低碳經(jīng)濟(jì)環(huán)境下的燃煤電廠脫硫脫硝除塵技術(shù)

鄭圣彬

摘要：隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國(guó)已逐步從農(nóng)業(yè)國(guó)發(fā)展到工業(yè)國(guó)。隨著我國(guó)工業(yè)化水平的快速發(fā)展和人民生活水平的提高，化石燃料使用中的污染問(wèn)題日益嚴(yán)重。電廠鍋爐排放的煙氣中含有大量有害物質(zhì)。這些有害物質(zhì)會(huì)造成酸雨和光化學(xué)煙霧，嚴(yán)重危害生態(tài)環(huán)境，也會(huì)對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)生一定影響。為了有效地保護(hù)生態(tài)環(huán)境，節(jié)約能源，首先要控制燃煤中的碳化合物和二氧化硫的排放。在新形勢(shì)下，如何發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)，有效促進(jìn)燃煤電廠脫硫、脫硝、除塵技術(shù)的發(fā)展，已成為一個(gè)十分重要的課題。

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

近年來(lái)，我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展帶動(dòng)了各行業(yè)的快速發(fā)展，特別是工業(yè)建設(shè)的發(fā)展。隨著工業(yè)的發(fā)展和人民生活水平的不斷提高，化石燃料造成的污染問(wèn)題也逐漸顯現(xiàn)出來(lái)，并且越來(lái)越嚴(yán)重。電廠鍋爐排放的煙氣中含有氮氧化物和二氧化硫，會(huì)造成酸雨和光化學(xué)煙霧，嚴(yán)重破壞生態(tài)環(huán)境，給社會(huì)經(jīng)濟(jì)造成嚴(yán)重?fù)p失。為了解決能源和環(huán)境保護(hù)問(wèn)題，首先要控制碳氧化物（碳和碳氧化物，煤燃燒過(guò)程中排放的廢氣）和二氧化硫的排放。因此，本文從低碳經(jīng)濟(jì)的角度出發(fā)，研究脫硫脫硝除塵技術(shù)在燃煤電廠中的應(yīng)用。

1 我國(guó)電廠脫硫基本情況介紹

1.1燃煤前脫硫技術(shù)

它主要是指利用物理、化學(xué)或生物方法對(duì)煤燃燒前進(jìn)行脫硫，但這種方法成本相對(duì)較高，一些電廠對(duì)這種技術(shù)的使用并不十分積極。然而，隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，人們提出了從源頭控制二氧化硫的行為方法和一體化燃?xì)饴?lián)合循環(huán)技術(shù)。早在20世紀(jì)，燃?xì)饴?lián)合循環(huán)技術(shù)就已經(jīng)發(fā)展起來(lái)，燃煤輪機(jī)主要通過(guò)燃?xì)馊紵l(fā)電。燃?xì)饴?lián)合循環(huán)技術(shù)成熟，熱效率高。燃煤過(guò)程中98%的硫可以脫除，同時(shí)二氧化碳也可以回收。燃燒過(guò)程中產(chǎn)生的固體爐渣較少，因此燃?xì)饴?lián)合循環(huán)技術(shù)可以應(yīng)用于大規(guī)模生產(chǎn)過(guò)程中。發(fā)達(dá)國(guó)家80%-90%的煤在燃燒前進(jìn)行了脫硫處理，可有效提高煤的利用效率，降低煤燃燒過(guò)程中產(chǎn)生的二氧化硫含量。

1.2燃煤脫硫處理

它主要是指燃煤過(guò)程中需要與脫硫技術(shù)同步進(jìn)行的一項(xiàng)措施。在這一過(guò)程中，不僅可以有效地減少二氧化硫的排放，而且在一定程度上可以有效地提高電站鍋爐的熱效率。在火電廠的煤處理過(guò)程中，經(jīng)常采用循環(huán)床脫硫技術(shù)。在800℃-900℃的燃燒過(guò)程中，碳酸鈣需要分解為氧化鈣和二氧化碳。在煤燃燒過(guò)程中，氧化鈣與二氧化硫和三氧化硫反應(yīng)生成硫酸鈣，從而達(dá)到固硫的目的。

2燃煤電廠中的脫硫技術(shù)

根據(jù)燃煤情況，燃煤電廠脫硫技術(shù)可分為預(yù)燃燒、燃燒和燃燒后煙氣脫硫。煤燃燒前脫硫技術(shù)是針對(duì)煤中的礦物硫。物理脫硫是利用礦物硫的磁性降低煤中硫的含量。燃燒過(guò)程中的脫硫技術(shù)也可以稱(chēng)為爐內(nèi)脫硫，它主要是基于化學(xué)反應(yīng)。當(dāng)鍋爐內(nèi)的煤燃燒到一定的高溫時(shí)，會(huì)加入碳酸固硫劑。此時(shí)，鍋爐燃煤過(guò)程中會(huì)與硫化物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成固體硫酸鹽，與爐渣一起排放。燃燒后脫硫技術(shù)有三種：干法、濕法和半濕法。干法是指石灰石/石灰-石膏脫硫系統(tǒng)。煙氣到達(dá)換熱器時(shí)，溫度為120℃，然后進(jìn)入脫硫反應(yīng)室，與約25%的石灰粉漿反應(yīng)生成硫酸鈣，最后氧化成硫酸鈣。一般情況下，硫酸鈣的脫硫效率在85%左右，適用于中低SO2濃度的煙氣脫硫工藝;脫硫劑為氫氧化鈉，脫硫效率在96%左右，適用于高SO2濃度的煙氣脫硫工藝。一般來(lái)說(shuō)，濕法是將二氧化硫與天然海水中的可溶性鹽和堿進(jìn)行熔融，但這種方法會(huì)產(chǎn)生二次污染。半干法是指用石灰漿吸收二氧化硫，其脫硫效果約為85%。

3燃煤電廠脫硝技術(shù)

脫硝技術(shù)與脫硫技術(shù)同時(shí)進(jìn)行，與脫硫技術(shù)一樣，也分為三個(gè)階段。煤燃燒前的脫硫脫硝技術(shù)是在選煤過(guò)程中實(shí)現(xiàn)的，因此本節(jié)重點(diǎn)介紹燃燒中和燃燒后的脫硝技術(shù)。通過(guò)控制煤在燃燒過(guò)程中的燃燒條件和燃燒方法，可以避免或降低氮轉(zhuǎn)化為氮化物的可能性，并在調(diào)節(jié)反應(yīng)物和燃燒溫度的情況下防止氮化物的形成。例如，控制氧氣濃度可以降低燃燒溫度，但燃燒方式和條件發(fā)生了變化，煤的燃燒效率會(huì)進(jìn)一步降低，因此需要循環(huán)燃燒，一般循環(huán)比在10%-20%左右。燃煤后煙氣脫硫技術(shù)有三種：脈沖電暈等離子體化學(xué)處理、電子束處理和活性炭處理。脈沖電暈等離子體化學(xué)處理主要是通過(guò)高壓脈沖中的電暈閃光射流促進(jìn)煙氣中氣體和電子的碰撞，使SO2轉(zhuǎn)化為硫酸，NO2轉(zhuǎn)化為硝酸。氨經(jīng)轉(zhuǎn)化后相互熔融，形成硝酸銨和硫酸銨。當(dāng)?shù)蜏責(zé)煔獾竭_(dá)反應(yīng)室時(shí)，SO2通過(guò)電子束轉(zhuǎn)化為硫酸，NO2轉(zhuǎn)化為硝酸，最后與氨熔融形成硫酸銨和硝酸銨;活性炭處理主要是通過(guò)炭本身的吸附能力，以便吸收煙霧中的氮化合物。所謂脫硝技術(shù)和脫硫技術(shù)在本質(zhì)上并沒(méi)有太大區(qū)別。它們也分為三個(gè)階段，如脫硫技術(shù)。在燃煤初期，在選煤過(guò)程中實(shí)現(xiàn)了脫硫脫硝技術(shù)。因此，本文重點(diǎn)研究了燃煤中后期脫氮技術(shù)。只有控制燃燒過(guò)程中的條件和方法，才能降低低氮元素轉(zhuǎn)化為氮化物的可能性，通過(guò)調(diào)節(jié)反應(yīng)物和溫度也可以有效地防止氮化物的形成[3]。例如，當(dāng)燃燒溫度降低時(shí)，可以有效地控制氧濃度，但隨后模式和條件會(huì)發(fā)生變化，因此燃燒效率也會(huì)降低，因此有必要進(jìn)行燃燒循環(huán)，并且比例可以控制在10%-20%左右。燃燒后脫硝技術(shù)主要分為脈沖電暈、電子束和活性炭三種。脈沖電暈主要利用高壓電流中的閃光使煙氣中的氣體與電子碰撞，從而促進(jìn)氧化氣體轉(zhuǎn)化為元素酸。電子束主要用于電子束裝置進(jìn)行布袋除塵和石灰噴霧處理，在低溫下促進(jìn)氧化氣轉(zhuǎn)化為元素酸。氮化物被有效吸收。

4同時(shí)脫硫脫硝除塵技術(shù)前景展望

中國(guó)土地遼闊，煤炭?jī)?chǔ)量豐富，因此需要煤炭資源的電廠和其他電廠數(shù)量正在迅速增加。利用煤炭資源發(fā)電可以在一定程度上降低電力成本，提高電廠的發(fā)電能力，但同時(shí)，由于電廠排放的煙氣數(shù)量大大增加，將給大氣環(huán)境帶來(lái)毀滅性破壞，對(duì)城市環(huán)境造成嚴(yán)重破壞危害也威脅著城市居民的生命、健康和安全。要有效解決這一問(wèn)題，從根本上緩解人與自然的激烈矛盾，需要從電廠的脫硫脫硝除塵技術(shù)入手，充分發(fā)揮其對(duì)電廠排放煙氣的凈化作用，盡量減少對(duì)大氣環(huán)境的污染，促進(jìn)電廠等相關(guān)產(chǎn)能企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展道路，進(jìn)而促進(jìn)社會(huì)的平穩(wěn)運(yùn)行和健康發(fā)展。

結(jié)論

綜上所述，燃煤電廠脫硫脫硝技術(shù)的應(yīng)用過(guò)程將涉及多個(gè)領(lǐng)域。為了有效減少燃煤電廠燃煤過(guò)程中產(chǎn)生的有害氣體向大氣的排放，首先要改進(jìn)燃煤技術(shù)，然后要加強(qiáng)燃燒過(guò)程中有害氣體的析出。就目前情況而言，控制煙氣中二氧化硫和二氧化碳的有效措施是脫硫、脫硝和除塵技術(shù)。雖然這項(xiàng)技術(shù)在加工過(guò)程中有許多優(yōu)點(diǎn)，但并不完美。因此，在使用該技術(shù)的過(guò)程中，有必要結(jié)合實(shí)際情況對(duì)技術(shù)和設(shè)備進(jìn)行改進(jìn)，開(kāi)發(fā)出更有效的除塵技術(shù)，從而有效地保證生態(tài)環(huán)境和社會(huì)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]韓秀娟，張偉，杜婷婷.火電廠脫硫技術(shù)探討及脫硫脫硝一體化發(fā)展趨勢(shì)[J].中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品，2017（2）下：28.

[2]楊壘.火電廠脫硝技術(shù)與應(yīng)用以及脫硫脫硝一體化發(fā)展趨勢(shì)[J].科技風(fēng)，2014（09）.

[3]周宇昊.SCR催化劑脫硝性能的試驗(yàn)研究與數(shù)值模擬[J].綠色科技，2017（18）：191-193.