大氣污染防治中脫硫脫硝及煙氣除塵的應(yīng)用
——以火電領(lǐng)域為例

國能寶清煤電化有限公司 徐彬彬

我國的火力發(fā)電技術(shù)是支撐我國居民以及工業(yè)用電的重要技術(shù)，而這項技術(shù)給我國的環(huán)境帶來了一定污染，為了繼續(xù)發(fā)揮我國的火力發(fā)電技術(shù)，并且減少發(fā)電過程中對環(huán)境的污染，需要及時地脫除火力發(fā)電所產(chǎn)生的極具空氣污染性的氣體，主要是含硫、含氮元素的氣體以及含有大顆粒的煙塵。在這一方面需要應(yīng)用到一些有效的脫硫脫硝技術(shù)以及煙氣除塵技術(shù)，并綜合分析各種技術(shù)的優(yōu)缺點，更有效地發(fā)揮污染性氣體的脫除技術(shù)的優(yōu)勢。

一、脫硫脫硝及煙氣除塵技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

在火力發(fā)電過程中，產(chǎn)生的含硫含氮氣體，如二氧化硫，三氧化二硫，一氧化氮，二氧化氮等都是大氣污染的主要污染源，而在氣體排放的過程中，氣體不經(jīng)過處理同時會攜帶大量的煙塵進(jìn)入大氣中，使得大氣顆粒物含量超標(biāo)，嚴(yán)重影響我國的空氣質(zhì)量和人們的正常生活。為了有效地解決污染性氣體和煙塵，我國提出了針對性的脫硫脫硝技術(shù)以及除塵技術(shù)。具體來說，脫硫脫硝技術(shù)是分別對產(chǎn)生的含硫含氮氣體進(jìn)行脫除，對于含硫氣體的脫除，應(yīng)用到的技術(shù)手段有物理方面的吸附脫除、化學(xué)吸附脫除以及物理化學(xué)聯(lián)合吸附脫除技術(shù)，其中物理化學(xué)結(jié)合的吸附脫除技術(shù)應(yīng)用廣泛。對于含氮氣體的脫除，主要用到的是催化還原性的脫除技術(shù)、非催化還原技術(shù)以及臭氧脫除技術(shù)。在火電領(lǐng)域，排放出的廢氣所含有含硫、含氮氣體含量并不大，但由于實際的火力發(fā)電供電需求量極大，使得在實際的火力發(fā)電過程中會排放大量的含硫含氮氣體，但隨著脫硫脫硝技術(shù)的發(fā)展，我國對于排放氣體的脫硫脫硝有著較高的效率，有效地降低火力發(fā)電所產(chǎn)生的大氣污染。對于煙塵除塵技術(shù)來說，主要用到的是布袋除塵以及濕法除塵，可以使大氣排放物的煙塵含量降到最低，在火電領(lǐng)域的煙塵除塵方面也得到了較好的應(yīng)用。

二、脫硫技術(shù)的分析及在火電領(lǐng)域應(yīng)用

我國在火電領(lǐng)域所應(yīng)用到的脫硫方法主要根據(jù)所使用的脫除劑的狀態(tài)分為濕法脫硫、干法脫硫以及創(chuàng)新發(fā)展的半干法脫硫技術(shù)。濕法脫硫技術(shù)主要是應(yīng)用處于液態(tài)的吸收劑對排放出來的氣體進(jìn)行選擇性吸附和脫硫。具體的脫硫技術(shù)包括石灰石直接脫硫、石灰石間接脫硫以及液相催化脫硫等。而在眾多的脫硫方法中，石灰石直接脫硫是最為實用的一種方法，主要是利用石灰石將廢氣中的二氧化硫吸收，生成亞硫酸鈣之后，再對亞硫酸鈣進(jìn)行氧化生成硫酸鈣進(jìn)行利用，其實際的脫硫效率可高達(dá)百分之九十，也是我國脫硫技術(shù)方面應(yīng)用最為廣泛的一種濕法脫硫技術(shù)。其脫硫效率較高，使用的吸附脫除劑價格低廉，更具工業(yè)經(jīng)濟(jì)性，但其所用的設(shè)備投資較高，占地面積較大，一般適合用于大型發(fā)電廠廢氣的脫硫。

干法脫硫技術(shù)是利用粉末或者顆粒狀態(tài)的吸附劑來脫除污染性氣體中含硫物質(zhì)，此種方法的特點是工藝流程極其簡單，進(jìn)行脫硫之后不會產(chǎn)生需要處理的污染性氣體。具體來說，干法脫硫的主要方法包括活性炭脫硫法、電子束輻射法以及氧化物脫硫等方法。其中最為常見的是活性炭吸附法，即利用活性炭來吸附排放出來的含硫污染性氣體，但由于活性炭的價格較高，活性炭吸附方法的脫硫速度較慢，脫硫效率較低，一般在火電領(lǐng)域不常應(yīng)用此種方法，主要用于實驗研究和方法優(yōu)化。

半干法脫硫技術(shù)主要有NID新型脫硫技術(shù)、魯奇公司的CFB煙氣脫硫技術(shù)等。半干法脫硫技術(shù)主要用到的原料是消石灰，借助創(chuàng)新型的設(shè)備實現(xiàn)排放廢氣的含硫污染物質(zhì)的脫除。其實際的廢氣脫硫率范圍在百分之八十五左右，部分方法的廢氣脫硫率高達(dá)百分之九十以上。

對于火力發(fā)電廠所產(chǎn)生的廢氣的脫硫主要是從以上三個方面來選擇，具體在應(yīng)用的過程中需要根據(jù)含硫物質(zhì)的脫除率要求、經(jīng)濟(jì)性要求以及發(fā)電廠實際的技術(shù)水平和設(shè)備條件等來科學(xué)地選擇和應(yīng)用脫硫技術(shù)。

三、脫硝技術(shù)的分析及在火電領(lǐng)域的應(yīng)用

在火電領(lǐng)域?qū)τ谂欧诺膹U氣中含氮污染性氣體的脫除也稱為脫硝技術(shù)，在脫硝方面一般的發(fā)電廠所采用的技術(shù)有以下三種。一是非催化還原技術(shù)脫硝，此項技術(shù)依靠氨水以及尿素等來作為還原劑用于排放廢氣的還原，使得廢氣中的含氮氧化物轉(zhuǎn)化為無毒害的氮氣。此項技術(shù)的控制難點是還原反應(yīng)的溫度，具體來說需要嚴(yán)格控制溫度在1000攝氏度（±100攝氏度）的條件下才能夠有著較高的還原效率。而非催化還原技術(shù)因其實際的操作流程簡單，投資較小以及脫硝的效率較高等特點使得這項技術(shù)在火電領(lǐng)域?qū)嶋H的脫硝中有著廣泛應(yīng)用。第二項技術(shù)是催化還原技術(shù)實現(xiàn)含氮污染性氣體的脫硝，主要是利用金屬作為催化劑，選用合適的還原劑來催化還原含氮氧化物，包括一氧化氮、二氧化氮等，使其轉(zhuǎn)變生成大氣中所含的氮氣和水，但由于這項技術(shù)使用到了金屬催化劑，對于實際的操作流程來說有一定的難度，并且實際的操作溫度也需要得到穩(wěn)定地控制，從而才能夠真正地實現(xiàn)高效率的催化還原脫硝。第三種脫硝技術(shù)主要是臭氧脫硝技術(shù)。這是一種濕法脫硝技術(shù)，也是國內(nèi)外在低溫脫硝時所采用的一種常用脫硝技術(shù)。這項技術(shù)主要是利用臭氧的強氧化性來將具有污染性的氮氧化合物氧化為氮元素的高價態(tài)形式，并且可以很好地溶于水中，進(jìn)而實現(xiàn)濕法脫硝。這項技術(shù)得到國內(nèi)外脫硝行業(yè)的青睞的主要原因是其成本低廉。此外，由于是在低溫條件下進(jìn)行操作，從而能夠相對安全地實現(xiàn)臭氧的氧化脫硝。目前我國在臭氧脫硝技術(shù)方面取得了一定的研究成效，并且投產(chǎn)和建成了臭氧脫硝的整套設(shè)備，并結(jié)合自動化的相關(guān)技術(shù)，從而極大地實現(xiàn)了自動化脫硝。

以上是在火電領(lǐng)域的廢氣排放過程中常用到的脫硝技術(shù)，對比這三種脫硝技術(shù)，非催化還原技術(shù)操作簡單，成本也較低，脫硝效率較高，但溫度不易控制是火電領(lǐng)域常見的一種脫硝技術(shù)手段。而催化還原脫硝技術(shù)是利用金屬催化劑，實際的操作難度更大，設(shè)備也相對復(fù)雜，但脫硝的效率很高，在專業(yè)的設(shè)備和反應(yīng)器的工作下有較高的安全性，其中的一些催化控制條件和技術(shù)也有待進(jìn)一步優(yōu)化。臭氧氧化脫硝是三種脫硝技術(shù)工藝中安全性最高的，但我國在這一方面的操作技術(shù)尚不成熟，很多的火電廠較少使用臭氧氧化的技術(shù)手段來實現(xiàn)排放廢氣的脫硝，臭氧氧化脫硝技術(shù)手段在火電領(lǐng)域的脫硝方面有著較為廣闊的發(fā)展前景。

四、煙塵除塵技術(shù)的分析及在火電領(lǐng)域的應(yīng)用

在火電廠發(fā)電所產(chǎn)生的廢氣中含有大量的煙塵，這些煙塵也是大氣的主要污染物，嚴(yán)重危害著我國的環(huán)境。在火電領(lǐng)域主要應(yīng)用到的除塵技術(shù)包括布袋除塵技術(shù)以及濕法除塵技術(shù)。具體來說，布袋除塵技術(shù)是一種常用的捕獲型除塵技術(shù)，即利用過濾材料來阻擋這些煙塵，并將煙塵中的大顆粒以及一些小顆粒進(jìn)行捕獲。在現(xiàn)階段為了提高布袋除塵的除塵效率優(yōu)化了布袋除塵的一些工藝，并制訂了一些有效的布袋除塵控制方案，如為布袋除塵設(shè)備設(shè)置合適的除塵負(fù)荷，這能夠有效地加快布袋除塵的效率。此外還有定時的方式，可以定期做好布袋除塵器的清灰工作，提高除塵輸灰效率。濕法除塵是一種原理簡單的除塵工藝，主要用到的原料是水，將含有粉塵的氣體通過施加一定的壓力壓到具有合適高度和水量的水箱中，以水浴以及淋浴的方式來吸收氣體中的顆粒灰塵以及一些細(xì)小的粉末。在實際的工藝操作過程中，氣體和水是逆向相遇，有助于提高實際的煙塵除塵的效率。濕法除塵的工藝操作手段，不僅可以有效地除去排放廢氣中的煙塵，也可以有效地除去一些污染性的氣體，如二氧化硫。在操作的過程中其實際的安全性較高，可用于較高溫度的氣體的除塵，節(jié)省了過熱氣體的冷卻費用，是一種清潔、高效，安全性能較高的操作工藝。

五、脫硫脫硝除塵一體技術(shù)的研究和發(fā)展

在火電領(lǐng)域的脫硫脫硝以及除塵技術(shù)方面，除了單獨地對產(chǎn)生的廢氣進(jìn)行脫硫脫硝以及除塵技術(shù)外，還存在整套的脫硫脫硝以及除塵技術(shù)。具體來說，火電廠產(chǎn)生的工業(yè)廢氣的污染物質(zhì)包括含硫氧化物，含氮氧化物以及大顆粒的煙塵。對這些物質(zhì)在一套設(shè)備中進(jìn)行脫除，可以有效地節(jié)省工廠的空間，實現(xiàn)高效率的污染物質(zhì)的脫除，是科學(xué)有效的污染物脫除工藝設(shè)想。目前，對于脫硫脫硝以及煙塵脫除工藝的研究主要是提出了干法脫硫脫硝以及濕法脫硫脫硝兩種實用的方法。具體來說，干法脫硫脫硝的一種方法是利用等離子電束來將排放出來廢氣進(jìn)行氧化，使得其中的含硫含氮物質(zhì)的氧化物轉(zhuǎn)變?yōu)楦邇r態(tài)的無污染性的物質(zhì)，之后再進(jìn)行排放。干法脫硫脫硝的另一種方法是利用石灰石化合物作為吸附劑，從而能夠吸附和脫除含硫含氮的有污染性氣體，但這種方法的脫除效率較低。對于濕法脫硫脫硝技術(shù)，主要是指利用氯酸作為氧化劑來氧化含硫含氮物質(zhì)，并將其轉(zhuǎn)化為無毒害的氣體。在脫硫脫硝技術(shù)實施之后再將氣體進(jìn)行進(jìn)一步的濕法除塵，在除去煙塵的同時，也可以有效地吸附一些殘留的污染性氣體。而這樣的整套用于脫硫脫硝以及除去煙塵的實際工藝尚未正式投入生產(chǎn)和使用，是具有極大發(fā)展前景的脫硫脫硝以及除塵的技術(shù)。

六、結(jié)語

火力發(fā)電為我國的居民用電以及工業(yè)用電提供了充足的電力供應(yīng)，但由于火力發(fā)電過程中產(chǎn)生的廢氣對大氣有著極大的污染，所以需要利用到一定的技術(shù)手段來實現(xiàn)污染物質(zhì)以及煙塵的脫除，實際的脫硫脫硝以及除塵技術(shù)的選擇需要根據(jù)發(fā)電廠的空間以及實際經(jīng)濟(jì)狀況來進(jìn)行合理選擇，從而能夠推動我國火電領(lǐng)域的清潔高效發(fā)展。