低碳經(jīng)濟環(huán)境下的燃煤電廠脫硫脫硝除塵技術(shù)

驁騏

摘 要：截至2019年，煤炭資源雖然在我國的能源總消費量中已經(jīng)下降到50%以下，但使用總量仍然遙遙領(lǐng)先于其他能源。而燃煤電廠鍋爐在實際運轉(zhuǎn)過程中會排放大量有害氣體，對生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重破壞。因此，加強在低碳經(jīng)濟下的燃煤電廠脫硫脫硝除塵技術(shù)分析，不僅可以解決人員與環(huán)境保護的問題，而且推動低碳經(jīng)濟更加快速地發(fā)展。

關(guān)鍵詞：低碳經(jīng)濟;煤電廠;脫硫脫硝除塵技術(shù)

中圖分類號：X773文獻標(biāo)識碼：A文章編號：1674-1064（2021）06-085-03

DOI：10.12310/j.issn.1674-1064.2021.06.041

隨著社會經(jīng)濟的高速發(fā)展，工業(yè)及科技也取得了長足進步。但是在發(fā)展過程中仍然有很多問題有待解決，比如因為煤炭燃燒所導(dǎo)致的環(huán)境污染問題已經(jīng)變得愈加嚴(yán)重。電廠排放的二氧化硫及其他有害物質(zhì)，如果不加以處理，就會對環(huán)境造成較大破壞，也會對社會經(jīng)濟造成不可估量的損失。因此就需要解決在發(fā)展過程中所存在的能源與環(huán)境保護問題，對此就需要通過先進的技術(shù)，以此降低煤炭中SO2、NO2等氣體的排放量，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，全面構(gòu)建新型低碳經(jīng)濟。

1 脫硫脫硝除塵技術(shù)應(yīng)用概述

其已經(jīng)廣泛應(yīng)用于各大煤電廠，也是綜合應(yīng)用性較強的技術(shù)，原理就在于通過石灰等堿性液體所存在的吸收作用，達到預(yù)期設(shè)計目標(biāo)。但是在客觀環(huán)境下存在諸多因素影響，因此產(chǎn)生較大的波動幾率也就無可避免，所以從結(jié)果上看也就不能完全保證其成功幾率，但是卻具備優(yōu)良的除塵效果。而該技術(shù)最大的優(yōu)點就在于可以同時進行除塵及脫硫、脫硝，并且對企業(yè)而言，使用成本低廉，在促進環(huán)境轉(zhuǎn)向良好的同時，也能夠保障企業(yè)的經(jīng)濟效益[1]。在低碳經(jīng)濟推動下，也在不斷提高燃煤電廠的環(huán)保質(zhì)量，尤其是在硫化物和硝化物以及煙塵的排放標(biāo)準(zhǔn)方面，變得更加嚴(yán)格。脫硫脫硝除塵技術(shù)屬于有效保障燃煤電廠穩(wěn)步發(fā)展的技術(shù)，該技術(shù)工藝與其他工藝具有明顯區(qū)別，其主要原理就是將水當(dāng)成原料，然后再經(jīng)過高溫影響產(chǎn)生相應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)，從而促使云狀液體懸浮于爐膛內(nèi)的氣流當(dāng)中。而這些物質(zhì)一旦與硫化物和氧化物等懸浮顆粒相接觸，就能夠?qū)崿F(xiàn)最終目標(biāo)。因此，該技術(shù)不僅具備高效的除塵能力，并且投入資金相對較少，能夠取得較好的效果，常見脫硫脫硝流程如圖1所示。

2 采用脫硫脫硝除塵工藝的必要性

現(xiàn)代火電廠在實際運轉(zhuǎn)過程中可以排放大量有害氣體，不僅會對空氣造成嚴(yán)重污染，同時也會危及到人們的身體健康，如果任其繼續(xù)發(fā)展下去，后果必然極其嚴(yán)重。此外，火電廠煤燃料在燃燒過程中會排放氮氧化物，但是在經(jīng)過紫外線照射后，會產(chǎn)生明顯的化學(xué)反應(yīng)導(dǎo)致化學(xué)因素形成，而人體在吸收這些有毒氣體后，會對呼吸系統(tǒng)造成嚴(yán)重傷害。此外，還會伴隨大量的粉塵出現(xiàn)，在嚴(yán)重情況下也會引起肺水腫、支氣管炎等相關(guān)疾病。

3 脫硫脫硝除塵工藝的作用

由于燃煤電廠本身屬于能源消耗型企業(yè)，尤其是在正常運轉(zhuǎn)過程中，必然會消耗大量資源，同時也會釋放出各種有害物質(zhì)，嚴(yán)重污染環(huán)境并影響到人們的身體健康。如今，隨著人們環(huán)保意識的提升，因此必須要采用先進工藝技術(shù)以降低對環(huán)境的污染。但由于實際生產(chǎn)階段所排放污染物不僅會對大氣及自然環(huán)境造成嚴(yán)重的污染與破壞，也會伴生酸雨及化學(xué)煙霧問題，在破壞生態(tài)環(huán)境的同時也會導(dǎo)致各種疾病產(chǎn)生。因此，有必要運用脫硫脫硝除塵工藝，在有助于提升煤炭燃燒率的同時，也為燃煤電廠清潔高效生產(chǎn)提供技術(shù)支持，能夠有效改善生產(chǎn)環(huán)節(jié)當(dāng)中出現(xiàn)的污染問題，以此保障低碳環(huán)保生產(chǎn)順利推進。

4 燃煤電廠脫硫工藝

雖然電廠排放的廢氣中氮硫濃度不高，但是其總量非常大，因此在采用煙氣脫硫脫硝組合工藝與吸附工藝時，無論是投資、管理，還是后期的實際運營，都會帶來一定的困難。近些年，隨著科技的不斷提升，以及對該領(lǐng)域研究的加深，很多工業(yè)大國都開展了同時脫硫脫氮技術(shù)的研發(fā)。而我國在這方面也取得了不錯的成績，總共研發(fā)了60多種新型技術(shù)，極大降低了后期管理和實際運營成本。

4.1 選煤技術(shù)

對于煤炭的選擇，能夠最大程度減少燃燒過程中的粉塵及硫的含量，因此通過加強對質(zhì)量的分類，可以有利于實現(xiàn)煤炭的分配使用。其中，洗煤可以提高燃燒的可靠性及對資源的利用效率，在提升經(jīng)濟收益的同時，也減少了對環(huán)境的污染。而在當(dāng)前的煤炭制備技術(shù)當(dāng)中，使用最廣泛的就是物理法，能夠更加高效地實現(xiàn)脫硫。

4.2 循環(huán)鍋爐技術(shù)

采用該方法的最大優(yōu)點在于，能夠合理控制二氧化硫氣體的排放量，而目前該項技術(shù)早已在很多工業(yè)化國家得到了充分應(yīng)用，并且也取得了良好效果，成為當(dāng)前主要的脫硫手段之一。隨著環(huán)保意識不斷加深，企業(yè)也認(rèn)識到，在發(fā)展經(jīng)濟的同時也需要注重社會效益。因此，在低碳經(jīng)濟條件下我國企業(yè)和相關(guān)機構(gòu)也在不斷研發(fā)流化床，其目的在于進一步提升脫硫效率，增加發(fā)電廠的經(jīng)濟收益。

4.3 煙氣脫硫技術(shù)

這也是當(dāng)前世界各國常用的脫硫手段之一，但是整體步驟相對比較麻煩。首先，需要用石灰脫硫技術(shù)，其系統(tǒng)就包含了煙氣、吸收、氧化等諸多技術(shù)，這也是當(dāng)前我國大多數(shù)煤電廠所采用的技術(shù)。此外，煙氣脫硫技術(shù)及其工藝制作原理，雖然同石灰脫硫工藝非常相似，但是在經(jīng)過不斷的革新和簡化后，相比前者，能夠大幅有效減少電廠的投資及運營成本。而海水脫硫技術(shù)充分利用自然水的可溶性鹽，包括了氯化鎂、氯化鈉所存在的堿性特征，具有較強的吸收能力。并且，煙氣在冷卻過程中一旦雨水進行接觸，也能夠起到較好去除SO2的作用。海水經(jīng)過沉積以后，水質(zhì)也恢復(fù)到正常狀態(tài)，可以順利返回大海，整個過程也不會對水資源造成嚴(yán)重?fù)p害，所需要的設(shè)備和技術(shù)相對比較簡單，更不需要使用其他化學(xué)物質(zhì)進行催化，也不會產(chǎn)生任何有害廢液，因此具有成本低、穩(wěn)定運行的特點。最后，磷酸銨鹽脫硫技術(shù)主要是以氨氣和磷礦為原材料，并且在脫硫過程中需要使用回收的磷酸銨復(fù)合原料，整個技術(shù)工藝相對簡單，同時還存在明顯的經(jīng)濟附加值。噴淋脫硫技術(shù)，主要應(yīng)用于歐美地區(qū)，其原理就在于用石灰漿與SO2進行化學(xué)反應(yīng)，在干燥情況下脫硫效率比較高。

4.4 活性炭技術(shù)

該技術(shù)的主要原理就在于加入一定數(shù)量的N，然后再通過O2與水蒸氣的作用，然后再借助氧氣與水蒸氣作用，將硝酸根離子與二氧化硫去除。采用這種方法，具有極高的脫硫效率，但由于部分二氧化硫仍然沉淀于裝置內(nèi)部，因此還需要進行再次加工處理，在使用一定量的催化劑后就會產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，最終形成N2。此外，在設(shè)備當(dāng)中存留的活性炭還富含少量硫酸，對此需要通過高溫進行處理，轉(zhuǎn)變?yōu)镾O2可以直接排放[2]。因此，在經(jīng)過再加工以后，處理效果更為理想。并且綜合各方面的數(shù)據(jù)顯示，當(dāng)前大多數(shù)火電廠的煙氣處理方案基本上都會使用該技術(shù)，而且在對該技術(shù)進行深入研究后，目前的效率可以達到95%左右。

4.5 單脫硫技術(shù)

針對脫硫技術(shù)體系的總體結(jié)構(gòu)而言，目前能夠滿足燃煤電廠脫硫生產(chǎn)工藝的主要有兩大類，分別為：濕法脫硫工藝及干法脫硫工藝，兩者的側(cè)重點各不相同。

4.5.1 濕法脫硫工藝

該工藝具體流程主要是，首先需要準(zhǔn)備好石灰石粉放置于燃煤電廠硫化物中，由于其吸附效果極佳，可以順利實現(xiàn)脫硫;接下來還需要準(zhǔn)備適量的清水直接倒入干燥的石灰石粉中，然后還需要使用工具進行均勻攪拌，并且還需要呈液態(tài)狀。在此環(huán)境下會產(chǎn)生一系列的化學(xué)反應(yīng)，因為空氣中的氧氣及水分與石灰石粉形成碳酸氫鈣。在中間物質(zhì)達到?jīng)]電廠吸收區(qū)、氧化區(qū)時與區(qū)域中酸性條件中H+產(chǎn)生中和反應(yīng)，去除部分H+，就可以生成鈣離子。至于其他的鈣離子與硫酸氫根離子及氟離子產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)后，會形成硫酸氫鈣及氟化鈣，這樣就能夠達到脫硫的預(yù)期目標(biāo)。

4.5.2 干法脫硫工藝

這項技術(shù)其實是對上一個技術(shù)工藝的優(yōu)化革新，因此也就具備較強的環(huán)保性，其本質(zhì)就是對濕法工藝中所存在的顆粒濃度進行更加細(xì)致的處理。其具體流程就是，首先要將適量的石灰粉直接噴灑進爐膛中，在經(jīng)過高溫作用后，就會形成氧化鈣;然后再與燃煤電廠所排放煙氣中的二氧化硫相結(jié)合，再經(jīng)過化學(xué)反應(yīng)以后就形成了硫酸鈣。就目前來看，此方法投入成本相對較高，并且整個脫硫過程相對復(fù)雜，在實際成效上和其他工藝相比，并不具備太大優(yōu)勢。但是，其主要特點就在于能耗較低，也符合當(dāng)前低碳生產(chǎn)的要求，并且在此過程中也不會產(chǎn)生任何污水。

4.5.3 單純脫硝技術(shù)

當(dāng)前主要使用的方法還是燃燒法與催化還原法。其中，前者主要是指在燃燒時溫度及氧氣的濃度等相關(guān)因素，也就直接決定了NOx生成量。因此，就需要在保證氧氣濃度處于合理狀態(tài)的情況下，實現(xiàn)對燃燒溫度的科學(xué)調(diào)整，以便實現(xiàn)對氮化物排放量的有效控制。而催化還原法就是通過將適量的氨氣、碳酰二胺同氧化氮經(jīng)過還原反應(yīng)從而生成水與氮氣，目前該方法已經(jīng)普遍應(yīng)用于燃煤電廠脫硝工藝當(dāng)中，主要特點就在于效率高、成本低，極具經(jīng)濟價值。

4.5.4 單純除塵技術(shù)

當(dāng)前，該技術(shù)主要有三大類：首先是靜電除塵技術(shù)，其標(biāo)準(zhǔn)為捕獲范圍大于6Lm，但是該技術(shù)在整體資金投入上成本相對較高，因此對于普通的燃煤企業(yè)而言是難以承受的，但是其實際效果極其顯著，具有良好的社會效益。顆粒除塵技術(shù)，主要是將顆粒過濾器應(yīng)用于生產(chǎn)環(huán)節(jié)，因此在捕獲范圍上已經(jīng)可以實現(xiàn)10Lm，因此無論是面積還是最終效果，也明顯高于前者。但是，考慮到電廠實際生產(chǎn)環(huán)境，在高溫條件作用下極易導(dǎo)致過濾設(shè)備出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象，因此在除塵效率上也會因為環(huán)境的不同，導(dǎo)致最終效果出現(xiàn)明顯變化。陶瓷過濾技術(shù)，其過濾裝置是以纖維帶或陶瓷材料為主，因此對于煙塵排放量的控制相對比較優(yōu)秀，主要原因還是在于陶瓷本身就具備耐高溫特性，因此就算是長期處于超高溫環(huán)境下，其除塵效果也不會受到任何影響。而且到了后期，在維護成本上和上述兩項技術(shù)相比也明顯具備優(yōu)勢，因此在目前，該技術(shù)已經(jīng)得到較為廣泛的應(yīng)用。

5 燃煤電廠脫硝技術(shù)

合理選擇相應(yīng)的設(shè)備，以此控制煤炭在燃燒過程中所產(chǎn)生的化學(xué)反應(yīng)，能夠有效減少各種污染物的生成概率。通過對燃燒溫度的控制，也能有效減少其生成概率。此外，氧氣濃度的高低也會改變?nèi)紵臏囟?，能減少或是回避氮化物的生成。但是，這種方法存在較為明顯的缺陷，那就是盡管改變條件和溫度能夠減少其生成概率，但在實際使用過程中還需要配合循環(huán)燃燒。

6 燃煤電廠中的除塵技術(shù)

電廠鍋爐在實際運轉(zhuǎn)過程中所排放出的大量煙塵粉塵，會對環(huán)境造成嚴(yán)重污染，并且當(dāng)人體吸收過后，也會導(dǎo)致人們的各項身體機能產(chǎn)生病變，甚至還有可能會引發(fā)癌變。因此，這不僅僅是環(huán)境問題，也是極其重要的社會問題，對此就需要采用科學(xué)有效的方式對其進行治理。此外，也不要將粉塵排放當(dāng)作洪水猛獸，而是應(yīng)當(dāng)用正確的眼光去看待煙氣排放，在治理過程中就需要提前做好保護措施，從而降低其對人體所造成的傷害，也能夠減少對環(huán)境的污染，提高生態(tài)環(huán)境的質(zhì)量。

當(dāng)前，對于煙塵的治理方式，主要有以下兩方面：首先從技術(shù)角度出發(fā)，為了能夠徹底解決燃煤電廠導(dǎo)致的污染問題，需要社會積極開發(fā)綠色能源。但是從研發(fā)再到實際使用的整個過程極其漫長，還需要相關(guān)科研人員不斷進行探究。在此過程中，需要從現(xiàn)實角度出發(fā)解決燃燒過程中出現(xiàn)的污染問題，盡量降低不必要的損耗，提升煤炭資源利用效率，降低企業(yè)生產(chǎn)成本。此外，為了實現(xiàn)生態(tài)資源健康持續(xù)發(fā)展，因此還需要適當(dāng)控制燃煤電廠的廢氣排放量。其也是治理生態(tài)環(huán)境污染工作的重點，考慮到企業(yè)所肩負(fù)的社會責(zé)任，因此有必要大力推廣除塵設(shè)備的應(yīng)用。隨著科技的快速發(fā)展，相關(guān)設(shè)備的種類也在不斷增多，考慮到燃煤電廠的特殊性，因此就可以采用靜電式除塵器，因為這種設(shè)備的工作環(huán)境非常適合高溫高壓，并且在工作效率上也可以達到90%以上的除塵效果[3]。還有機械式，雖然成本低，但是除塵力度與前者相比要弱一些。目前，這些設(shè)備只應(yīng)用于具體預(yù)處理環(huán)節(jié)當(dāng)中。煤電廠在注重經(jīng)濟效益的同時，也必須要深刻了解煙氣對生態(tài)及人們所造成的危害，因此就需要不斷加強技術(shù)投入，使用先進的除塵技術(shù)。只有通過科學(xué)合理的方式，才能夠有效解決燃?xì)鈱?dǎo)致的污染現(xiàn)象，從而實現(xiàn)對資源的循環(huán)利用，有效解決目前污染嚴(yán)重的問題。

7 結(jié)語

綜上所述，低碳環(huán)保是當(dāng)今各行各業(yè)發(fā)展的基本方向。由于煤電廠脫硫脫硝除塵技術(shù)涉及眾多領(lǐng)域，為了能夠最大可能減少煤炭在燃燒過程中釋放的有害氣體，相關(guān)企業(yè)在加強技術(shù)研究的同時，煤炭行業(yè)也需要及時更新相關(guān)設(shè)備，加強對排放煙氣中的顆粒及毒害氣體的凈化。雖然脫硫脫硝除塵技術(shù)存在諸多優(yōu)點，也取得了不錯的成效，但總的來說缺點依然存在，不能掉以輕心。需要不斷完善現(xiàn)有技術(shù)，增強設(shè)備研發(fā)，推出更加經(jīng)濟有效的除塵技術(shù)，確保經(jīng)濟與自然能夠和諧發(fā)展。

參考文獻

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