低碳經濟中的燃煤電廠脫硫脫硝除塵工藝發展

王國奎(神華國能山東建設集團有限公司，山東 濟南 250000)

0 引言

煤炭資源是工業經濟時代的主要能源類型，所以煤炭資源對國家經濟的增長具有顯著的保障與推動作用。由于社會經濟的不斷發展，必然會提升對煤炭資源的需求量，尤其是在燃煤電廠的生產中，煤炭資源更是關鍵性的能源保障。但是，燃煤電廠在生產的過程中會產生大量的有害物質，這些有害物質不僅會破壞生態環境，還會直接威脅人們的身體健康。所以，落實燃煤電廠脫硫脫硝除塵技術的相關研究迫在眉睫。

1 燃煤電廠脫硫脫硝除塵工藝的主要作用

1.1 科學降低煤炭電廠的能源消耗量

由于燃煤電廠本身屬于高碳能原消耗型的企業，所以在燃煤電廠的正常生產過程中必將會消耗大量的煤炭資源[1]。而將脫硫脫硝除塵工藝科學應用在煤炭電廠的生產過程中，能保障燃煤電廠生產過程中的煤炭資源總消耗量得到科學降低，為燃煤電廠清潔高效生產目標的實現提供有力的推動作用。

1.2 保障低碳環保生產目標的順利實現

煙塵，NOx以及SO2等物質是燃煤電廠的主要排放物，這些排放物不僅會對大氣環境造成嚴重的污染與破壞，還會加速酸雨問題，光化學煙霧問題的發生，在破壞生態環境的同時給人們的身體健康帶來嚴重的威脅。應用脫硫脫硝除塵工藝，能顯著改善燃煤電廠生產環節中的環境污染問題，保障低碳環保生產目標的順利實現[2]。

2 燃煤電廠脫硫脫硝除塵工藝在低碳經濟環境下的發展分析

2.1 單純脫硫技術

針對脫硫技術體系的構成而言，能充分滿足燃煤電廠脫硫生產要求的工藝有兩大類，一類為濕法脫硫工藝，另一類為干法脫硫工藝。

(1)濕法脫硫工藝，其中最典型的代表為石灰石/石灰-石膏濕法脫硫技術，該工藝的具體脫硫流程主要表現為以下幾點：首先，在燃煤電廠的含硫產物中放置石灰石粉(CaCO3)，以此作為吸收劑，從而實現脫硫目標；其次，將適量的水加入到干燥的石灰石粉劑之中，由此將石灰粉狀態轉變為漿液狀態，在此環節，空氣中的CO2、H2O會同CaCO3發生化學反應而形成Ca(HCO3)2。當Ca(HCO3)2進入燃煤電廠的吸收區與氧化區時，則會同吸收區與氧化區中酸性條件的H+出現明顯的中和反應，并利用科學的方式對H+進行去除，從而便能獲得H2O、CO2以及鈣離子。當鈣離子為游離狀態時，則會充分結合燃煤電廠生產環節中存在的氯離子，從而形成氯化鈣；而其他部分的鈣離子則會同硫酸氫根離子，以及陰性的氟離子發生化學反應而形成硫酸氫鈣與氟化鈣；最后剩余的鈣離子則會同亞硫酸根離子發生化學反應而形成硫酸鈣[3]。當硫酸氫鈣與O2發生結合而獲得氫離子、鈣離子以及硫酸根離子，由此便能達到脫硫的根本目標。

(2)干法脫硫工藝，其實是通過對濕法脫硫工藝進行優化與調整而衍生的技術，具有較強的環保性。干法脫硫工藝的實質是對濕法脫硫工藝中的細顆粒物濃度變化情況開展科學的優化處理。本文以吸附煙氣脫硫法為例對干法脫硫工藝在燃煤電廠的具體應用流程進行分析：首先，將適量的CaCO3噴射在燃煤電廠生產設備的爐膛內，在高溫環境的影響下，爐膛內的CaCO3則會出現分解反應而形成氧化鈣。氧化鈣同燃煤電廠生產過程產生的煙氣中的SO2發生化學反應而形成CaSO4。在此條件下利用活性炭開展吸附處理實現SO2轉換為H2SO4和硫酸氨，最終實現脫硫的根本目標。干法脫硫工藝同其他脫硫工藝相比，雖然脫硫過程較為復雜，成本投入高，且實際脫硫效率明顯低于其他脫硫工藝，但是該類型的脫硫工藝在脫硫生產中的能耗較低，能更好地契合低碳生產的相關要求，整個脫硫過程中不會涉及到污水處理問題和污酸處理問題。

2.2 單純脫硝技術

單純脫硝技術是燃煤電廠針對NOx污染物的初期處理技術。單純脫硝技術常用的方法主要有兩種，即燃燒法與催化還原法[4]。

(1)燃燒法：燃燒方法，燃燒時的溫度，O2的具體濃度等因素直接決定著燃煤電廠生產中NOx的生成量。所以，燃煤電廠要在保障O2濃度得到合理控制的條件下對燃燒的溫度進行科學調整，在此基礎上對二段燃燒法進行科學引入，由此才能確保NOx的排放量能夠得到有效的控制與減少。

(2)催化還原法：催化還原法簡稱SNCR，是干法脫硝技術中的典型代表。實際原理為：將適量的NH3、CO(NH2)2添加到燃煤電廠中生產NOx的工藝環節，保障NH3能夠在含氧條件下同NO發生還原反應而生成H2O與N2。另外，在氧氣條件下CO(NH2)2能同NO發生還原反應而生成二氧化碳產物，水以及N2。該類型的脫硝工藝具有效率高，能耗少，成本低，脫硝效果好等特點，所以在燃煤電廠的脫硝工藝中具有較高的應用頻率。

2.3 單純除塵技術

(1)靜電除塵技術：除塵標準為有效捕獲范圍大于6 Lm，雖然該類型的除塵技術具有整體成本投入高的特點，但是除塵效果顯著，所以實際應用頻率也較高。

(2)顆粒除塵技術：將顆粒過濾器應用在燃煤電廠的生產環節，對煙塵顆粒的有效捕獲范圍能擴大至10 Lm左右。所以，該技術在有效捕獲范圍方面明顯大于靜電除塵技術，并且實際除塵效果也優于靜電除塵技術。但是由于燃煤電廠生產環境的溫度較高，所以高溫條件極易導致顆粒過濾設備出現局部堵塞的現象，從而對除塵效率產生不同程度的影響。

(3)陶瓷過濾技術：陶瓷過濾技術主要是以纖維帶式或蜂房式的陶瓷材料為主要過濾裝置，所以在燃煤電廠的煙塵排放量控制方面具有理想的效果。主要原因是陶瓷材料自身耐高溫的性能較強，即便是在燃煤電廠的高溫生產環境中也能獲得理想的長效除塵效果，并且該技術的后期維護成本明顯低于其他除塵技術，所以陶瓷過濾技術受到了廣泛的推廣與應用。

2.4 脫硫脫硝技術

由于單純性的脫硝技術具有一定的應用局限，所以脫硝脫硝技術在燃煤電廠的應用頻率更高。在目前燃煤電廠的脫硫脫硝處理中，應用頻率最高的技術為干式脫硫脫硝工藝。干式脫硫脫硝工藝的基本原理為：基本原料為1，3，5-均三嗪醇，在氣力輸送裝置的作用下確保燃煤電廠的高溫煙道周圍都能得到均勻的原料噴射，由此使得以上原料能夠發生氣化反應而生成HNCO。受燃煤電廠煙道周圍煙氣湍流作用的影響，HNCO能逐步擴散至爐壁的各個方向，當爐壁的溫度處于(600～900 ℃)的環境下時，氣態HNCO則可以生產大量的活性單體并與爐膛內的SO2與NOx發生化學反應，最終達到脫硫脫硝的根本目標。

干式脫硫脫硝工藝具有明顯的應用優勢，例如，工藝流程具有明顯的簡單性。燃煤電廠利用干式脫硫脫硝生產工藝，在充分結合鍋爐的NOx含量，SO2濃度以及煙氣量等因素，對1，3，5-均三嗪醇原料的用量進行科學確定之后再將其放置在氣力裝置之中。受氣力裝置作用的影響這些原料則會被輸送到煙道之中，在氣化反應與脫硫脫硝反應下對燃煤電廠硫硝含量進行科學的降低。其次，干式脫硫工藝還具有產物處理高效方便的特點。利用脫硫脫硝工藝，能使得燃煤電廠生產中的脫硫產物與鍋爐中的物質進行充分的混合，并將其及時傳輸到除塵袋之中，而脫硫工藝中產生的CO2以及N2均屬于無污染產物，所以不用進行針對性的單獨處理。此外，在生產效率方面，干式脫硫脫硝工藝能直接將鍋爐中的NOx與SO2進行同步移除，所以生產效率明顯高于其他脫硫脫硝工藝[5]。

2.5 脫硫脫硝除塵技術

在低碳經濟的影響下，使得燃煤電廠的環保要求也不斷提升，尤其是在硫，硝以及煙塵的排放標準方面體現得更加嚴格。脫硫脫硝除塵技術，屬于新型的一體化技術，是當代社會燃煤電廠健康發展的重要保障技術。脫硫脫硝除塵一體化技術同其他技術在工藝上具有明顯的區別，該工藝的主要原理是將水當做原料，受爐膛高溫的影響會使水進行轉化，從而獲得大量的云狀物液體并懸浮在爐膛內的氣流中。一旦這些云狀物接觸到煙道中的NOx與SO2和顆粒物等物質，則會形成化學反應而實現理想的洗滌減排目標。該技術不僅具有除塵效率高的特點，并且資金投入較低，具有理想的應用效果。

3 結語

綜上所述，低碳環保是當今社會各行各業的基本發展方向，尤其是針對燃煤電廠而言，低碳經濟對其發展提出了更加嚴格的挑戰與壓力。為此，燃煤電廠企業自身要重視對生產體系的調整與優化，落實脫硫除塵工藝的創新，在充分結合企業生產系統特點與現狀的基礎上對脫硫脫硝除塵工藝進行科學應用，由此降低燃煤電廠生產過程中對生態環境的污染與破壞，為燃煤電廠的可持續發展創造良好的基礎條件。