低碳經(jīng)濟(jì)中的燃煤電廠脫硫脫硝除塵工藝發(fā)展對(duì)策分析

杭州意能電力技術(shù)有限公司 高 峰

煤炭作為世界重要的能源，由于我國(guó)是工業(yè)大國(guó)，在經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展的大背景下，持續(xù)增加對(duì)煤炭的需求量，不僅給生態(tài)環(huán)境造成了嚴(yán)重的影響，甚至還會(huì)給人們的生命健康造成威脅。低碳經(jīng)濟(jì)下，脫硫脫硝除塵作為作為處理燃煤?jiǎn)栴}常用的一種工藝技術(shù)，可以確保煤電廠正常生產(chǎn)，減輕對(duì)生態(tài)環(huán)境造成的污染，進(jìn)一步提高煤炭資源的利用率，幫助電廠在激烈的競(jìng)爭(zhēng)中獲取較高的經(jīng)濟(jì)利益，對(duì)于推動(dòng)自身的發(fā)展也具有極大地促進(jìn)作用。

1 低碳經(jīng)濟(jì)概述

低碳經(jīng)濟(jì)主要是在氣候發(fā)生變化的背景下所產(chǎn)生的?？茖W(xué)數(shù)據(jù)已經(jīng)證實(shí)，人類的各種活動(dòng)都會(huì)引起全球氣候發(fā)生變化，這已經(jīng)是一個(gè)不爭(zhēng)的事實(shí)。面對(duì)氣候變化對(duì)各國(guó)經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展所帶來的挑戰(zhàn)，國(guó)際氣候制度中明確提出“共同而有區(qū)別責(zé)任”的原則，聯(lián)合共同應(yīng)對(duì)氣候變化的問題[1]?；趪?guó)內(nèi)政策，很多國(guó)家已經(jīng)在全面開展減排行動(dòng)，認(rèn)識(shí)到只有扭轉(zhuǎn)傳統(tǒng)經(jīng)濟(jì)體系對(duì)化石能源依賴的程度，才可以真正地實(shí)現(xiàn)低碳排放，促進(jìn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展。

能源緊缺導(dǎo)致能源價(jià)格一路飆升，受經(jīng)融危機(jī)的影響，很多國(guó)家都開始關(guān)注和重視低碳經(jīng)濟(jì)的作用和也影響。在能源緊缺的背景下，能源儲(chǔ)備國(guó)則是受益者，而能源欠缺者則是受害者，嚴(yán)重影響國(guó)家經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。低碳經(jīng)濟(jì)模式下，減少能源的消耗量，科學(xué)采用節(jié)能產(chǎn)品，國(guó)家發(fā)展過程中減少對(duì)能源的依賴性，嚴(yán)格控制能源國(guó)家暴力收入，從而確保社會(huì)乃至整個(gè)國(guó)家經(jīng)濟(jì)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)[2]。站在一點(diǎn)分析，全面推行與發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)則是有一條走出金融危機(jī)黑暗的一條光明大道。

2 燃煤電廠常見污染分析

2.1 粉塵污染

發(fā)電廠發(fā)電過程中產(chǎn)生大量的粉塵是不可避免的，粉塵在進(jìn)入大氣后，會(huì)對(duì)人們的呼吸道造成嚴(yán)重的威脅，危害人們的身體健康。因?yàn)楹芏喾蹓m中都含有非常多的焦油，人一旦吸入粉塵，粉塵進(jìn)入呼吸道后，就會(huì)誘發(fā)支氣管炎，甚至還會(huì)發(fā)生肺癌。

2.2 氮氧化物影響

氮氧化物屬于燃煤電廠發(fā)電過程中常見的一種產(chǎn)物，受陽光紫外線的照射，會(huì)產(chǎn)生不同的化學(xué)反應(yīng)，與大氣中所存在碳?xì)浠衔锵嘟Y(jié)合會(huì)生產(chǎn)毒氣物質(zhì)[3]。在大氣中二氧化硫氧化成三氧化硫的速度很緩慢，但是在濕度相對(duì)大，有顆粒物存在的時(shí)候，就會(huì)發(fā)生催化氧化反應(yīng)。另外，在太陽光紫外線照射并且有氧化氮存在時(shí)，就會(huì)發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)而生成三氧化硫，和硫酸酸霧，人一旦將毒氣吸入體內(nèi)后就會(huì)發(fā)生肺水腫，對(duì)于人和動(dòng)物的健康而言，都是有一種極大地威脅。

2.3 廢水排放影響

沖灰水是燃煤電廠中排放量比較大的，污染物含量最高的廢水。針對(duì)這一問題，要采用濃漿輸灰、灰渣分排等措施，目前剛建的電廠的除灰方式根據(jù)情況不同采用不同的方式，最先選用的是干除灰方式，其次是水力除灰，最后采用高濃度水力除灰。廢水的排放很大部分是脫硫廢水，里面含有懸浮物、過飽和的硫酸鹽、亞硫酸鹽以及重金屬等污染物，其中很多物質(zhì)都是在環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)中提出重要處理的污染物，脫硫廢水對(duì)環(huán)境造成了嚴(yán)重的影響，由此可見對(duì)于燃煤電廠的廢水零排放十分必要。

3 燃煤電廠脫硫脫硝除塵的重要性

3.1 減少能源消耗

燃煤電廠屬于高碳能源消耗非常大一種企業(yè)，日常生產(chǎn)過程中能源消耗的量非常大，采用脫硫脫硝除塵工藝，可以促使能源消耗量得到有效的境地，可以真正地實(shí)現(xiàn)清潔生產(chǎn)，進(jìn)一步提高企業(yè)生產(chǎn)的效率和質(zhì)量，為社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展奠定良好的基礎(chǔ)。

3.2 降低生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)成本

在低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展的背景下，國(guó)家在大力發(fā)展綠色經(jīng)濟(jì)、低碳經(jīng)濟(jì)，燃煤發(fā)電作為我國(guó)耗能量非常大的產(chǎn)業(yè)之一，更要積極響應(yīng)國(guó)家的號(hào)召，正確采用先進(jìn)的脫硫脫硝除塵工藝，出現(xiàn)任何污染的時(shí)候都可以起到有效的控制作用，實(shí)現(xiàn)對(duì)廢物產(chǎn)品的回收和再利用，以此來降低生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)的成本，提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

3.3 減少空氣污染

燃煤電廠的脫硝技術(shù)主要是通過氮氧化物的形成和釋放控制工作，目的是為了減少煙氣中的氮氧化物含量，有效的減少了空氣中光化學(xué)煙霧的產(chǎn)生。目前煙道脫硝技術(shù)可以減少煙氣中的氮氧化物，同時(shí)降低了煙氣在空氣中發(fā)生光化學(xué)污染的可能性。在進(jìn)行技術(shù)的選擇和處理中通過對(duì)于整體工作分析使得燃煤氣體的有害物質(zhì)的含量等進(jìn)行精確的計(jì)算，使處理工藝更加符合實(shí)際煙氣的需求，具有一定的針對(duì)性。

3.4 廢水排放的防治

化學(xué)酸堿廢水需要通過專門的工業(yè)廢水處理系統(tǒng)中和處理，pH 調(diào)整達(dá)到6-9后，排進(jìn)入凈水污水池，經(jīng)過處理后進(jìn)入凈水池，用于工業(yè)用水。脫硫廢水產(chǎn)生于脫硫石膏的脫水和洗滌過程，廢水中細(xì)小的粉煤灰顆粒含量比較高。因?yàn)槭嗝撍囬g的水呈微酸性，并且含有一些重金屬離子和少量固體雜質(zhì)，該廢水應(yīng)單獨(dú)建立脫硫廢水處理設(shè)施，先去除廢水中的重金屬離子，等處理達(dá)標(biāo)后可作為調(diào)濕灰用水或排入煤場(chǎng)噴淋。另外酸堿廢液主要來自鍋爐給水系統(tǒng)，不同的鍋爐給水處理系統(tǒng)排出的酸堿廢液量就不同。陰、陽離子處理系統(tǒng)需要排出40%左右的酸堿，移動(dòng)床排出20%。另外，酸洗鍋爐的廢酸液一般都排入中和池，經(jīng)過中和以后再進(jìn)行排出。

4 低碳經(jīng)濟(jì)中的燃煤電廠脫硫脫硝除塵工藝

4.1 單純脫硫技術(shù)

4.1.1 濕法脫硫工藝

濕法脫硫工藝一般都是以石灰石/石灰石膏濕法脫硫技術(shù)為主，這種工藝具體操作的流程為：先在含硫的產(chǎn)物中放置適當(dāng)?shù)氖沂郏–aCO3），并將其作為一種吸收劑，可以促使脫硫的目標(biāo)得以有效的實(shí)現(xiàn)；其次，需要將適量的水加入到干燥的石灰石粉劑，在水與石灰粉相結(jié)合的狀態(tài)下，石灰粉就會(huì)相應(yīng)的變化，從而轉(zhuǎn)變成一種液態(tài)。在液態(tài)下，空氣中所存在的CO2、H2O 會(huì)與CaCO3直接發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，進(jìn)而生成一種物質(zhì)就是Ca(HCO3)2。當(dāng)Ca(HCO3)2進(jìn)入燃煤電廠的吸收區(qū)域、氧化區(qū)域后，會(huì)直接與含有酸性條件的H+產(chǎn)生一種非常顯著的中和反應(yīng)，采用科學(xué)方式的作用下就會(huì)成分中的H+直接去除，取出之后就可以直接獲取H2O、CO2及鈣離子。鈣離子通常情況下都是處于游離狀態(tài)，會(huì)直接與燃煤電廠中存在的氯離子進(jìn)行有效的結(jié)合，進(jìn)而產(chǎn)生一種氯化鈣；剩余其他部分的鈣離子則會(huì)直接與硫酸氫根離子、陰性的氟離子產(chǎn)生一種有效的結(jié)合，化學(xué)反應(yīng)的影響下，會(huì)之間產(chǎn)生硫酸氫鈣與氟化鈣；化學(xué)反應(yīng)在末尾階段的時(shí)候，最后剩下的鈣離子則會(huì)直接與亞硫酸根離子進(jìn)行有效的結(jié)合，再次產(chǎn)生一種化學(xué)反應(yīng)，生產(chǎn)硫酸鈣。硫酸鈣與O2結(jié)合后，便會(huì)產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)升的物質(zhì)為氫離子、鈣離子、硫酸根離子，這樣就可以有效實(shí)現(xiàn)脫硫的目標(biāo)。

4.1.2 干法脫硫工藝

法脫硫工藝與濕法脫硫工藝相比，更具有環(huán)保性，非常符合當(dāng)前可持續(xù)發(fā)展的理念。這種技術(shù)的實(shí)質(zhì)就是對(duì)濕法脫硫工藝進(jìn)行優(yōu)化。本文研究選擇吸附煙氣脫硫法進(jìn)行分析，重點(diǎn)是對(duì)此工藝在燃煤電廠中的應(yīng)用情況分析，先在燃煤電廠中的爐膛內(nèi)噴射CaCO3，化學(xué)劑在高溫環(huán)境的影響下，就會(huì)發(fā)生分解反應(yīng)，在這種情況下就會(huì)形成一種氧化鈣。氧化鈣在煙氣中就會(huì)促使SO2受化學(xué)反應(yīng)的影響產(chǎn)生一種CaSO2。采用活性炭做完吸附處理后，可以真正地實(shí)現(xiàn)對(duì)SO2的合理轉(zhuǎn)換，使其轉(zhuǎn)換成H2SO4、硫酸氨，這樣就可以真正地達(dá)到脫硫的效。干法脫硫工藝與其他脫硫工藝相比，雖然實(shí)現(xiàn)脫硫目標(biāo)的過程非常復(fù)雜，耗費(fèi)的成本比較高，整體脫硫效率非常低，但是干法脫硫工藝在實(shí)際應(yīng)用過程中的耗能量非常高低，非常符合當(dāng)前低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展的趨勢(shì)，能夠更好地契合低碳生產(chǎn)過程中的相關(guān)要求，而且在整個(gè)脫硫過程中不會(huì)涉及到各種污水和污酸的問題，能夠確保整個(gè)過程的安全性，有效避免各種污染發(fā)生的可能性。

4.2 單純脫硝技術(shù)

4.2.1 燃燒法

燃煤在燃燒過程中環(huán)境的溫度，O2的具體濃度都是影響燃煤電廠生產(chǎn)過程中NOx 最終生產(chǎn)量的主要因素[4-5]。所以燃煤電廠在生產(chǎn)過程中一定要確保O2的濃度及溫度均在科學(xué)的范圍之內(nèi)，在基礎(chǔ)上合理引入燃燒法，以此來有效控制及減少NO的排放量。

4.2.2 催化還原法

催化還原法也被簡(jiǎn)稱為SNCR，屬于干法脫銷技術(shù)最具代表的一種，技術(shù)操作原理為：燃煤電廠中添加適量的NH3、CO(NH2)2，產(chǎn)生出NO，這種情況下就可以使NH3在含氧的情況實(shí)現(xiàn)與NO的結(jié)合，從而生成H2O、N2。另外在有氧狀態(tài)下，CO(NH2)2可以直接與NO 發(fā)生還原反應(yīng)，生成二氧化碳產(chǎn)物?？梢娺@種脫銷技術(shù)的使用效果非常顯著，而且耗能少，使用成本低，非常符合低碳經(jīng)濟(jì)的發(fā)展需求，所以在燃煤電廠中，這種脫硝工藝具有顯著的應(yīng)用頻率。

4.3 單純除塵技術(shù)

4.3.1 顆粒除塵技術(shù)

燃煤電廠采用顆粒除塵技術(shù)可以將現(xiàn)場(chǎng)直徑為10μm 左右的煙塵顆粒進(jìn)行濾除，經(jīng)過與靜電除塵技術(shù)對(duì)比分析發(fā)現(xiàn)，這種技術(shù)不僅捕獲范圍的比較大，而且除塵效果也非常顯著。這種技術(shù)唯一不足就是溫度比較更高的環(huán)境下使用會(huì)呈現(xiàn)嚴(yán)重堵塞的現(xiàn)象，影響最終的除塵效果，而燃煤電廠日常生產(chǎn)過程中的溫度非常高，如果使用顆粒除塵技術(shù)則會(huì)發(fā)生堵塞的現(xiàn)象，降低除塵的效率[6]。

4.3.2 陶瓷過濾技術(shù)

陶瓷過濾技術(shù)的材質(zhì)為陶瓷，樣式共分為兩種，分別為纖維帶式、蜂房式，應(yīng)用于燃煤電廠中，可以起到除塵的效果，并且可以實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)久性，有助于更好地對(duì)煙塵的排放量進(jìn)行控制。這種技術(shù)之所以得到廣泛的優(yōu)勢(shì)，原因在于它的材質(zhì)為陶瓷，陶瓷具有較強(qiáng)的耐高溫性，可以很好地適應(yīng)燃煤電廠的高溫環(huán)境，不需要對(duì)其開展相關(guān)維護(hù)工作，因此，其陶瓷過濾技術(shù)被廣泛地應(yīng)用與推廣。

5 結(jié)語

綜上所述，低碳環(huán)保作為當(dāng)前社會(huì)各行各業(yè)主要發(fā)展的方向，特別是燃煤電廠，低碳經(jīng)濟(jì)對(duì)社會(huì)發(fā)展提出了更加嚴(yán)格的挑戰(zhàn)，同時(shí)也增加了巨大地發(fā)展壓力。因?yàn)槿济弘姀S企業(yè)要想在激烈的競(jìng)爭(zhēng)中實(shí)現(xiàn)提高自身的地位和實(shí)力，需要?jiǎng)?chuàng)新脫硫脫硝除塵工藝，結(jié)合自身生產(chǎn)過程中常見的污染類型合理選用脫硫脫硝除塵工藝，減少能源消耗，降低破壞環(huán)境的程度，有助于促進(jìn)電廠的穩(wěn)固發(fā)展。