淺談燃煤電廠煙氣脫硝與脫硫工程管理與控制優(yōu)化

于騰洋 張巖

摘? 要：進(jìn)入21世紀(jì)后，人們對資源需求量不斷攀升的同時，對生態(tài)保護(hù)的重視程度也越來越高。在化石燃料的使用過程中，會產(chǎn)生大量的二氧化硫和氮氧化物，前者是導(dǎo)致酸雨形成的重要原因，而后者會造成光化學(xué)煙霧，對生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重危害。因此，優(yōu)化燃煤電廠煙氣脫硝、脫硫環(huán)保工程管理控制，既是國家環(huán)保政策的要求，也是市場經(jīng)濟(jì)下的必然需求，相應(yīng)技術(shù)的發(fā)展勢在必行。本文通過對煙氣脫硝、脫硫環(huán)保工程的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、運(yùn)營等現(xiàn)狀的分析，提出了相應(yīng)的行優(yōu)化分析，進(jìn)一步提高環(huán)保工程的發(fā)展。

關(guān)鍵詞：優(yōu)化? 脫硝? 脫硫? 管理控制? 優(yōu)化措施

中圖分類號：TK223.21 ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-098X（2021）03（a）-0175-03

The Analysis of the Management and Control Optimization of Flue Gas Denitrification and Desulfurization Engineering for Coal-Fired Power Plants

YU Tengyang? ?ZHANG Yan

（Huaneng Beijing Co-Generation Co.，Ltd.， Beijing， 100023 China）

Abstract：After entering the 21st century， people's demand for resources continues to rise， while the importance of ecological protection is also increasing. During the use of fossil fuels， a large amount of sulfur dioxide and nitrogen oxides are produced. The former is an important cause of acid rain， while the latter can cause photochemical smog， causing serious harm to the ecological environment. Therefore， optimizing the management and control of flue gas denitration and desulfurization environmental protection projects in coal-fired power plants is not only a requirement of the national environmental protection policy， but also an inevitable demand under the market economy， and the development of corresponding technologies is imperative. Based on the analysis of the technical， economic and operational status of flue gas denitrification and desulfurization environmental protection projects， this paper proposes corresponding optimization analysis to further improve the development of environmental protection projects.

Key Words： Optimization;Denitration;Desulphurization;Management control; Optimization measure

世界經(jīng)濟(jì)正在發(fā)生重大的變革，我國經(jīng)濟(jì)及結(jié)構(gòu)組成亦在進(jìn)行重大調(diào)整，能源結(jié)構(gòu)也隨之發(fā)生變化。近10年來，中國能源發(fā)電結(jié)構(gòu)中水電、風(fēng)電在生產(chǎn)總量中所占比例越來越大，但是原煤發(fā)電量所占比例變化不大，一直處于76.3%～77.8%。目前，節(jié)能環(huán)保越來越受到全世界的重視，我國也將它列作七大戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)之一。作為燃煤電廠煙氣脫硝、脫硫工程的管理與控制尤為重要，如何在原有基礎(chǔ)上進(jìn)行研究、改進(jìn)，優(yōu)化管理控制，是解決燃煤環(huán)保工程的必要目標(biāo)，有著十分重要的研究意義，有利于燃煤廠煙氣脫硫、脫硝環(huán)保工程的發(fā)展改進(jìn)。

我國是以煤炭為主要能源的國家之一，隨著我國越來越重視環(huán)保，正在加快發(fā)展綠色環(huán)保能源，減少環(huán)境污染。巴黎大會上，我國也提出了2030年國內(nèi)生產(chǎn)總值二氧化碳排放比2005年下降60%～65%。政府更是提出了化學(xué)需氧量、氨氮排放量要分別下降2%，二氧化硫、氮氧化物排放量分別下降3%。

在2015年，我國快速減少對燃煤發(fā)電的依賴，同時盡可能增加風(fēng)能、太陽能等再生能源的發(fā)電容量，燃煤發(fā)電則是下降3.7%，盡管如此，燃煤發(fā)電仍占據(jù)著中國能源消耗量的2/3。展望未來，燃煤發(fā)電會隨著國家經(jīng)濟(jì)調(diào)整和改革將不斷降低其在發(fā)電能源消耗所占比例，但是國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展對電能有著巨大需求，燃煤發(fā)電因其占地少、投資少、建設(shè)周期短等優(yōu)點使其難以在短期就下降到一個相對較低的比例。如何在較高的燃煤發(fā)電需求下，同步做好對應(yīng)的環(huán)保工程尤為重要。以煤炭為主的能源結(jié)構(gòu)正在打破，逐漸向多元化轉(zhuǎn)變，加強(qiáng)煤炭清潔高效利用，全面實施燃煤電廠超低排放和節(jié)能改造。

燃煤電廠煙氣的脫硝、脫硫環(huán)保工程是燃煤電廠超低排放的關(guān)鍵措施，而目前無論是技術(shù)措施還是管理上，都存在較多問題亟待解決優(yōu)化。只有如此，才能在我國如此高的能源需求下，滿足對應(yīng)的環(huán)保要求。

1? 現(xiàn)狀及存在問題

1.1 脫硫脫硝技術(shù)

以前的煙氣處理主要是以除塵及脫硫技術(shù)為主，但NOx排放的控制越來越重要，以從源頭上控制減少酸雨的形成，故現(xiàn)在的煙氣處理工藝就必須同時具備SO2和NOx的脫除。目前應(yīng)用的脫硫脫硝技術(shù)主要有聯(lián)合脫硫脫硝及同時脫硫脫硝技術(shù)：同時脫硫脫硝技術(shù)因為需要兩套裝置分別同時進(jìn)行SO2和NOx的脫除，存在投資成本高、操作困難等問題;聯(lián)合脫硫脫硝技術(shù)是當(dāng)今世界上應(yīng)用最廣泛的技術(shù)，采用FGD及SCR技術(shù)進(jìn)行SO2/NOx的脫除，能夠達(dá)到較為理想的效果[1-2]。

雖然聯(lián)合脫硫脫硝技術(shù)在處理效果上較好，但這種技術(shù)因為容易在運(yùn)行過程中形成表面結(jié)垢，降低了脫除效率，容易阻塞、腐蝕正在運(yùn)行的設(shè)備。同時脫硫脫硝技術(shù)也被越來越多地研究改進(jìn)，現(xiàn)有新的同時脫硫脫硝技術(shù)是以尋求比二者分開治理更高效的為研究目標(biāo)，其中主要有干式工藝和濕式工藝。

干式及濕式脫硫脫硝工藝的研究，目前已經(jīng)取得了一定的成果，主要有脈沖電暈等離子法、電子束照射法等工藝，原本較為落后的鐵的螯合物吸收法及氧化吸收法因其腐蝕設(shè)備和運(yùn)行成本高而被逐漸替代，其他還有活性炭吸收、SNAP、CuO等工藝正在不斷被完善。濕法煙氣脫硫技術(shù)采用的是氣態(tài)反應(yīng)，具有反應(yīng)速度快，脫硫效果高等優(yōu)點。資料顯示，濕法煙氣脫硫技術(shù)脫硫效率能夠達(dá)到90%，且濕法煙氣脫硫技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)趨于成熟，安全性較高，能夠滿足廣范圍的使用需求。但濕法煙氣脫硫技術(shù)同樣具有生成物液體殘留多，難以處理、對設(shè)備腐蝕性強(qiáng)等缺點，經(jīng)過洗滌處理后需要對煙氣進(jìn)行再次加熱，需要消耗大量的能量。此外，處理系統(tǒng)復(fù)雜、設(shè)備龐大等增加了其運(yùn)行成本[3]。

1.2 經(jīng)濟(jì)分析

現(xiàn)在運(yùn)用廣泛的同時脫硫脫硝工藝較多，技術(shù)原理也各不相同，工藝的不同決定了其經(jīng)濟(jì)成本、效益以及脫硫脫硝效果的差異不同，將會對工藝的運(yùn)用產(chǎn)生非常大的影響。現(xiàn)有經(jīng)濟(jì)對比分析，在同時脫硫脫硝工藝中，PPCP法、EBA法、SNRB法經(jīng)濟(jì)評價較優(yōu)。更加經(jīng)濟(jì)、效果明顯的工藝研究是經(jīng)濟(jì)需求的必然，通過技術(shù)上的進(jìn)步拉動、滿足經(jīng)濟(jì)需求，不僅僅滿足市場的需求，同時滿足社會需求，超低排放與第三方質(zhì)量將會是以后環(huán)保市場的重點[4]。

目前的脫硝市場還不夠成熟，很多企業(yè)和個人對于建立完善可再生資源以及廢氣防治市場的長期性、艱巨性認(rèn)識不足，甚至在某些方面還沒有得到社會廣泛認(rèn)同。我國的能源發(fā)展動力正由傳統(tǒng)能源增長向新能源增長轉(zhuǎn)變，節(jié)能環(huán)保產(chǎn)業(yè)最終將會成果國家發(fā)展的一大支柱產(chǎn)業(yè)。綠色經(jīng)濟(jì)將是經(jīng)濟(jì)發(fā)展的趨勢，而綠色金融也將成為今年金融業(yè)的發(fā)展方向。

1.3 運(yùn)行管理

現(xiàn)有的脫硫脫硝產(chǎn)業(yè)體系薄弱，配套不足。在技術(shù)上，我國的技術(shù)較為落后，沒有太大的競爭能力，在一些灌漿工藝、設(shè)備、材料上不得不依靠國外，將嚴(yán)重制約今后的發(fā)展。而本身投入在技術(shù)研究上資金不足，很多企業(yè)或科研單位不愿意或只投入較少資金用于技術(shù)研究，很難取得較大的技術(shù)成果，自主創(chuàng)新能力較弱。此外，因為燃煤電廠的煙氣治理設(shè)施復(fù)雜，涉及面較廣，鍋爐的負(fù)荷波動與低氮燃燒、煙氣脫硝、除塵、脫硫、深度凈化等裝置之間，既相互獨(dú)立，又相互聯(lián)系。但就現(xiàn)階段而言，這些裝置基本上相互獨(dú)立工作，并由不同的員工進(jìn)行操作，并未顯示出系統(tǒng)裝置間的關(guān)聯(lián)補(bǔ)充效果，沒有充分地發(fā)揮出煙氣治理設(shè)施的作用，尤其在節(jié)能方面，還存在著較大進(jìn)步空間。所以針對此情況，燃煤電廠應(yīng)注重?zé)煔馕廴镜娜婵刂?，發(fā)揮信息技術(shù)的優(yōu)勢，強(qiáng)化煙氣治理設(shè)施間鵝統(tǒng)籌協(xié)同。例如，發(fā)揮物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等技術(shù)，優(yōu)化煙氣治理設(shè)施運(yùn)行管理，為實現(xiàn)節(jié)能減排提供保障[5]。

雖然我國已經(jīng)越來越重視大氣防治，并具體到N、S排放，但相關(guān)的政策體系尚不完善，措施不夠配套，致使出現(xiàn)了可能存在的監(jiān)管不力或缺乏法律實施依據(jù)等情況。

2? 管理控制優(yōu)化

2.1 技術(shù)進(jìn)步

燃煤電廠煙氣脫硝、脫硫技術(shù)工藝不斷發(fā)展完善的同時，要不斷探究更新更實用的技術(shù)理論，引進(jìn)、借鑒國外先進(jìn)的技術(shù)，發(fā)展國內(nèi)干濕法工藝，將理論技術(shù)逐步從實驗室運(yùn)用于生產(chǎn)中[6]。

（1）不斷創(chuàng)新脫硝、脫硫的理論技術(shù)，例如通過還原性材料把NOx和SO2還原成氮?dú)?、硫磺和二氧化碳進(jìn)行回收排放。

（2）開發(fā)新的低廉、高效、多功能吸附劑或催化劑，降低脫硫成本，提高脫硫率。

（3）研發(fā)新型輔助脫硫技術(shù)，在原有脫硫脫硝工藝基礎(chǔ)上，通過輔助脫硫技術(shù)手段提高脫硫效率，如電子輻射、超聲波、微波、電化學(xué)催化和等離子體等技術(shù)。

（4）研發(fā)多聯(lián)產(chǎn)工藝或多級脫硫工藝，開發(fā)生產(chǎn)硫酸銨和硫酸鎂化肥等副產(chǎn)品的脫硫工藝;同時按照煙氣中SO2和NOx濃度進(jìn)行多級脫硫、脫硝。

（5）開發(fā)廢棄脫硝催化劑的回收及其資源化利用技術(shù)的研發(fā)。

2.2 市場發(fā)展

在短期內(nèi)，我國無法改變煤炭在能源生產(chǎn)與消費(fèi)結(jié)構(gòu)中的主導(dǎo)地位，加強(qiáng)對燃煤電廠煙氣脫硝、脫硫環(huán)保工程的發(fā)展既是現(xiàn)有市場需求，也是解決SO2和NOx煙氣排放的社會需求。而未來15年左右，僅僅只需要5%的燃煤電廠進(jìn)行脫硝、脫硫的環(huán)保治理工程，就能夠形成年產(chǎn)值逾60億元的市場需求。與之相應(yīng)的市場即燃煤電廠脫硝、脫硫設(shè)備有著巨大的需求，環(huán)保技術(shù)服務(wù)需求亦會越來越多。

通過技術(shù)進(jìn)步，結(jié)合經(jīng)濟(jì)發(fā)展趨勢，滿足不斷擴(kuò)大的環(huán)保市場需求。可以想見，隨著我國環(huán)保產(chǎn)業(yè)深化體制改革，環(huán)保設(shè)施建設(shè)、運(yùn)營、受益的市場化進(jìn)程將會越來越快。我國經(jīng)濟(jì)體制深化改革決定了我國經(jīng)濟(jì)增長方式將發(fā)生根本性的變化，對三廢綜合利用將提出更高的要求，但也同時可以預(yù)見，三廢綜合整治利用將會有著越來越廣闊的市場。

2.3 加強(qiáng)監(jiān)管

不斷完善環(huán)保監(jiān)管制度，完善相應(yīng)的監(jiān)管機(jī)制，制定具體的措施和實施細(xì)則，加強(qiáng)政府管控，對燃煤電廠的煙氣脫硝、脫硫管控應(yīng)有針對性、具體化，更不能以發(fā)展經(jīng)濟(jì)為由而有所放松。通過加強(qiáng)監(jiān)管，同樣可以促進(jìn)煙氣脫硝、脫硫技術(shù)的發(fā)展，刺激市場需求，最終形成一個良性的市場氛圍。強(qiáng)化環(huán)境保護(hù)督察。嚴(yán)格執(zhí)行新修訂的環(huán)境保護(hù)法，對超排偷排者必須嚴(yán)厲打擊，對姑息縱容者必須嚴(yán)肅追究。

采用“第三方治理”制度?！暗谌街卫怼笔且粋€很好的制度安排，它不僅可以充分發(fā)揮專業(yè)化公司的優(yōu)勢，提高環(huán)保設(shè)施的運(yùn)行效率，降低運(yùn)行成本，更為環(huán)保企業(yè)提供了新技術(shù)的研發(fā)推廣平臺，促進(jìn)環(huán)保技術(shù)的進(jìn)步。這些都將進(jìn)一步促進(jìn)產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展，吸引更多的資本進(jìn)入，形成良性的環(huán)保產(chǎn)業(yè)發(fā)展新格局。

3? 結(jié)語

我國燃煤電廠大氣污染物治理標(biāo)準(zhǔn)共發(fā)生7次變化，隨著綠色發(fā)展理念的提出，更加嚴(yán)格的排放限值將推動更加先進(jìn)的治理技術(shù)進(jìn)步。雖然經(jīng)過多年的發(fā)展，我國燃煤電廠常規(guī)污染物排放處理技術(shù)已經(jīng)處于領(lǐng)先地位，但我國國情決定了燃煤電廠造成的大氣污染依然存在著諸多亟待解決的問題，燃煤電廠煙氣脫硝、脫硫環(huán)保工程在未來將會得到迅猛發(fā)展，有著十分寬廣的市場。加強(qiáng)技術(shù)進(jìn)步，完善市場體制，通過監(jiān)管來促進(jìn)技術(shù)，不斷優(yōu)化燃煤電廠煙氣脫硝、脫硫環(huán)保工程的管理控制，才能最終實現(xiàn)社會市場需求，做到真正的綠色發(fā)展。

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