低碳經(jīng)濟中的燃煤電廠脫硫脫硝除塵工藝發(fā)展探究

沈振彬 徐偉

摘 要：我國作為主要采用火力發(fā)電的能源大國，煤炭絕對是我們國家關(guān)鍵的能源，近一半的煤炭資源是用來發(fā)電的。大量煤炭消費對生態(tài)環(huán)境造成了嚴(yán)重的污染、空氣質(zhì)量的惡化和我國的生態(tài)環(huán)境，因此，在低碳經(jīng)濟條件下，如何提高電廠的煤炭污染，是我國的關(guān)鍵問題。本文對低碳經(jīng)濟中燃煤電廠脫硫脫硝技術(shù)的發(fā)展進(jìn)行了分析和闡述，并希望對我國相關(guān)產(chǎn)業(yè)提供參考和借鑒。

關(guān)鍵詞：低碳經(jīng)濟；煤電廠；脫硫脫硝除塵工藝

在工業(yè)時代，煤炭是重要的能源。我國是世界工業(yè)大國，隨著經(jīng)濟的發(fā)展，對煤炭的需求也在不斷增加，尤其是電力行業(yè)，近一半的煤炭資源在中國被用于發(fā)電，但是煤燃燒時，會有大量的二氧化氮、二氧化硫和粉塵，不僅嚴(yán)重危害人民的健康，對生態(tài)環(huán)境也造成了嚴(yán)重的污染。因此，在低碳經(jīng)濟下，對燃煤電廠的脫硫、脫硝和除塵的發(fā)展過程進(jìn)行了分析。

一、燃煤電廠發(fā)展低碳經(jīng)濟，脫硫脫硝除塵工藝的必要性

（一）氮氧化物對大氣的污染

1、二氧化硫?qū)Υ髿獾奈廴居绊?/p>

在現(xiàn)代火電廠的生產(chǎn)中，二氧化硫是由煤排放的。二氧化硫?qū)Υ髿獾奈廴痉浅?yán)重，如果不采取有效措施加以預(yù)防，后果將是災(zāi)難性的。

2、氮氧化物對大氣的污染影響

氮氧化物的污染主要來自火力發(fā)電廠煤燃料的燃燒產(chǎn)物。當(dāng)?shù)趸锖痛髿鉄N類共存時，在紫外光下，可以產(chǎn)生光化學(xué)反應(yīng)，化學(xué)煙霧形成，它是有毒的二次污染物，可引起肺損傷，如肺水腫[1]。

（二）粉塵對大氣環(huán)境的危害

火電廠生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的粉塵會對人的呼吸道、眼睛等造成嚴(yán)重危害。例如，灰塵中大量的焦油，含有強致癌物，可引起支氣管炎、肺氣腫，當(dāng)它重時可能引起癌癥。

二、燃煤電廠除塵工藝

（一）高性能除塵器

通過不同的離心慣性力，高性能濾波器可以消除塵埃顆粒在高溫，除塵效率高，運行成本相對較低，但效果不明顯，但是對于一些大型粒子作為一個結(jié)果，它只能用作普通的除塵設(shè)備。目前我國一些小型燃煤電廠主要采用高性能除塵除塵工作，其效率較高，能有效解決過量碳的問題，并能實現(xiàn)煤灰回收的集中。

（二）高性能過濾器形式

首先，顆粒過濾器具有很強的除塵效果，可以去除約10lm的粉塵顆粒，但可以在高溫環(huán)境下使用，從而導(dǎo)致床層堵塞。

其次，金屬網(wǎng)過濾器主要由金屬纖維組成，由于其高溫性能不佳，不適合高溫除塵。

第三，陶瓷濾波器，根據(jù)結(jié)構(gòu)分類，其主要分為蜂窩類型、交叉流動，蠟燭的形狀和纖維膠帶，按材料分類也可以分為彈性和剛性陶瓷陶瓷、蜂窩，交叉流動，和屬于剛性陶瓷蠟燭的形狀，具有較強的除塵效果，材料具有良好的耐高溫性能，能在高溫下工作除塵，陶瓷纖維帶屬于靈活，可以改變形狀，除塵效果也很好，材料具有較強的抗酸堿性和耐高溫性能[2]。

（三）靜電除塵器

靜電除塵可以捕獲約6 um的塵粒，但由于其熱膨脹、材料穩(wěn)定性和取芯穩(wěn)定性，在我國燃煤電廠中并沒有廣泛應(yīng)用。

為了提高其除塵效果的質(zhì)量，日本已經(jīng)研制出了雙電除塵器，高壓間距，同時美國也相繼研制出帶屏蔽網(wǎng)、三電極和蒸汽動力。靜電除塵器在實際應(yīng)用中取得了良好的效果。

三、燃煤電廠脫硫工藝

煙氣脫硫脫硝技術(shù)目前主要研究和工業(yè)示范階段，但由于其在系統(tǒng)可以實現(xiàn)同時脫硫脫硝，尤其是氮氧化物標(biāo)準(zhǔn)的嚴(yán)格控制，與此同時脫硫脫硝技術(shù)是目前各國越來越多的關(guān)注。煙氣脫硫脫硝技術(shù)主要有三種，第一種是煙氣脫硫和煙氣脫硝的組合工藝。第二種是同時使用吸附劑去除SOX和NOX；第三種方法是改進(jìn)現(xiàn)有的煙氣脫硫系統(tǒng)（例如脫硫液中添加脫氮劑等），增加脫硝功能。

燃煤電廠煙氣中SOX和NOX的濃度不高，但非常大。如果兩套設(shè)備用于脫硫脫氮，不僅面積大，而且投資、管理和運營成本高。近年來，世界各國特別是工業(yè)化國家都開展了同時脫硫脫氮技術(shù)的研究與開發(fā)，并進(jìn)行了一定的工業(yè)應(yīng)用。根據(jù)國家電力科學(xué)研究院，目前有60多個新同時脫硫脫硝技術(shù)，在襪/氮氧化物去除技術(shù)，使用組合的煙氣脫硫和煙氣脫氮技術(shù)，利用吸附劑去除襪和氮氧化物技術(shù)同時，均可實現(xiàn)較高的去除效率。

（一）選煤技術(shù)

煤的選擇可以有效地減少煤燃燒中的灰分和硫含量，并根據(jù)煤的質(zhì)量對煤進(jìn)行分類，從而實現(xiàn)煤炭的分配。洗煤可有效提高煤燃燒的可靠性和熱效率。目前，煤炭制備技術(shù)主要包括微生物法、化學(xué)法和物理法，而物理方法是最廣泛應(yīng)用的技術(shù)，可以有效地脫硫。

（二）循環(huán)鍋爐技術(shù)

循環(huán)式鍋爐可以有效地實現(xiàn)煤燃燒的脫硫，合理控制二氧化硫的排放。與此同時，由于煤燃燒溫度低，可以控制二氧化氮的排放。目前，循環(huán)鍋爐技術(shù)已在許多發(fā)達(dá)國家得到應(yīng)用，并取得了良好的效果，成為煤炭脫硫的關(guān)鍵手段。在低碳經(jīng)濟條件下，我國還在發(fā)展和發(fā)展流化床，進(jìn)一步提高脫硫效率，提高電廠發(fā)電效率[3]。

（三）煙氣脫硫技術(shù)

煙氣脫硫是當(dāng)前世界最為常用的脫硫方式，其主要技術(shù)手段如下 ：

首先，石灰脫硫技術(shù)，其脫硫系統(tǒng)主要包括氧化系統(tǒng)、脫硫石膏系統(tǒng)漿料系統(tǒng)、吸收系統(tǒng)、煙氣系統(tǒng)，是我目前國最成熟、最常用的技術(shù)。

其次，煙氣脫硫技術(shù)及其工藝原理和石灰脫硫工藝原理相似，但經(jīng)過一定程度的優(yōu)化和簡化后，同時保留了大量的石灰脫硫技術(shù)，可以有效地節(jié)約電廠的投資成本。

第三，海水脫硫技術(shù)，由于豐富的自然水可溶性鹽，其內(nèi)容主要包括碳酸鹽、硫酸鹽、氯化鎂、氯化鈉，水呈現(xiàn)很強的堿性，具有較強的二氧化硫吸收能力、煙氣冷卻的過程中，與水接觸，然后達(dá)到去除二氧化硫的目的；海水沉積后，水質(zhì)恢復(fù)，可以返回大海，所需的技術(shù)設(shè)備簡單、煙氣溫度、接觸池、吸收塔、冷卻塔，不需要化學(xué)物質(zhì)，也不產(chǎn)生廢液，具有成本低、穩(wěn)定運行和簡單的設(shè)備等。

第四，磷酸銨鹽脫硫技術(shù)，主要以天然氨和磷礦為原料，在脫硫過程中使用回收的磷酸銨復(fù)合肥料原料，工藝簡單，具有一定的經(jīng)濟附加值。

第五，噴淋脫硫技術(shù)，在歐洲和美國生產(chǎn)，在現(xiàn)代更廣泛地應(yīng)用于石灰漿的吸收劑和二氧化硫的反應(yīng)，干燥時，二氧化硫作為水分和蒸發(fā)，以及顆?；旌衔?，脫硫效率高。

四、燃煤電廠脫硝工藝

（一）煤炭燃燒中脫硝的主要工藝

在煤燃燒過程中，通過選擇燃燒方式和控制燃燒條件來實現(xiàn)反硝化。

首先，通過降低燃燒溫度和空氣比，通過降低燃燒溫度和空氣比，同時實現(xiàn)脫硝的預(yù)期效果，降低溫度，減少預(yù)熱，有效控制氮氧化物的的形成。

第二，選擇燃燒方式，改變空氣和燃料的混合模式，氧氣濃度和燃燒溫度的降低和控制，有效控制氮氧化物的形成，通過二次燃燒法，有效控制燃燒溫度，從而減少一氧化氮的生成。

（二）燃燒煙氣脫硝脫硫工藝

近年來，注重生態(tài)環(huán)境保護(hù)在中國的上升，脫硝脫硫技術(shù)是當(dāng)前我國工業(yè)研究的一個重要課題，但由于其難以推廣和成本高，很多技術(shù)在實驗階段，目前主要使用的幾個流程如下：

首先，活性炭吸附法，因為活性炭是一種強吸附材料，能有效地吸收煙氣中的二氧化硫，并去除氮氧化物。

第二，電子束法，電子束主要安裝在袋式除塵器與噴霧干燥機之間，對電子束輻照煙氣，對二氧化硫和氮氧化物的吸收，達(dá)到脫硫脫硝的預(yù)期效果。

結(jié)語

簡而言之，燃煤電廠的生產(chǎn)在生產(chǎn)大量的廢氣和塵埃，如果企業(yè)不進(jìn)行有效處理氣體和塵埃，低的污染不僅會導(dǎo)致生態(tài)環(huán)境，同時也帶來了嚴(yán)重的危害人們的身體健康，因此，在低碳經(jīng)濟下，對燃煤電廠的脫硫和除塵技術(shù)的發(fā)展進(jìn)行了闡述。

參考文獻(xiàn)：

[1].李洋，陳敏東，薛志鋼，支國瑞，馬京華，劉妍，高煒. 燃煤電廠協(xié)同脫汞研究進(jìn)展及強化措施 [J].化工進(jìn)展，2014，08：2187～2191.

[2].段建田.小型燃煤鍋爐和熱風(fēng)爐煙氣脫硫脫硝及除塵技術(shù)應(yīng)用——以山西省陽煤集團新景礦蘆湖南熱風(fēng)房改造設(shè)計為例 [J].環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展，2016，06：135～137.

[3].鄧蓮，章生衛(wèi)，莊永強，卓奮，羅新華.廣州燃煤電廠超低排放運行管理措施探討 [J]. 廣州環(huán)境科學(xué)，2016，01：6～10.