發(fā)《煤電節(jié)能減排升級(jí)與改造行動(dòng)計(jì)劃（2014一2020年）》，要求新建和現(xiàn)役燃煤發(fā)電機(jī)組大氣污染物排放濃度基本達(dá)到或接近燃?xì)廨啓C(jī)組排放限值（即在基準(zhǔn)氧含量6%條件下，煙塵、S02、NOx的排放濃度分別不高于5、35、50mg/m?）。本項(xiàng)目就是在這種情況下，擬對(duì)內(nèi)蒙古大板發(fā)電有限責(zé)任公司二號(hào)機(jī)組實(shí)施超低排放改造，力爭(zhēng)控制二氧化硫排放不超過35mg/m?，氮氧化物排放不超過50mg/m?。

二、煙氣脫硫脫硝技術(shù)在火電廠中的應(yīng)用

火電廠所排放出來的工業(yè)廢氣中以二氧化硫和硝化物為主要污染物，所以想要做好火電廠的污染預(yù)防工作，就要先從煙氣的脫硫脫硝方面開始。

1、煙氣脫硫技術(shù)

所謂煙氣脫硫技術(shù)，就是把煙氣中的含硫氣體通過技術(shù)手段進(jìn)行分離，或者是轉(zhuǎn)化成其他的液態(tài)物質(zhì)，進(jìn)而減少對(duì)大氣環(huán)境的破壞。煙氣的脫硫技術(shù)可以分為四種：

（1）干法脫硫技術(shù)。干法脫硫技術(shù)可以分為干粉噴射脫硫法、高能電子活化氧化法、荷電干粉噴射脫硫法三種，這三種脫硫方法最終產(chǎn)生的物質(zhì)為干粉狀，因此可以減少對(duì)大氣的污染及破壞。

（2）半干粉脫硫技術(shù)。這種技術(shù)方法是通過相關(guān)的化學(xué)反應(yīng)，把產(chǎn)生的二氧化硫清除，實(shí)際上就是通過石灰漿中的水分通過吸收到煙氣中的熱量，從而蒸發(fā)掉的原理，在這個(gè)過程中，石灰與二氧化硫所形成的為硫酸鈣。

（3）濕法脫硫技術(shù)。這種脫硫技術(shù)現(xiàn)在被我們使用的最為廣泛，包括鈉堿法、石灰石法和海水脫硫法三種。鈉堿法主要是通過化學(xué)反應(yīng)將二氧化硫去除，讓碳酸鈉和二氧化硫發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，最終形成亞硫酸鈉鹽；石灰石法也同樣是利用化學(xué)反應(yīng)來清除二氧化硫，它主要是通過二氧化硫與石灰石的結(jié)合，形成石膏；海水脫硫法主要是通過海水來吸收火電廠煙氣中的二氧化硫，再與空氣中的氧氣進(jìn)行作用產(chǎn)生硫酸鹽，最后排放到海水中，這樣可以很大程度上減低大氣的污染程度。

（4）煙氣循環(huán)流化床法。這種方法是把消石灰當(dāng)做脫硫劑，并將其和酸性氣體或循環(huán)灰發(fā)生反應(yīng)，最終實(shí)現(xiàn)S02及S03氣體的清楚。使用這種煙氣循環(huán)流化床法的過程中，不用加熱排煙和防腐，不僅如此，這種方法還能夠還可以清理煙氣再循環(huán)系統(tǒng)的設(shè)置，并且使脫硫塔內(nèi)的煙氣流量處于穩(wěn)定的狀態(tài)，最終可以保證脫硫塔在低負(fù)荷運(yùn)行的環(huán)境中，長(zhǎng)期保持良好的工作狀態(tài)。同時(shí)，我國一直以來都是堅(jiān)持自己對(duì)煙氣循環(huán)流化床法進(jìn)行研發(fā)，也就是把鍋爐煙道當(dāng)做反應(yīng)器，并且按照一定的比例，通過混合槽來把之前反映的混合物進(jìn)行混合，最后再裝進(jìn)煙道內(nèi)實(shí)現(xiàn)脫硫。通過實(shí)踐我們可以得知，這種煙道循環(huán)流化床發(fā)脫硫技術(shù)有工藝流程簡(jiǎn)單以及占地面積小等特點(diǎn)，而且還能夠使脫硫率達(dá)到90%之多，這也是我國很多火電廠目前都在普遍應(yīng)用的一種脫硫方法，并且得到了非常好的效果。

2、煙氣脫硝技術(shù)

煙氣脫硝技術(shù)主要是把煙氣中的含氮氧化物分離開，將其轉(zhuǎn)化成為固態(tài)或液態(tài)的物質(zhì)，最終使自身的排放量大幅度的降低。煙氣脫硝技術(shù)主要包括了還原氮氧化物、氧化、吸附等環(huán)節(jié)，這就是我們經(jīng)常提到的還原法和氧化法。還原法主要是通過還原性非常強(qiáng)的氣體，把其自身的氮氧化物轉(zhuǎn)為氮?dú)馀欧诺娇諝庵校@種氣體對(duì)空氣是沒有污染和傷害的。氧化法是要首先選取氧化劑把一氧化氮氧化成二氧化氮，然后把二氧化氮融入水總，并形成硝酸，或者和其他的堿性物質(zhì)反應(yīng)成另一種固體。

在實(shí)際的應(yīng)用當(dāng)中，我們經(jīng)常所采用的是脫硝技術(shù)包括液相反應(yīng)及氣相反應(yīng)兩種，液相反應(yīng)也成為濕法，氣相反應(yīng)也成為干法。我國目前為止使用最多的，也是最普遍的是干法，而干法脫硝技術(shù)又可以細(xì)致分為選擇性催化還原法和選擇性非催化還原法兩種。

（1）選擇性催化還原法。選擇性催化還原法是通過催化劑把氨基還原劑進(jìn)行選擇性的還原氧化物的反應(yīng)溫度區(qū)間降低并擴(kuò)展，這對(duì)拖出電站鍋爐中的氮氧化物是非常有利的。選擇性催化還原法從上世紀(jì)的80年代開始，就已經(jīng)被應(yīng)用到了燃煤鍋爐當(dāng)中，良好的脫硝效果使這種方法在當(dāng)時(shí)的日本及歐洲很多國家都普遍應(yīng)用。經(jīng)過實(shí)驗(yàn)我們得知，氨氣和氮氧化物可以發(fā)生選擇性的反應(yīng)，在選擇性催化還原法中，一氧化氮是主反應(yīng)的反應(yīng)物，而且在反應(yīng)中也摻加著氧氣。

選擇性催化還原法的主要裝置包括貯氨、混氨、噴氨、煙道、反應(yīng)塔及控制系統(tǒng)所共同組成。通過這種選擇性催化還原法可以很快的祛除硝化物，消除率可達(dá)90%。這種技術(shù)經(jīng)過長(zhǎng)期的完善與改進(jìn)，現(xiàn)在已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用，而且消除率也有了進(jìn)一步的提高，不僅如此，通過這種方法產(chǎn)生的新物質(zhì)對(duì)大氣環(huán)境也不會(huì)造成污染及傷害。

同時(shí)，由于采取的催化劑不同，因此催化還原反應(yīng)的溫度區(qū)間也不同。如果催化劑選用氧化鐵和氧化鈦，反應(yīng)溫度就會(huì)在300—400℃，再加上合理的調(diào)節(jié)氨氣和氮氧化物的比例，就會(huì)使脫硝率更進(jìn)一步的提升。

（2）選擇性非催化還原法。這種方法是把尿素或者氨等還原劑均勻地噴入爐膛的高溫區(qū)，以此來達(dá)到脫出NOx的目的。

結(jié)語

我國經(jīng)濟(jì)正在快速持續(xù)發(fā)展，同時(shí)也面臨著更高的環(huán)保要求，發(fā)電廠要摒棄先污染再治理的錯(cuò)誤觀念，堅(jiān)持做好煙氣脫硫脫硝等處理工作，為人類的可持續(xù)發(fā)展做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)

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