低碳經(jīng)濟中的燃煤電廠脫硫脫硝除塵工藝發(fā)展探究

張小樂

摘要：我國是個用煤大國，因此離不開燃煤電廠的運轉(zhuǎn)。脫硫脫硝除塵工藝能有效地解決燃煤電廠在運作中帶來的污染氣體排出問題，契合當(dāng)今的環(huán)保理念。本文從低碳經(jīng)濟的立場出發(fā)，對燃煤電廠脫硫脫硝除塵工藝發(fā)展進行了探究，意在表述脫硫脫硝除塵工藝在燃煤電廠中的重要性，以及其對環(huán)境保護作出的貢獻。

關(guān)鍵詞：脫硫技術(shù);脫硝技術(shù);除塵技術(shù);低碳經(jīng)濟

前言：現(xiàn)如今，世界各國都對環(huán)境保護問題非常重視，因此燃煤電廠的排污問題成為了備受關(guān)注的焦點。燃煤電廠脫硫脫硝除塵工藝的發(fā)展和進步，嚴格地控制了燃煤電廠空氣污染物的排放。為此，加深對燃煤電廠脫硫脫硝除塵工藝發(fā)展的分析和研究，對我國的低碳經(jīng)濟發(fā)展有著重要意義。

1燃煤電廠脫硫脫硝除塵工藝對低碳經(jīng)濟發(fā)展的重要性

在推進社會經(jīng)濟發(fā)展的過程中，高碳資源的使用量日漸增多，這完全與低碳經(jīng)濟的理念背道而馳。燃煤電廠作為將煤炭、石油等高碳資源轉(zhuǎn)化為電力資源的場所，不可避免地帶來了嚴重的空氣污染問題。諸如溫室效應(yīng)、氣候變暖、酸雨等問題，都是因為大氣污染物增多造成的。而我們在沒有更好的能源技術(shù)支持和無法減少高碳資源使用量的狀況下，要還想繼續(xù)保持發(fā)展并且不忽視環(huán)境污染問題，就不得不想出有效的應(yīng)對之策。燃煤電廠的脫硫脫硝除塵工藝極大程度上解決了目前的問題，它能有效地脫去SO2、氮氧化物和粉塵等有害污染物，防止其進入大氣中造成空氣污染。低碳經(jīng)濟理念的宗旨之一是通過減少高碳資源的使用來實現(xiàn)保護環(huán)境的目的，而燃煤電廠脫硫脫硝除塵工藝的作用效果與低碳經(jīng)濟的理念不謀而合，這是目前該技術(shù)對低碳經(jīng)濟的重要意義[1]。

2脫硫工藝

近年來，由于機動車數(shù)量增加，燃煤電廠工作密集，SO2產(chǎn)生量越發(fā)增多，而二氧化硫作為大氣環(huán)境中的主要污染物，引發(fā)的酸雨現(xiàn)象嚴重影響到了建筑物和土壤環(huán)境。因此，對脫硫技術(shù)進行研究非常重要。鑒于煙氣脫硫技術(shù)（以下簡稱FGD）是當(dāng)今應(yīng)用最廣泛、脫硫效率最高的一種脫硫技術(shù)，且其是燃煤電廠中最主要的控制SO2排放的方法，所以接下來主要介紹此種脫硫工藝。根據(jù)脫硫產(chǎn)物的狀態(tài)可以分為干法FGD技術(shù)和濕法FGD技術(shù)：

2.1干法FGD技術(shù)

該法屬于燃燒后脫硫，主要是應(yīng)用吸附劑等來脫去煙氣中含硫的氣體。例如：將爐膛內(nèi)的CaCO3通過高溫的煅燒使之分解為氧化鈣，然后與煙氣中的SO2反應(yīng)，生成硫酸鈣。

2.2濕法FGD技術(shù)

此法在全世界內(nèi)的應(yīng)用都很廣泛，脫硫效率高達95%，主要分為石灰法和石灰石法。有數(shù)據(jù)統(tǒng)計顯示，這兩種方法在世界各國的大型火電廠中，有著高達90%的使用率。以下是兩者主要的化學(xué)反應(yīng)機理：

石灰法：SO2+CaO+1/2H2O→CaSO3·1/2H2O

石灰石法：SO2+CaCO3+1/2H2O→CaSO3·1/2H2O+CO2

另外，還有取得了較大進展的海水脫硫技術(shù)，其原理是利用海水的堿性度來脫除煙氣中的二氧化硫。具體是在脫硫工作塔內(nèi)，通過用海水對燃煤煙氣進行噴洗，燃煤煙氣中的二氧化硫、三氧化硫就會被大量的海水吸收，被凈化后的煙氣再經(jīng)過除霧、加熱等操作后就可以被排出，而吸收過二氧化硫的海水和未利用到的海水還要經(jīng)過曝氣等一系列操作，直至達標后方可排出。

通過以上幾種方法，能夠有效地將煙氣中二氧化硫、三氧化硫有害氣體脫除，對減少大氣污染有著重要意義。以下表1為幾種煙氣脫硫工藝的主要優(yōu)缺點對比：

3脫硝工藝

煤在燃燒過程中會產(chǎn)生氮氧化物，而氮氧化物是造成空氣污染的主要元兇之一。根據(jù)統(tǒng)計，70%的氮氧化物排放來源于煤炭的燃燒，用于火力發(fā)電的燃煤電廠每年排放氮氧化物量占總氮氧化物排放量的40%。由此可見，對煙氣進行脫硝處理十分必要。現(xiàn)階段，主要的脫硝工藝有以下幾種：

3.1選擇性非催化還原法（SNCR技術(shù)）

該技術(shù)是一種不使用催化劑，憑借尿素或者氨等材料，在一定高溫范圍內(nèi)對氮氧化物進行還原的方法。這種方法由于缺陷諸多，已逐漸淪為一種補充處理技術(shù)手段。

3.2選擇性催化還原法（SCR技術(shù)）

SCR技術(shù)是目前煙氣脫硝領(lǐng)域最成熟的技術(shù)，屬于燃燒后脫硝手段。SCR技術(shù)系統(tǒng)一般采用高溫模式，溫度范圍為315度至400度，在金屬催化劑的作用下，通過還原劑，有選擇地與氮氧化物反應(yīng)，生成N2和H2O，而不是被O2氧化。

3.3電子束技術(shù)

此法是比較先進的煙氣處理技術(shù)，是通過用高能量密度的電子束對煙氣進行輻照，將煙氣中的氮氧化物轉(zhuǎn)化為硝酸銨。同時，該技術(shù)對煙氣中的二氧化硫也有作用，可以將其轉(zhuǎn)化為硫酸銨[2]。

以上幾種方法是目前國內(nèi)外較為通用的脫硝技術(shù)手段，其主要優(yōu)缺點的對比如下表所示：

4除塵工藝

我國是比較依賴煤炭的國度，煤炭在燃燒過程中，除了會產(chǎn)生SO2、氮氧化物等危害氣體，還會產(chǎn)生大量的煙塵和粉塵，這兩者也是污染大氣環(huán)境的主要因素，同時，煙塵、粉塵對人體的肺功能傷害也很大，粉塵中含有的微量重金屬元素甚至?xí)θ水a(chǎn)生致命的危害。現(xiàn)階段，應(yīng)用較廣泛的除塵方式主要有以下幾種：

4.1袋式除塵

袋式除塵在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用非常廣泛，其中袋式除塵器既有很高的捕集粉塵效率，又有很高的凈化效率。其原理為：含有粉塵的氣體進入袋式除塵器時，顆粒較大、較重的粉塵會因為重力作用的影響而下沉;當(dāng)粉塵顆粒直徑較內(nèi)部過濾纖維材料直徑大時，會被篩留下來，同時，當(dāng)內(nèi)部有氣流通過時，較大顆粒由于慣性作用，也會被阻隔下來;至于一微米以下的較小顆粒，由于熱運動的原理，各分子之間相互碰撞，會增加粉塵與纖維材料的接觸，進而提升了捕集效果，同時，過濾纖維材料越緊密，捕集率就越高，除塵效果就越顯著。

4.2靜電除塵

在低碳經(jīng)濟的理念之下，我國新建立的燃煤電廠和一些規(guī)模較大、效率較高的老燃煤電廠，大多都開始采用靜電除塵的方式，并且在使用靜電除塵器的過程中，取得了良好的成效。靜電除塵器的主要工作原理是當(dāng)含有粉塵的氣體在通過高壓電場時，在電離、電場力的作用下，粉塵顆粒與帶電的氣體離子會進行一系列的相互碰撞，最后將沉積在電極板上，而被凈化后的干凈氣體會從除塵器中排出[3]。

4.3陶瓷過濾器

目前，陶瓷過濾器已經(jīng)廣泛應(yīng)用在各大工業(yè)領(lǐng)域，但其最突出的作用還是體現(xiàn)在燃煤電廠的煙塵凈化處理上。因為煤在加熱直到氣化后，要進入到氣燃機中，其中關(guān)鍵的步驟就是要把煤氣中的粉塵和雜質(zhì)除去，要做到全面凈化。由于大多數(shù)發(fā)電廠除塵系統(tǒng)都需要高溫高壓的環(huán)境，所以陶瓷過濾器以其突出的高強度和抗熱震優(yōu)勢成為了除塵的首要選擇，甚至成為了最有發(fā)展前景的高溫除塵設(shè)備。

下表為以上幾種除塵工藝主要的優(yōu)缺點對比：

結(jié)語：總而言之，我國作為最大的發(fā)展中國家，離不開煤炭資源和燃煤電廠的支持。脫硫脫硝除塵工藝的發(fā)展是推動燃煤電廠可持續(xù)發(fā)展的重要手段，在其工藝技術(shù)的處理之下，能有效地減少空氣污染，進而免除了燃煤電廠輸出電力資源的后顧之憂，為我國社會的經(jīng)濟發(fā)展和環(huán)境保護作出了雙重貢獻。

參考文獻：

[1]王迅.低碳經(jīng)濟的發(fā)展模式研究[J].長江技術(shù)經(jīng)濟，2020，4（S2）：128-129.

[2]徐國烽，林喆，王孟雨，等.燃煤電廠煙氣脫硫脫硝一體化技術(shù)發(fā)展趨勢[J].科技風(fēng)，2020（23）：19.

[3]黃佳莉，何寬暢，鐘育恒，等.燃煤電廠脫硫脫硝除塵工藝評述[J].廣東化工，2019，46（23）：74-75.