發電廠脫硫脫硝技術應用分析

宋紹萍

摘 要：隨著生態文明建設越來越受到國家的重視，環境污染問題的日益凸顯，人們對自己生存的家園的關注也越來越多。其中大氣污染是人們關注最多的問題，日益嚴重的霧霾問題也是影響著人們的身心健康。傳統的火力發電產生的廢氣對大氣環境有一定的污染，所以需要有先進的技術對廢氣進行處理，也就是火力發電廠的脫硝技術。基于此，本文首先對發電廠脫硫脫硝技術進行了概述，詳細探討了電廠煙氣脫硫脫硝技術的應用分析，旨在要加強對發電廠排煙中氮氧化物的凈化和治理。

關鍵詞：發電廠；脫硫脫硝技術；應用分析

隨著環境污染漸漸成為全球性的生態問題時，我國也開始加大了對環境治理課題的關注和研究，火力發電是我國目前使用最為廣泛的發電形式，而煤礦燃燒產生的污染也是非常嚴重的，天然的煤礦中會含有一定的硫和硝，燃燒過程會將固體的硫和硝形成煙氣飛散在大氣中，形成對大氣有破壞性質的污染。因此，對我國火電廠煙氣脫硫脫硝技術的情況進行分析，具有重要意義。

1發電廠煙氣脫硫技術

1.1煙氣脫硫技術的概述

傳統的煙氣脫硫的方法主要有干法脫硫、半干法脫硫和濕法脫硫。干法脫硫的原理就是使用吸收劑或者催化劑脫去煙氣中的二氧化硫，這種吸收劑或者催化劑可以是固態的粉末或者顆粒。一般在干法脫硫技術中，使用的是活性炭法和氧化物法，這種技術在含硫量較低的情況下脫硫率相對于較高，脫硫劑吸附飽和后經過解析還可以重復利用。半干法是介于干法和濕法之間的脫硫方法，主要的半干法脫硫技術主要有爐內噴鈣爐后活化法、噴霧半干法、煙道流化床脫硫法等。

1.2常用的幾種脫硫技術

（1）活性焦煙氣干法脫硫技術

活性焦屬炭系吸附劑，具有活性炭的特性。即活性焦本身既是吸附劑，又是催化劑，同時還可以用作催化劑載體。煙氣經過活性焦吸附塔時，煙氣中的SO2、NOX、O2、H2O及通入的NH3被吸附在活性焦孔隙中。在活性焦催化作用下，SO2和O2及H2O發生反應，最后以H2SO4形式附著在活性焦孔隙中；NO與O2及NH3反應生成N2，NO2與NH3反應生成N2，從而達到脫除燃煤煙氣中SO2和NOX的目的。整個脫硫工藝過程中不消耗工藝水，是一種高度節水的脫硫技術。同時，在除去SO2的基礎上還能去除30%的氮氧化物和汞、砷等有害物，脫硫副產物可以制成H2SO4轉化成石膏，也可以轉化成腐殖酸粗品用來綠化復墾。煙氣脫硫用活性焦是一種以煤為原料生產的特殊活性炭產品，除了滿足一般活性炭產品吸附性能要求外，還必須滿足一些煙氣脫硫的特殊要求，這些特殊要求包括硫容、強度、粒度和抗氧化性能。

（2）煙氣循環硫化床半干法脫硫技術

此種技術中所包含的脫硫劑主要是以石灰粉為主，原理是將脫硫塔內排放的煙氣與加入的消石灰、循環灰及工藝水發生反應，從而去除了二氧化硫與三氧化硫。煙氣循環流化床脫硫技術的整個過程中都無需加熱，也不需要采取任何的防腐措施。從另一方面來看，為了脫硫塔在低負荷運行時還能保持住其最佳的工作狀態，還設置了潔凈煙氣的再循環系統，從而能夠保證塔內煙氣流量的穩定性。（3）石灰石-石膏濕法煙氣脫硫技術

此技術的主要原理是利用石灰石漿液來吸收煙氣中的二氧化硫，得到脫硫副產品二水石膏。這種技術有以下特點：成本低、脫硫效率高、技術最成熟、能夠為市場廣泛利用，其副產物石膏可作為建材使用，正是因為它的這些特點使得它得到了電力系統的青睞。在以前，我國燃煤火力發電廠在二氧化硫吸收系統入口與出口之間設置了一套旁路系統，受脫硫系統運行成本以及設備穩定性的制約，部分電力企業將旁路擋板開啟運行脫硫系統，為保護環境和減少二氧化硫的污染，2012年底開始將取消燃煤火力發電廠脫硫設施煙氣旁路擋板設計，并爭取在2014年底前全部拆除旁路煙道。即有旁路、帶增壓風機脫硫系統逐漸發展到合并引風機與增壓風機，并取消旁路煙道脫硫系統。

2 發電廠煙氣脫硝技術

2.1煙氣脫硝技術的概述

煙氣中的氮氧化物排放到大氣中會形成光化學煙霧，造成酸霧沉降和顆粒物污染。二氧化氮是一種溫室氣體，還會破壞臭氧層。所以，實施大型煙氣脫硝工程，進一步降低火力發電廠污染物排放，不僅對改善當地環境空氣質量、提高人民群眾生活質量水平有著重要的社會意義，而且對發電企業也具有長遠的經濟效益。目前，火力發電廠脫硝技術主要有幾種：低NOX燃燒技術；爐膛噴射脫硝技術（SNCR）；煙氣脫硝（SCR）等技術。

2.2常用的幾種脫硝技術

（1）低NOX燃燒技術

NOX的形成起決定作用的是燃燒區域的溫度和過量空氣量，因此，通過控制燃燒區域的溫度和空氣量，以達到阻止NOX生成及降低其排放的目的，我們稱該技術為低氮燃燒技術。對低NOX燃燒技術的要求是，在降低NOX的同時，使鍋爐燃燒穩定，且飛灰含碳量不能超標。目前常用的低NOX燃燒技術主要有低過量空氣燃燒法、空氣分級燃燒法、燃料分級燃燒法及再循環技術四種。

（2）選擇性非催化還原脫硝技術

選擇性非催化還原脫硝技術又稱為SNCR，其主要指的是將NH3及尿素等還原劑噴入到鍋爐爐膛折焰角上方位置或者是再熱器、過熱器等對應的水平煙道位置，進行該反應的溫度通常是950℃～1050℃。針對現有的中小型鍋爐實施改造能夠實現對該項工藝的有效運用，其所涉及的投資費用相對較低些，但是會催生較大逃逸率及較低的脫硝效率。SCR、低氮氧化物燃燒器以及再燃燒技術等等多項技術跟SCNR技術的聯用可謂是現今SCNR技術的主要發展方向。經過研究可以知道，SCNR對應的脫硝率處于60%以上時，SCR技術與SCNR技術聯用能夠起到良好經濟運行目的；將SCR技術與在燃燒技術聯用則能夠獲取高達80%的脫硝效率；聯用SNCR技術與低氮氧化物燃燒技術，相較于單獨運用SCNR技術而言，其效果提升45%之多。

（3）選擇性催化還原脫硝技術（SCR）

從二十世紀七十年代開始，逐漸開始已經有一些發達的國家開始使用SCR技術使用在燃油和燃氣的鍋爐中，從八十年代開始，這種技術在燃煤電廠鍋爐中已經得到了廣泛的應用。具體的來說，SCR技術的工作原理就是，在催化劑的條件之下，用NH3和一氧化碳做還原劑，使其存在于煙氣中的氮氧化物可以發生還原反應，生成氮氣和水。當反應的溫度達到300℃-420℃的時候，那么就能達到良好的脫硝率，高達70%-90%。其中，NH3-SCR的技術效率更高，這項技術已經在世界各地得到了廣泛的應用。根據上述脫硝工藝因素分析，如采用選擇性非催化煙氣噴氨脫硝法（SNCR），投資少，運行費用也低，但此方法反應溫度范圍狹窄，對爐膛溫度要求比較高，對于煤種和負荷變化的適應性很差，運行困難，在全世界范圍內采用此方法的也很少。

3 電廠煙氣脫硫脫硝技術的應用分析

3.1亞鈉循環法脫硫技術的應用分析

亞鈉循環法脫硫技術是使用亞硫酸鈉溶液對火電廠煙氣中的二氧化硫進行洗后從而達到脫硫的目的，因此從該技術的使用過程來看，主要發生的處理工程包括二氧化硫氣體的處理，熱解再生環節以及二氧化硫吸收等步驟，其中二氧化硫氣體的處理手段上有很多，因此形成的反應機制也是多種多樣的，火電廠在進行設備購買的過程中需要根據自己的實際情況來選擇；而針對熱解再生的環節而言，也會出現一部分二氧化硫氣體被吸收的情況，企業應當注重該環節與逆流塔之間的配合吸收效果，最大化的加強整個煙氣處理系統的脫硫脫硝能力。亞鈉循環脫硫法中最重要的關鍵點在于使用溶液中亞硫酸鈉的含量，同時對使用過程中階段內的計量和流速進行控制，讓火電廠產生煙氣在途徑該裝置時能夠獲得最好的吸收效果，在該技術的配合下，火電廠脫硫脫硝的效果可以達到百分之九十五以上。

3.2活性炭脫硝脫硫技術的應用分析

活性炭是一種具有很強吸附性的一種物質，因此該技術作為一種綜合性質的火電廠脫硫脫硝手段被我國企業廣泛應用，具體來說，該技術執行的過程中需要經歷二氧化硫吸收、活性炭熱解再生、氮氧化物的催化還原以及吸附和催化二氧化硫的過程，其中較為關鍵的點就會活性炭和可以吸收污染物的比例問題。在使用活性炭脫硝脫硫技術之前應當將區域內的環境進行除塵化的處理，之后待一級脫硫塔進行二氧化硫的吸收工作之后，采用合適的手段將處理后的液體進行回收，技術人員可以設計對應裝置將轉化為一定濃度的硫酸溶液以便再次利用，二級脫硝塔的作用在于將氮氧化物吸收并轉化為對空氣沒有污染影響的氮氣。該技術的核心問題是活性炭的質量和數量，從目前實踐的經驗來看，煙氣在活性炭中的流速越慢，停留的時間越長，活性炭對于其中有害氣體吸收的效果越好。根據目前煙氣處理裝置實踐的結果來看，活性炭能夠讓火電廠煙氣中二氧化硫和氮氧化合物的吸收率達到百分之九十五和七十五以上，對于其他的污染物質的吸收也有很好的效果，因此在我國火力發電廠中得到了普及和推廣。

3.3選擇催化劑脫硫脫硝技術應用分析

選擇催化劑脫硫脫硝技術顧名思義，就是使用有選擇性質的催化劑對煙氣中的污染其他產生催化成其他物質的效果。因此該技術的使用過程中最重要的影響因素就是催化劑的選擇，只有火電廠選擇了對其污染物催化最有效果的催化劑，才能達到最佳的煙氣處理效果。技術人員應先從催化劑和污染物的理論層面效果進行分析，在化學反應中選擇一個分子式最為優質的處理方式，同時在藥劑的屬性和選擇上進行多次研討，在保障煙氣處理效果的同時，不會對大氣和人體產生二次的危害，特別是要避免在處理煙氣的過程中有其他類型有毒有害物質的產生。環節中最為重要的是高溫脫硫脫硝的過程，很多的化學反應都需要配合以加熱環境進行，因此技術人員應在工藝確定的同時完成環境溫度控制的設置，最大程度將二氧化硫以及氮氧化物的濃度降低。選擇性催化劑脫硫脫硝技術使用恰當也可以獲得很好的煙氣處理效果，脫硝脫硫率一般都會在百分之九十以上，因此能夠滿足我國火電廠在環境保護上的需要。

4 結束語

綜上所述，從環境保護出發，為了全面減少煙氣中氮氧化物的排放，要從兩方面入手，一是要從根本上改進燃燒技術，另一方面則是要加強對排煙中氮氧化物的凈化和治理。目前煙氣的脫硝技術已經經歷了一定的發展歷程，大氣環境事關百姓的身體健康，需要從基礎研究和實踐同時加強，逐漸完善脫硝技術并在全國范圍內進行推廣。

參考文獻：

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