火電廠煙氣治理及脫硫脫硝技術(shù)研究

李黔菲 劉仰菲

摘 要：近年來，我國的火力發(fā)電容量穩(wěn)步增長，但火電廠污染物治理卻面臨更高的要求。本文圍繞火電廠煙氣治理和脫硫脫硝技術(shù)進(jìn)行了探討，從煙氣的危害入手，分析了煙氣治理狀況，并對煙氣治理及脫硫脫硝技術(shù)進(jìn)行了論述，供相關(guān)人士參考。

關(guān)鍵詞：煙氣治理;脫硫;脫硝

1、引言

據(jù)中國電力企業(yè)聯(lián)合會統(tǒng)計，截止到2019年底，我國發(fā)電裝機總?cè)萘恳呀?jīng)大道20.1億千瓦，其中火電11.9億千瓦，火力發(fā)電仍舊占據(jù)發(fā)電市場一半以上的容量，是我國電力市場的主力軍。近年來，隨著電力行業(yè)的發(fā)展，火電廠面臨越來越嚴(yán)格的環(huán)保政策，加強火電廠環(huán)保治理工作是火電廠保持持續(xù)高效發(fā)展的重要工作內(nèi)容。在火電廠環(huán)保管理工作中，煙氣治理和脫硫脫硝技術(shù)水平的高低直接影響著最終的污染物排放指標(biāo)以及環(huán)保管理工作目標(biāo)能否順利實現(xiàn)。因此，針對火電廠煙氣治理和脫硫脫硝技術(shù)進(jìn)行分析和研究是十分重要的。

2、火電廠煙氣的特點與危害

火電廠生產(chǎn)工藝中的煙氣，其主要成分包括硫氧化物和氮氧化物，除此以外，煙灰中含含有氧化鋁、氧化硅、氧化鐵、氧化鈣、氧化鎂、氧化鉀、氧化鈦等金屬化合物。如果不對煙氣進(jìn)行處理，則直接對環(huán)境造成危害，引起氣候惡化、自然災(zāi)害等生態(tài)問題，對人類的健康生存和社會的持續(xù)發(fā)展都有著深遠(yuǎn)且嚴(yán)重的危害。

3、火電廠煙氣治理方法

我國火電廠煙氣治理主要有三種方式，一種是靜電除塵法，另一種的干式除塵法，還有一種是濕式除塵法。靜電除塵的方法應(yīng)用原理是創(chuàng)建高壓直流電離條件，在電離環(huán)境中煙氣中的氣體分子被激發(fā)成離子態(tài)，離子態(tài)物質(zhì)在電場作用下向雙向極點運動，這一過程使煙氣中的顆粒物質(zhì)得到收集。干式除塵是利用干式過濾裝置收集煙氣中的顆?；覊m。濕式除塵是通過噴霧裝置加濕煙氣，增強自重，將帶有煙塵的液滴集中收集，使煙氣得到凈化。

4、火電廠脫S脫N技術(shù)現(xiàn)狀

4.1脫硫技術(shù)

一類是濕法脫硫技術(shù)。該技術(shù)主要的脫硫劑是石灰石、氫氧化鈉、氧化鎂，濕法脫硫技術(shù)中又根據(jù)不同的情況分為多種脫硫方法，如氨法、海水法等。濕法脫硫技術(shù)是一種應(yīng)用十分普遍的技術(shù)，其應(yīng)用的突出優(yōu)勢是脫硫反應(yīng)較快，系統(tǒng)對煙氣的處理效率較高。其不足之處在于，濕法工藝環(huán)境對工藝設(shè)備的腐蝕較為嚴(yán)重，這就導(dǎo)致設(shè)備維護(hù)的成本增加，需要考慮采用防腐性能更優(yōu)的設(shè)備材質(zhì);另外，二次污染的可能性也較高。

另一類是干法脫硫技術(shù)。該技術(shù)是將吸收劑投入二氧化硫發(fā)生器中，通過吸收劑與二氧化硫的充分反應(yīng)實現(xiàn)脫硫的目的。為了提高干法脫硫效率，新的技術(shù)不斷涌現(xiàn)，比如脈沖電暈等離子體技術(shù)、電子束照射技術(shù)等。電子束照射技術(shù)中，通過電子加速器來產(chǎn)生持續(xù)的電子束，煙氣中的水蒸氣和氧氣被激發(fā)產(chǎn)生具有強氧化性的大量自由基，在氨氣的作用下，這些自由基能夠與煙氣中的硫氧化物發(fā)生氧化還原反應(yīng)，生成硫酸銨，從而實現(xiàn)脫硫的目的。該技術(shù)脫硫效率高，同時產(chǎn)生的副產(chǎn)物可進(jìn)行再次利用，比如用作化肥原料、工業(yè)生產(chǎn)原料等，可為電廠增加一條經(jīng)濟(jì)來源。但該技術(shù)對電子發(fā)射裝置要求較高，同時需要對電子輻射進(jìn)行屏蔽，以免對工作人員造成危害。離子體技術(shù)是上述電子束技術(shù)的升級版，不同之處在于反應(yīng)系統(tǒng)是利用脈沖高壓來創(chuàng)建等離子體環(huán)境，繼而產(chǎn)生高能量電子，代替電子加速裝置，在很大程度上避免了電子加速裝置的設(shè)備使用問題。

4.2脫硝技術(shù)

目前成熟的燃煤電廠氮氧化物控制技術(shù)主要包括燃燒中脫硝技術(shù)和煙氣脫硝技術(shù)，其中燃燒中脫硝技術(shù)是指低氮燃燒技術(shù)（LNB），煙氣脫硝技術(shù)包括SCR、SNCR和SNCR/SCR聯(lián)用技術(shù)等。

LNB低氮燃燒技術(shù)是新時期國家對燃煤電廠煙氣排放處理倡導(dǎo)的首選技術(shù)。在燃煤電廠氮氧化物濃度不符合行業(yè)規(guī)范中的排放指標(biāo)時，或者排放總量超出行業(yè)規(guī)定的總量標(biāo)準(zhǔn)時，應(yīng)采取低氮燃燒技術(shù)，并在低氮燃燒技術(shù)中應(yīng)注意遵循因地制宜的原則，實現(xiàn)工藝技術(shù)成熟且經(jīng)濟(jì)合理的目標(biāo)。

SNCR技術(shù)是利用液氨噴入裝置來控制反應(yīng)條件和反應(yīng)氛圍，在高溫的條件下（900～1100℃），利用液氨來將煙氣中的氮氧化物還原為對環(huán)境無害的水和氮氣。在實際應(yīng)用中，該技術(shù)對生產(chǎn)工藝的要求較為嚴(yán)格，一般適用于一些火電廠老機組改造工藝中。如果機組負(fù)荷的變化的適應(yīng)性較差時，難以實現(xiàn)理想的脫硝效果。因此該技術(shù)在煤質(zhì)變化波動較大的情況下以及機組負(fù)荷變動頻繁的情況下，應(yīng)用的效果不理想。

SCR脫硝技術(shù)是利用液氨作為反應(yīng)的還原劑，在中溫條件下（300～420℃），借助催化劑的助力來加快促進(jìn)煙氣中氮氧化物的脫氮反應(yīng)，將氮氧化物轉(zhuǎn)化為對環(huán)境無害的水和氮氣。該技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢是脫硝的效率高，可實現(xiàn)80～90%的脫硝效率，成本合理，具有更高的適應(yīng)性，尤其是在SNCR技術(shù)不適宜的一些機組負(fù)荷變化波動情況較大的場景中也能夠具有良好的適應(yīng)性。

SNCR/SCR技術(shù)是上述兩種技術(shù)的優(yōu)化整合，其中包括SNCR裝置和SCR裝置。通過在SNCR裝置中噴入液氨來促進(jìn)煙氣中氮氧化物的還原反應(yīng)，然后在SCR裝置中進(jìn)一步借助催化劑來去除煙氣中剩余的氮氧化物，將其轉(zhuǎn)變?yōu)樗偷獨?。SNCR/SCR技術(shù)具有單一技術(shù)所達(dá)不到的綜合優(yōu)勢，如減少催化劑的使用量，脫硝效率更高，工藝緊湊對空間適應(yīng)性強，占地面積小、系統(tǒng)壓降小、運行費用少、腐蝕危害小等，該技術(shù)的不足之處是工程造價比單一的SCR技術(shù)和SNCR技術(shù)高，而且系統(tǒng)的工藝設(shè)備更加復(fù)雜，對工作人員的技術(shù)水平要求更高。

5、煙氣脫硫脫硝綜合治理技術(shù)

隨著大型火電廠生產(chǎn)工藝的提升，脫硫脫硝及煙氣除塵也從獨立的治理工藝走向系統(tǒng)一體化的治理工藝，發(fā)揮出多項技術(shù)的綜合協(xié)同優(yōu)勢，在火電廠脫硫脫硝及煙氣除塵工作中表現(xiàn)出更多的優(yōu)勢。其中典型的代表是煙氣脫硫脫硝除塵一體化技術(shù)。一體化技術(shù)應(yīng)用的原理是利用噴射裝置將煙水混合氣吸入液體環(huán)境中，促使煙氣和液體環(huán)境充分混合，在混合的過程中，煙氣中的可溶性物質(zhì)會溶解在液體中，煙氣中的顆粒物因水的包覆而加速沉淀到溶液底部，這樣就能夠較好地將煙氣中粉塵顆粒與煙氣中硫氧化物等可溶性有害物的集中去除。該工藝應(yīng)用的優(yōu)勢是工藝結(jié)構(gòu)簡單，脫硫脫硝效果好。當(dāng)煙氣溶解于弱堿水中時，有害氣體會和堿反應(yīng)生產(chǎn)鹽類物質(zhì)，煙氣中的顆粒物被水浸濕，加速沉淀到溶液底部，因此，脫硫脫硝的目標(biāo)能夠同時實現(xiàn)。目前，煙氣脫硫脫硝除塵一體化技術(shù)在火電廠環(huán)保工藝中得到越來越普遍的應(yīng)用。

6、結(jié)語

現(xiàn)階段，火電廠正處于深化改革的關(guān)鍵階段。環(huán)保管理技術(shù)水平的提升對于火電廠提質(zhì)增效發(fā)展目標(biāo)的實現(xiàn)有著不容忽視的意義。為此，企業(yè)及技術(shù)人員必須結(jié)合火電廠生產(chǎn)工藝實際狀況，進(jìn)一步加強煙氣治理和脫硫脫硝技術(shù)的研究，采取科學(xué)合理的措施，為企業(yè)早日走上節(jié)能環(huán)保、高質(zhì)高效的發(fā)展道路奠定基礎(chǔ)

保障。

參考文獻(xiàn)

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