探析火電廠大氣污染排放現(xiàn)狀及煙氣脫硫脫硝技術(shù)

吳李剛

摘 要：作為生產(chǎn)以及生活中使用的一種關(guān)鍵的能源，電能的消耗量逐漸上漲。特別是在我國的北方地區(qū)，主要使用火力發(fā)電的方法，但是，火力發(fā)電也會引發(fā)大量的污染物，尤其是在發(fā)電量不斷增加的現(xiàn)狀之下，污染物的排放量也呈現(xiàn)出直線上升的趨勢，從而嚴重危害了大氣環(huán)境。面對這種情況，需要做好火電廠大氣污染排放的治理工作，通過運用相應(yīng)的措施從而最大限度的降低危害。鑒于此，本文就火電廠大氣污染排放現(xiàn)狀及煙氣脫硫脫硝技術(shù)展開探討，以期為相關(guān)工作起到參考作用。

關(guān)鍵詞：火電廠;大氣污染物;煙氣脫硫脫硝技術(shù)

中圖分類號：TM62 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2019）09-0003-02

如今，我國的工業(yè)化建設(shè)進程正在不斷推進，社會的經(jīng)濟發(fā)展也在不斷加快，因此，使得我國的火力發(fā)電廠的建設(shè)數(shù)量以及建設(shè)規(guī)模正在不斷增加，同時，污染物的排放量也在不斷增多，這種現(xiàn)象的存在會對大氣造成較為嚴重的污染，并且也會在一定程度上加劇生態(tài)環(huán)境的破壞程度，因此，應(yīng)該制定一套科學合理的預防措施，從而最大限度的降低危害程度。通過分析目前我國的具體情況能夠看出，需要盡量開工至大氣污染物的排放量，同時要使用脫硫脫硝技術(shù)對電廠用煤炭之后有害氣體的排放量進行控制，從而有效降低危害，使我們的經(jīng)濟向著更加穩(wěn)定的局面前進。

1 火電廠大氣污染物的排放現(xiàn)狀及應(yīng)用

眾所周知，火電廠都是通過燃燒煤炭來發(fā)電的，但是，在煤炭燃燒的過程紅會產(chǎn)生SO2、粉塵、NOx、CO2等污染物，而其中危害最大的兩種是NOx和SO2。下面就對目前這兩種污染物的排放情況以及使用脫硫脫硝的技術(shù)進行探討。

1.1 NOx

通過研究相關(guān)資料能夠發(fā)現(xiàn)，每年，我國在進行火力發(fā)電的過程中產(chǎn)生的NOx以兩位數(shù)的增長趨勢不斷上升，因此，對于環(huán)境的影響程度比較大。除此之外，通過分析目前我國的能源使用情況就能夠發(fā)現(xiàn)，煤炭仍然是目前乃至未來是使用的關(guān)鍵能源。由此可見，必須使用相應(yīng)的措施來減少NOx帶來的危害。充分落實火電廠煙氣脫硝工作，達到降低NOx危害的目的，以此來順應(yīng)環(huán)保理念的要求。

1.2 SO2

在火電廠運行的過程中，不僅要除去NOx帶來的危害，同時，煤炭在燃燒的過程中也會伴隨有SO2的產(chǎn)生，在此基礎(chǔ)之上，如果火電廠的規(guī)模不斷增加，污染程度也會相應(yīng)加劇。根據(jù)我國的相關(guān)資料統(tǒng)計表明，于2020年，電力裝機容量就會達到13億千瓦時，這就要求應(yīng)該對SO2的排放量進行科學合理的控制，做好火電廠大氣污染物的脫硫處理工作，以此來降低其對環(huán)境帶來的威脅。

2 火電廠煙氣脫硫技術(shù)

如今，國內(nèi)外對于煙氣脫硫技術(shù)的研究，也就是煤炭燃燒前、燃燒過程以及燃燒之后脫硫的三種方法。（1）燃燒前的脫硫。運用洗煤或者選煤的方法，在燃燒煤炭資源之前，對其開展脫硫工作。這也屬于潔凈煤燃燒技術(shù)，脫硫效率在10%～20%的范圍內(nèi);（2）燃燒中脫硫技術(shù)。使用比較先進的煤氣技術(shù)以及循環(huán)硫化床技術(shù)等比較先進的燃燒方法，對二氧化硫的排放加以控制;（3）燃燒后煙氣脫硫技術(shù)，是國際上使用的最為廣泛的一項脫硫技術(shù)。燃燒后煙氣脫硫的投資成本比較大，對技術(shù)方面的要求比較高。煙氣脫硫技術(shù)主要包含了半干法、干法以及濕法煙氣脫硫三種。干法以及半干法煙氣脫硫的整體效率比較低，并且需要投入大量的資金，后期在運行的過程中，所耗費的成本也比較大，由此可見，該項技術(shù)并不適合推廣使用。所謂濕法煙氣脫硫，使用的是石灰石、石灰、Mg（HO）2、Ca（HO）2以或氨水等，并且將其作為吸收劑來完成脫硫工作。這些吸收劑很容易取得，并且價格也比較低，而且這項技術(shù)所用到的設(shè)備也比較簡單，其能夠適用的煤質(zhì)范圍也比較廣泛，能夠?qū)崿F(xiàn)很好的脫硫效果。

濕法煙氣脫硫技術(shù)是目前我國范圍內(nèi)使用最為廣泛的一項技術(shù)，屬于石灰石-石膏煙氣脫硫的范疇，該項技術(shù)在濕法處理中占比高于80%。所謂的石灰石-石膏煙氣脫硫技術(shù)也就是借助增壓風機加壓的方法將鍋爐中的煙氣經(jīng)過降溫除塵處理之后，再將其輸送到吸收塔之中，然后，與吸收塔中的噴淋漿液發(fā)生接觸，對煙氣進行一定程度的洗滌，因此，就能夠很好地吸收煙氣中的二氧化硫，此時產(chǎn)生的煙氣也就相對比較干凈，之后再使用除霧器對這部分煙氣進行除霧處理，然后將其排入煙道。在此過程中，將水和石灰石粉通過一定的比例混合形成吸收液，在泵的作用下將其吸收到循環(huán)池中，對需要進行噴淋的吸收液，借助漿液循環(huán)泵在循環(huán)池中進行升壓處理之后，使其能夠與吸收塔中的煙氣發(fā)生逆流接觸。當煙氣中的氧和二氧化硫發(fā)生作用之后，就能夠成為含有石膏的混合液，借助過濾系統(tǒng)以及排放口的排放，使混合液最終成為固體狀態(tài)的石膏。脫硫技術(shù)中，使用石灰石-石膏煙氣脫硫的效率高于90%，并且有著較低的鈣硫比，脫硫塔的阻力大概是1500Pa，石膏則是脫硫過程中產(chǎn)生的副產(chǎn)品。受到不同的SO2濃度以及煙氣負荷的影響，能夠得到較高的脫硫效率。并且，這一脫硫技術(shù)所使用的原材料的成本較低，而且很容易獲取，其存儲以及運輸過程比較安全，適用性比較高，并且有較快的技術(shù)發(fā)展速度。

3 主要脫硝技術(shù)

3.1 低氮燃燒技術(shù)

3.1.1 空氣分級燃燒

該項技術(shù)是通過對爐膛中的配風設(shè)計進行改進，或者改進燃燒器設(shè)計，然后對送入燃燒段中的空氣進行合理的分配。在第一階段，需要降低主燃燒器中供入爐膛的空氣量為空氣總量的70%～75%，確保燃料首先在缺氧的燃燒狀態(tài)下燃燒，將燃燒區(qū)域中的燃燒速度以及燃燒溫度降至最低。如此一來，不僅延長了燃燒的過程，同時還在還原的過程中減少了產(chǎn)生NOx的效率。在第二個階段中，需要將完全燃燒剩下的空氣送入爐膛，將富氧燃燒區(qū)域創(chuàng)造于主燃燒區(qū)域之后，確保燃燒的充分燃燒。使用這種方法的主要特點在于，能夠適用于劣質(zhì)煙煤、無煙煤以及貧煤等各種燃料，并且不會改變鍋爐中的燃燒效率以及煙氣的流量，對鍋爐的影響也不大。

3.1.2 燃料分級燃燒

在主燃區(qū)送入80%～85%的主燃料，剩下的燃料則送入二級燃燒區(qū)，在該燃區(qū)中，就會將NOX還原成N2，同時還能夠控制NOX的生成。并且要將“燃盡風”噴口布置在再燃區(qū)的上方位置處，從而使再燃區(qū)中未燃燒完全的產(chǎn)物燃盡。

3.2 煙氣脫硝技術(shù)

3.2.1 SNCR技術(shù)

該項技術(shù)也就是在溫度為800～1100℃下，還原劑氨類化合物與NOX發(fā)生反應(yīng)之后生成的氮氣，這樣一來能夠有效降低NOX的排放。在溫度比較高的時候，可以在不適用催化劑的作用下迅速發(fā)生反應(yīng)，從而實現(xiàn)節(jié)約成本的目的。但是，如果還原劑的噴射位置在煙氣流速比較高的情況下，再加上煙氣在爐膛中的停留時間比較短，就會在一定程度上影響到反應(yīng)速率，同時，因鍋爐的負荷發(fā)生變化，就會導致爐中最佳的反映溫度出現(xiàn)變化，面對這種情況，只有通過調(diào)整還原劑的噴射，才能夠不斷提升反應(yīng)效率。

3.2.2 SCR技術(shù)

所謂的選擇性還原法也就是在催化劑的作用下，使煙氣中的NOX和氨選擇性的發(fā)生氧化還原反應(yīng)，并且生成沒有污染物質(zhì)的H2O和N2，如圖1所示為工藝流程。對這種方法能夠產(chǎn)生影響的因素主要有還原劑的選擇以及催化劑的選擇等。

催化劑是脫硝工藝的關(guān)鍵，占到了投資比重的25%。為了確保系統(tǒng)安全、有效的運行，應(yīng)該選擇壽命長、成本低的催化劑，并且使其具備一定的抗中毒性，在一定范圍中的活性比較高，而且能夠有效控制溫度的波動。目前，多數(shù)催化劑都是將TiO2作為載體，并且將以V2O5-MOO3或V2O5作為主要的活性成分。常見的催化劑類型主要有平板型和蜂窩型兩種。其中，平板型的催化劑使用的是不銹鋼網(wǎng)作為基材，在其上方敷有活性成分和載體，防堵塞以及防積灰性能良好，在煙氣環(huán)境中的適應(yīng)能力比較強。蜂窩型催化劑是通過對其整體進行擠壓形成的，其表面積比較大，因其具有質(zhì)量輕以及耐腐蝕性強的特點得到了廣泛的使用。

在脫硝工藝中，常見的還原劑有氨水、純氨以及尿素等。在蒸發(fā)器中將氨液加熱之后使其成為氨氣則為純氨法，之后將其與空氣進行混合，成為有著5%氨氣體積含量的混合氣體，將其通入到氨氣系統(tǒng)。作為反應(yīng)劑，純氨可以直接和NOX反應(yīng)成為無害的氮氣和水，并且不會產(chǎn)生副產(chǎn)品、運輸費用、反應(yīng)劑以及初期投資的費用都比較低。

4 脫硫及煙氣除塵一體化技術(shù)的創(chuàng)新研究

盡管如今火電廠的脫硫除塵技術(shù)在我國取得了很大的進步，但是，其中也存在多方面的問題，這些問題的存在影響了該項技術(shù)的發(fā)展。從經(jīng)濟角度分析，如今，很多火力發(fā)電廠中使用的脫硫脫硝設(shè)備的價格比較高，明顯加劇了電廠的日常運營成本，這就使得很多電廠都無意使用該設(shè)備。比如，一臺脫硫設(shè)備一年的運營成本高達千萬元，這些現(xiàn)狀的存在都導致電價和電廠脫硫成本無法同步實施。并且，做好老機組的脫硫改造工作也是一項難點內(nèi)容，要求火電廠的脫硫脫硝設(shè)備以相應(yīng)的電價以及一定的場地為支撐。但是，現(xiàn)下很顯然火電廠的條件難以滿足上述要求，這就使得人們必須加大對火電廠煙氣脫硫以及脫硝技術(shù)的研究力度。比如，可以借助脫硫之后的濕除塵器以及脫硫之前的前干式旋轉(zhuǎn)電極除塵，同時在煙氣系統(tǒng)中安裝熱量回收裝置，從而不斷強化脫硫脫硝效果。

5 結(jié)語

總而言之，為了很好地解決火電廠運行過程中存在的較為嚴重的大氣污染排放問題，就需要強化煙氣脫硫脫硝工作的研究力度，并且改善該項工作中的不足之處，使其能夠朝著健康可持續(xù)的發(fā)展方向邁進。

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