淺談火電廠大氣污染物煙氣脫硫脫硝技術(shù)

范薇薇

【摘 要】目前，我國的用電需求不斷增大，作為我國電力供應(yīng)的主力軍，火力發(fā)電為我國的供電系統(tǒng)提供了堅實的供電保障。然而利用火力發(fā)電極易排放大氣污染物，尤其是火電廠煙氣中的SO2和NOx等污染物的排放對生態(tài)環(huán)境造成了嚴(yán)重危害。論文介紹了煙氣脫硫脫硝技術(shù)，旨在為控制污染物排放提供技術(shù)借鑒。

【Abstract】At present， China's electricity demand is increasing. As the main force of China's power supply， thermal power generation provides a solid power supply guarantee for China's power supply system. However， it is easy to discharge atmospheric pollutants by thermal power generation， especially the emission of pollutants， such as SO2 and NOx in the flue gas of thermal power plants， can cause serious damage to the ecological environment. The paper introduces the flue gas desulfurization and denitrification technology， so as to provide some technical reference for controlling pollutant emissions.

【關(guān)鍵詞】火電廠;煙氣脫硫脫硝技術(shù);大氣污染物

【Keywords】 thermal power plant; flue gas desulfurization and denitrification technology; atmospheric pollutants

【中圖分類號】X773? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文獻標(biāo)志碼】A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 【文章編號】1673-1069（2019）01-0162-02

1 引言

我國以煤炭為主的能源結(jié)構(gòu)，決定了火力發(fā)電的主體地位。火電廠在生產(chǎn)的過程中，會燃燒大量的煤炭，產(chǎn)生富含SO2、NOX等污染物的煙氣。相關(guān)統(tǒng)計顯示，我國火電廠每天的SO2、NOX排放量占到全國總排放量的一半以上，是造成酸雨和霧霾的主要原因之一，直接威脅到我國人民健康和耕地安全。因此，對火電廠排放污染物進行脫硫脫硝處理，是目前環(huán)境保護的重要手段。煙氣脫硫脫硝技術(shù)主要包括：煙氣脫硫、煙氣脫硝、聯(lián)合脫硫脫硝和同時脫硫脫硝四大技術(shù)。聯(lián)合脫硫脫硝和同時脫硫脫硝又稱為脫硫脫硝一體化技術(shù)，是國內(nèi)外學(xué)者針對目前現(xiàn)有的脫硫和脫硝技術(shù)中存在的不足，而提出的優(yōu)化技術(shù)。一體化技術(shù)是將脫硫脫硝技術(shù)融合為一套工藝中，具有設(shè)備、投資成本低，廢物排放量小，同時實現(xiàn)脫硫脫硝的優(yōu)勢，是目前國內(nèi)外煙氣凈化技術(shù)的研究重點。筆者針對這四種技術(shù)的工藝原理和具體應(yīng)用展開論述，具體如下。

2 煙氣脫硫技術(shù)

煙氣脫硫技術(shù)是治理火電廠煙氣中SO2的重要手段，常見的煙氣脫硫技術(shù)主要有干法脫硫、半干法脫硫和濕法脫硫[1]三大技術(shù)。

2.1 干法脫硫技術(shù)

干法脫硫技術(shù)指的是利用固態(tài)的催化劑或吸收劑來吸收或是氧化污染氣體中的SO2。我國火電廠常用的干法脫硫技術(shù)有氧化物法和活性炭法兩種，這種技術(shù)對于含硫量較低的煙氣具有較高的脫硫率，但脫硫后產(chǎn)生的產(chǎn)品不能回收。

2.2 濕法脫硫技術(shù)

與干法脫硫技術(shù)相比，濕法脫硫技術(shù)的脫硫率較高，可達到90%以上，該技術(shù)的成本較低，脫硫后的產(chǎn)品可以循環(huán)利用，是當(dāng)前我國火電廠常用的一種脫硫手段。常用的濕法脫硫工藝有石灰石—石膏煙氣脫硫技術(shù)、海水脫硫工技術(shù)。

2.2.1 石灰石—石膏法煙氣脫硫技術(shù)

石灰石—石膏法煙氣脫硫技術(shù)指的是利用石灰石來吸收排放氣體中的SO2。石灰石—石膏法煙氣脫硫技術(shù)具有成本低、脫硫效率高的優(yōu)勢，其經(jīng)過多年實踐中得到了優(yōu)化和提高，目前已經(jīng)普遍應(yīng)用于我國的火電廠，而且該技術(shù)的副產(chǎn)物石膏還可以回收再利用，具有附加的經(jīng)濟效益。

2.2.2 海水法煙氣脫硫技術(shù)

海水法煙氣脫硫技術(shù)指的是利用酸堿中和的原理，使SO2這一酸性氣體，與海水這一堿性液體產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，從而吸收煙氣中的SO2。該技術(shù)操作簡單、原料豐富且成本低廉，是我國大力支持和研發(fā)的重要脫硫技術(shù)。

2.3 半干脫硫技術(shù)

半干脫硫技術(shù)是在干法脫硫和濕法脫硫之間的技術(shù)，主要有噴霧半干法、爐內(nèi)噴鈣爐后活化法、灰外循環(huán)增勢半干法和煙道流化床脫硫法等技術(shù)。與干法脫硫相比，脫硫效率高，但反應(yīng)產(chǎn)物的循環(huán)率低，不能進行連續(xù)運行。以下筆者以煙氣循環(huán)硫化床脫硫技術(shù)為例，講述其工藝原理。

煙氣循環(huán)硫化床脫硫技術(shù)作為一種典型的半干法脫硫技術(shù)，具有較高的脫硫率。該技術(shù)的工藝原理為火電廠的煙氣與消石灰、循環(huán)灰以及工藝水進行反應(yīng)，從而去除SO2、SO3等硫化物。這種技術(shù)的優(yōu)勢是空間占用小、脫硫工藝容易實現(xiàn)。

3 煙氣脫硝技術(shù)

煙氣脫硝技術(shù)是通過還原劑把NOx還原為N2的一種技術(shù)。常用的脫硝技術(shù)包括：SCR脫硝技術(shù)（選擇性催化還原法）、SNCR脫硝技術(shù)（選擇性非催化還原法）以及SNCR-SCR技術(shù)（聯(lián)合脫硝法）。

3.1 SCR脫硝技術(shù)

SCR脫硝技術(shù)的脫硝率高達90%，是當(dāng)前應(yīng)用最廣的最為成熟的煙氣脫硝技術(shù)。其工藝原理為利用SCR這種選擇性催化劑使NH3或尿素等還原劑與NOx發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，進而產(chǎn)生N2和H2O。該技術(shù)操作簡單但具有催化劑價格高、還原劑的消耗快、氨具有腐蝕性、氨容易泄露等問題。

3.2 SNCR脫硝技術(shù)

SNCR脫硝技術(shù)是指沒有催化劑的作用，依靠鍋爐的高溫，使含有NHx的還原劑反應(yīng)生成為NH3，NH3與NOX進一步反應(yīng)，還原為N2和H2O。這種技術(shù)具有成本低、工藝簡單的優(yōu)點。但其脫硝率明顯低于SCR技術(shù)，僅有30%左右的脫銷率，可用于老鍋爐的改造或是對脫硝率要求不高的機組。

3.3 SNCR-SCR技術(shù)

聯(lián)合脫硝技術(shù)是SCR技術(shù)和SNCR技術(shù)的聯(lián)合使用，其原理為利用高溫使還原劑與煙氣中的部分NOX發(fā)生還原反應(yīng)，接著將未反應(yīng)的還原劑和NOX投入SCR反應(yīng)器中以進行催化反應(yīng)。聯(lián)合脫硝技術(shù)可以發(fā)揮SCR技術(shù)和SNCR技術(shù)這兩種技術(shù)的優(yōu)勢，既可以保障脫硝率，又能節(jié)省催化劑等材料成本，是目前我國火電廠優(yōu)化煙氣脫硫脫硝技術(shù)的主要發(fā)展方向。

4 聯(lián)合脫硫脫硝技術(shù)

4.1 SNRB聯(lián)合脫硫脫硝技術(shù)

SNRB聯(lián)合脫硫脫硝技術(shù)主要是利用高溫布袋除塵器來去除排放氣體中的SO2和NOX。其優(yōu)勢是對管道的腐蝕性較小，脫硫率、脫硝率較高，具有除塵的功能，但是運行成本較高，因此還未得到廣泛應(yīng)用。

4.2 SNOX聯(lián)合脫硫脫硝技術(shù)

SNOX聯(lián)合脫硫脫硝技術(shù)的工藝原理為利用SCR催化劑，將SO2氧化為SO3，接著與水反應(yīng)生成硫酸，從而去除SO2;NOX與NH3發(fā)生還原反應(yīng)生成N2和H2O。目前，SNOX聯(lián)合脫硫脫硝設(shè)備已投入商業(yè)使用，其適用對象廣泛，幾乎適用于任何類型的鍋爐。SNOX技術(shù)的脫硫率及脫硝率都非常高，均達到90%以上，且該技術(shù)的材料成本較低、無二次污染。然而，濃硫酸的儲運問題是制約該技術(shù)安全性和可廣泛應(yīng)用的關(guān)鍵問題。

4.3 活性炭、活性焦技術(shù)

活性炭、活性焦技術(shù)的工藝流程為將煙氣送入吸附塔，使SO2與O2反應(yīng)生成SO3，然后與H2O反應(yīng)生成H2SO4并存于活性焦中，最后NOx與噴入的氨氣發(fā)生還原反應(yīng)，生成N2和H2O，從而達到去除SO2和NOx的目的。該技術(shù)的成本低、活性炭能夠回收再利用，但是生成的硫酸極易腐蝕管道，具有一定的安全隱患。

5 同時脫硫脫硝技術(shù)

5.1 電子束照射法

電子束照射法是利用高能等離子束通過照射反應(yīng)，使火電廠污染物中的SO2、NOx等氣體氧化為HNO3和H2SO4，接著添加NH3，使這兩種物質(zhì)反應(yīng)生成NH4NO3和（NH4）2SO4[2]。該技術(shù)的脫硫率和脫硝率分別可達到90%和80%，且反應(yīng)生成的物質(zhì)對環(huán)境不產(chǎn)生二次污染，是一種極具發(fā)展前景的環(huán)保技術(shù)。

5.2 脈沖電暈脫硫脫硝技術(shù)

脈沖電暈脫硫脫硝技術(shù)（PPCP）的工作原理與電子束照射法有異曲同工之妙，都是利用活化電子將SO2和NOx氧化為無害物質(zhì)，但與電子束照射法不同的是，該技術(shù)利用高壓的脈沖作用產(chǎn)生活化電子。該技術(shù)不需要屏蔽輻射，不產(chǎn)生二次污染，但就目前的實驗條件來說還無法大規(guī)模應(yīng)用。

6 結(jié)語

為了降低火電廠日常生產(chǎn)中產(chǎn)生的污染氣體排放量，實現(xiàn)火電廠的可持續(xù)發(fā)展，我國還需加大脫硫脫硝技術(shù)的研究力度。以煙氣脫硫脫硝一體化技術(shù)作為創(chuàng)新方向，從材料成本、副產(chǎn)物無二次污染、投入生產(chǎn)等方面不斷改善煙氣脫硫脫硝技術(shù)，從而有效提高火電廠的脫硫脫硝率，控制火電廠的污染氣體排放量，促進我國大氣污染綜合治理工作的高效開展。

【參考文獻】

【1】邵魯華，黃沖，潘一，等.煙氣脫硫處理技術(shù)研究進展[J].當(dāng)代化工，2013，42（3）：313-315.

【2】劉濤，曾令可，稅安澤，等.煙氣脫硫脫硝技術(shù)一體化技術(shù)的研究現(xiàn)狀[J].工業(yè)爐，2007，29（4）：12-15.