低碳經(jīng)濟(jì)中的燃煤電廠脫硫脫硝除塵工藝發(fā)展

王國奎(神華國能山東建設(shè)集團(tuán)有限公司，山東 濟(jì)南 250000)

0 引言

煤炭資源是工業(yè)經(jīng)濟(jì)時(shí)代的主要能源類型，所以煤炭資源對(duì)國家經(jīng)濟(jì)的增長具有顯著的保障與推動(dòng)作用。由于社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，必然會(huì)提升對(duì)煤炭資源的需求量，尤其是在燃煤電廠的生產(chǎn)中，煤炭資源更是關(guān)鍵性的能源保障。但是，燃煤電廠在生產(chǎn)的過程中會(huì)產(chǎn)生大量的有害物質(zhì)，這些有害物質(zhì)不僅會(huì)破壞生態(tài)環(huán)境，還會(huì)直接威脅人們的身體健康。所以，落實(shí)燃煤電廠脫硫脫硝除塵技術(shù)的相關(guān)研究迫在眉睫。

1 燃煤電廠脫硫脫硝除塵工藝的主要作用

1.1 科學(xué)降低煤炭電廠的能源消耗量

由于燃煤電廠本身屬于高碳能原消耗型的企業(yè)，所以在燃煤電廠的正常生產(chǎn)過程中必將會(huì)消耗大量的煤炭資源[1]。而將脫硫脫硝除塵工藝科學(xué)應(yīng)用在煤炭電廠的生產(chǎn)過程中，能保障燃煤電廠生產(chǎn)過程中的煤炭資源總消耗量得到科學(xué)降低，為燃煤電廠清潔高效生產(chǎn)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)提供有力的推動(dòng)作用。

1.2 保障低碳環(huán)保生產(chǎn)目標(biāo)的順利實(shí)現(xiàn)

煙塵，NOx以及SO2等物質(zhì)是燃煤電廠的主要排放物，這些排放物不僅會(huì)對(duì)大氣環(huán)境造成嚴(yán)重的污染與破壞，還會(huì)加速酸雨問題，光化學(xué)煙霧問題的發(fā)生，在破壞生態(tài)環(huán)境的同時(shí)給人們的身體健康帶來嚴(yán)重的威脅。應(yīng)用脫硫脫硝除塵工藝，能顯著改善燃煤電廠生產(chǎn)環(huán)節(jié)中的環(huán)境污染問題，保障低碳環(huán)保生產(chǎn)目標(biāo)的順利實(shí)現(xiàn)[2]。

2 燃煤電廠脫硫脫硝除塵工藝在低碳經(jīng)濟(jì)環(huán)境下的發(fā)展分析

2.1 單純脫硫技術(shù)

針對(duì)脫硫技術(shù)體系的構(gòu)成而言，能充分滿足燃煤電廠脫硫生產(chǎn)要求的工藝有兩大類，一類為濕法脫硫工藝，另一類為干法脫硫工藝。

(1)濕法脫硫工藝，其中最典型的代表為石灰石/石灰-石膏濕法脫硫技術(shù)，該工藝的具體脫硫流程主要表現(xiàn)為以下幾點(diǎn)：首先，在燃煤電廠的含硫產(chǎn)物中放置石灰石粉(CaCO3)，以此作為吸收劑，從而實(shí)現(xiàn)脫硫目標(biāo)；其次，將適量的水加入到干燥的石灰石粉劑之中，由此將石灰粉狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)闈{液狀態(tài)，在此環(huán)節(jié)，空氣中的CO2、H2O會(huì)同CaCO3發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而形成Ca(HCO3)2。當(dāng)Ca(HCO3)2進(jìn)入燃煤電廠的吸收區(qū)與氧化區(qū)時(shí)，則會(huì)同吸收區(qū)與氧化區(qū)中酸性條件的H+出現(xiàn)明顯的中和反應(yīng)，并利用科學(xué)的方式對(duì)H+進(jìn)行去除，從而便能獲得H2O、CO2以及鈣離子。當(dāng)鈣離子為游離狀態(tài)時(shí)，則會(huì)充分結(jié)合燃煤電廠生產(chǎn)環(huán)節(jié)中存在的氯離子，從而形成氯化鈣；而其他部分的鈣離子則會(huì)同硫酸氫根離子，以及陰性的氟離子發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而形成硫酸氫鈣與氟化鈣；最后剩余的鈣離子則會(huì)同亞硫酸根離子發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而形成硫酸鈣[3]。當(dāng)硫酸氫鈣與O2發(fā)生結(jié)合而獲得氫離子、鈣離子以及硫酸根離子，由此便能達(dá)到脫硫的根本目標(biāo)。

(2)干法脫硫工藝，其實(shí)是通過對(duì)濕法脫硫工藝進(jìn)行優(yōu)化與調(diào)整而衍生的技術(shù)，具有較強(qiáng)的環(huán)保性。干法脫硫工藝的實(shí)質(zhì)是對(duì)濕法脫硫工藝中的細(xì)顆粒物濃度變化情況開展科學(xué)的優(yōu)化處理。本文以吸附煙氣脫硫法為例對(duì)干法脫硫工藝在燃煤電廠的具體應(yīng)用流程進(jìn)行分析：首先，將適量的CaCO3噴射在燃煤電廠生產(chǎn)設(shè)備的爐膛內(nèi)，在高溫環(huán)境的影響下，爐膛內(nèi)的CaCO3則會(huì)出現(xiàn)分解反應(yīng)而形成氧化鈣。氧化鈣同燃煤電廠生產(chǎn)過程產(chǎn)生的煙氣中的SO2發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而形成CaSO4。在此條件下利用活性炭開展吸附處理實(shí)現(xiàn)SO2轉(zhuǎn)換為H2SO4和硫酸氨，最終實(shí)現(xiàn)脫硫的根本目標(biāo)。干法脫硫工藝同其他脫硫工藝相比，雖然脫硫過程較為復(fù)雜，成本投入高，且實(shí)際脫硫效率明顯低于其他脫硫工藝，但是該類型的脫硫工藝在脫硫生產(chǎn)中的能耗較低，能更好地契合低碳生產(chǎn)的相關(guān)要求，整個(gè)脫硫過程中不會(huì)涉及到污水處理問題和污酸處理問題。

2.2 單純脫硝技術(shù)

單純脫硝技術(shù)是燃煤電廠針對(duì)NOx污染物的初期處理技術(shù)。單純脫硝技術(shù)常用的方法主要有兩種，即燃燒法與催化還原法[4]。

(1)燃燒法：燃燒方法，燃燒時(shí)的溫度，O2的具體濃度等因素直接決定著燃煤電廠生產(chǎn)中NOx的生成量。所以，燃煤電廠要在保障O2濃度得到合理控制的條件下對(duì)燃燒的溫度進(jìn)行科學(xué)調(diào)整，在此基礎(chǔ)上對(duì)二段燃燒法進(jìn)行科學(xué)引入，由此才能確保NOx的排放量能夠得到有效的控制與減少。

(2)催化還原法：催化還原法簡稱SNCR，是干法脫硝技術(shù)中的典型代表。實(shí)際原理為：將適量的NH3、CO(NH2)2添加到燃煤電廠中生產(chǎn)NOx的工藝環(huán)節(jié)，保障NH3能夠在含氧條件下同NO發(fā)生還原反應(yīng)而生成H2O與N2。另外，在氧氣條件下CO(NH2)2能同NO發(fā)生還原反應(yīng)而生成二氧化碳產(chǎn)物，水以及N2。該類型的脫硝工藝具有效率高，能耗少，成本低，脫硝效果好等特點(diǎn)，所以在燃煤電廠的脫硝工藝中具有較高的應(yīng)用頻率。

2.3 單純除塵技術(shù)

(1)靜電除塵技術(shù)：除塵標(biāo)準(zhǔn)為有效捕獲范圍大于6 Lm，雖然該類型的除塵技術(shù)具有整體成本投入高的特點(diǎn)，但是除塵效果顯著，所以實(shí)際應(yīng)用頻率也較高。

(2)顆粒除塵技術(shù)：將顆粒過濾器應(yīng)用在燃煤電廠的生產(chǎn)環(huán)節(jié)，對(duì)煙塵顆粒的有效捕獲范圍能擴(kuò)大至10 Lm左右。所以，該技術(shù)在有效捕獲范圍方面明顯大于靜電除塵技術(shù)，并且實(shí)際除塵效果也優(yōu)于靜電除塵技術(shù)。但是由于燃煤電廠生產(chǎn)環(huán)境的溫度較高，所以高溫條件極易導(dǎo)致顆粒過濾設(shè)備出現(xiàn)局部堵塞的現(xiàn)象，從而對(duì)除塵效率產(chǎn)生不同程度的影響。

(3)陶瓷過濾技術(shù)：陶瓷過濾技術(shù)主要是以纖維帶式或蜂房式的陶瓷材料為主要過濾裝置，所以在燃煤電廠的煙塵排放量控制方面具有理想的效果。主要原因是陶瓷材料自身耐高溫的性能較強(qiáng)，即便是在燃煤電廠的高溫生產(chǎn)環(huán)境中也能獲得理想的長效除塵效果，并且該技術(shù)的后期維護(hù)成本明顯低于其他除塵技術(shù)，所以陶瓷過濾技術(shù)受到了廣泛的推廣與應(yīng)用。

2.4 脫硫脫硝技術(shù)

由于單純性的脫硝技術(shù)具有一定的應(yīng)用局限，所以脫硝脫硝技術(shù)在燃煤電廠的應(yīng)用頻率更高。在目前燃煤電廠的脫硫脫硝處理中，應(yīng)用頻率最高的技術(shù)為干式脫硫脫硝工藝。干式脫硫脫硝工藝的基本原理為：基本原料為1，3，5-均三嗪醇，在氣力輸送裝置的作用下確保燃煤電廠的高溫?zé)煹乐車寄艿玫骄鶆虻脑蠂娚?，由此使得以上原料能夠發(fā)生氣化反應(yīng)而生成HNCO。受燃煤電廠煙道周圍煙氣湍流作用的影響，HNCO能逐步擴(kuò)散至爐壁的各個(gè)方向，當(dāng)爐壁的溫度處于(600～900 ℃)的環(huán)境下時(shí)，氣態(tài)HNCO則可以生產(chǎn)大量的活性單體并與爐膛內(nèi)的SO2與NOx發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，最終達(dá)到脫硫脫硝的根本目標(biāo)。

干式脫硫脫硝工藝具有明顯的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，例如，工藝流程具有明顯的簡單性。燃煤電廠利用干式脫硫脫硝生產(chǎn)工藝，在充分結(jié)合鍋爐的NOx含量，SO2濃度以及煙氣量等因素，對(duì)1，3，5-均三嗪醇原料的用量進(jìn)行科學(xué)確定之后再將其放置在氣力裝置之中。受氣力裝置作用的影響這些原料則會(huì)被輸送到煙道之中，在氣化反應(yīng)與脫硫脫硝反應(yīng)下對(duì)燃煤電廠硫硝含量進(jìn)行科學(xué)的降低。其次，干式脫硫工藝還具有產(chǎn)物處理高效方便的特點(diǎn)。利用脫硫脫硝工藝，能使得燃煤電廠生產(chǎn)中的脫硫產(chǎn)物與鍋爐中的物質(zhì)進(jìn)行充分的混合，并將其及時(shí)傳輸?shù)匠龎m袋之中，而脫硫工藝中產(chǎn)生的CO2以及N2均屬于無污染產(chǎn)物，所以不用進(jìn)行針對(duì)性的單獨(dú)處理。此外，在生產(chǎn)效率方面，干式脫硫脫硝工藝能直接將鍋爐中的NOx與SO2進(jìn)行同步移除，所以生產(chǎn)效率明顯高于其他脫硫脫硝工藝[5]。

2.5 脫硫脫硝除塵技術(shù)

在低碳經(jīng)濟(jì)的影響下，使得燃煤電廠的環(huán)保要求也不斷提升，尤其是在硫，硝以及煙塵的排放標(biāo)準(zhǔn)方面體現(xiàn)得更加嚴(yán)格。脫硫脫硝除塵技術(shù)，屬于新型的一體化技術(shù)，是當(dāng)代社會(huì)燃煤電廠健康發(fā)展的重要保障技術(shù)。脫硫脫硝除塵一體化技術(shù)同其他技術(shù)在工藝上具有明顯的區(qū)別，該工藝的主要原理是將水當(dāng)做原料，受爐膛高溫的影響會(huì)使水進(jìn)行轉(zhuǎn)化，從而獲得大量的云狀物液體并懸浮在爐膛內(nèi)的氣流中。一旦這些云狀物接觸到煙道中的NOx與SO2和顆粒物等物質(zhì)，則會(huì)形成化學(xué)反應(yīng)而實(shí)現(xiàn)理想的洗滌減排目標(biāo)。該技術(shù)不僅具有除塵效率高的特點(diǎn)，并且資金投入較低，具有理想的應(yīng)用效果。

3 結(jié)語

綜上所述，低碳環(huán)保是當(dāng)今社會(huì)各行各業(yè)的基本發(fā)展方向，尤其是針對(duì)燃煤電廠而言，低碳經(jīng)濟(jì)對(duì)其發(fā)展提出了更加嚴(yán)格的挑戰(zhàn)與壓力。為此，燃煤電廠企業(yè)自身要重視對(duì)生產(chǎn)體系的調(diào)整與優(yōu)化，落實(shí)脫硫除塵工藝的創(chuàng)新，在充分結(jié)合企業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)特點(diǎn)與現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上對(duì)脫硫脫硝除塵工藝進(jìn)行科學(xué)應(yīng)用，由此降低燃煤電廠生產(chǎn)過程中對(duì)生態(tài)環(huán)境的污染與破壞，為燃煤電廠的可持續(xù)發(fā)展創(chuàng)造良好的基礎(chǔ)條件。