火力發電廠煙氣治理及脫硫脫硝一體化技術的應用

周帥

摘要：燃煤電廠高質量發展必須進一步提高生產工藝環保性。本文圍繞火電廠煙氣治理及脫硫脫硝一體化技術的應用議題進行了探討，概述了火力發電廠煙氣特點、危害和治理現狀，闡述了脫硫脫硝一體化技術的優勢，對脫硫脫硝一體化技術的分類和技術應用進行了論述，供相關人士參考。

關鍵詞：燃煤發電、超低排放、煙氣治理、脫硫脫硝、技術應用

引言：

環境污染的問題是制約燃煤發電企業高質量發展的重要問題。如今，我國已經進入到第二個百年奮斗目標實現進程中，有效解決燃煤電廠污染物排放的問題是推動發電企業加快走上高質量發展道路的重要工作內容。近年來，隨著發電生產工藝的革新和優化，低排放目標已經成為現實。

一、燃煤電廠煙氣危害及治理現狀

燃煤電廠因煤炭原料、工藝條件、運行參數等因素導致生產過程中產生對環境有害二氧化硫、氮氧化物、灰塵。如果煙氣處理不到位排放至大氣環境中造成的直接影響是降低空氣環境質量，這些有害物在生態鏈中極可能帶來持續的危害，如典型的酸雨、霧霾等自然環境災害。燃煤電廠在煙氣治理上的傳統方法是單一環節的治理方式，但處理成本較高，而且處理效果已經不能很好地適應更低排放的要求。隨著工業技術的發展，系統化的煙氣治理方式正在成為越來越多燃煤電廠采取的工藝。

二、煙氣治理及脫硫脫硝一體化技術優勢

煙氣治理和脫硫脫硝一體化技術是一種典型的系統化煙氣治理工藝。該技術具有高效的節能環保性，而且也具有很強的適用性。傳統煙氣治理過程中，燃煤電廠采用單一處理系統，投入的成本較高，而且由于各個處理環節之間有更多的獨立性，因此存在能耗損失的情況，對于燃煤電廠節能降耗，降本增效的生產目標存在背離。而一體化技術采用系統化的處理工藝，通過統籌考慮，有效提升資源和能源的循環利用率，降低成本，而且過程中產生的對環境有害的物質可以在一體化工藝中得到有效處理，提高了發電廠煙氣治理的環保性。一體化技術是工藝環節更緊湊，占用空間比傳統處理工藝占用的空間更小，而且副產物或污染物更容易得到控制，工藝運行方便，具有很好的適用性。

三、一體化技術分類

干式一體化技術：又具體分為尿素凈化煙氣技術和高能輻射處理技術。尿素凈化煙氣技術可以同時去除煙氣中的硫氧化物和氮氧化物，二氧化硫的去除效率可達到100%，氮氧化物的去除效率可達到95%，是一種處理效果較好的干式一體化技術。在實際應用中，由于吸收液的pH值在5～9之間，因此對設備存在一定的腐蝕性，需要做好防腐措施。另外一個不足之處在于處理量較小。高能輻射處理技術是高能輻射的原理來處理煙氣。目前較為典型的高能輻射處理技術是電子束照射法、脈沖電暈等離子體法。電子束照射法是在電子加速器裝置的作用下形成高能等離子環境，當煙氣中的污染物經過高能等離子環境的過程中發生電離氧化，將煙氣中的硫氧化物和氮氧化物氧化成溶于水的氧化物，在水蒸氣作用下形成硫酸、硝酸，然后再將酸用氨氣吸收，得到硫酸銨、硝酸銨，實現煙氣凈化。脈沖電暈等離子體法比電子束照射法具有更高的能效，原因在于用高壓脈沖電源替代了電子加速器來產生高能電子。該技術設備緊湊簡單，可實現90%的脫硫效率，脫硝效率為85%，還可以去除煙氣中的氧化汞。但高壓脈沖電源成本較高，處理量較小。

半干式一體化技術：應用較多的是循環流化床技術。以石灰溶液作為煙氣中二氧化硫的吸收劑，將二氧化硫轉變為硫酸鈣和少部分亞硫酸鈣。煙氣中的氮氧化物是用氨這一還原劑在催化劑的作用下發生還原反應。脫硫效率可達到97%，脫硝效率為88%。隨著該技術應用普及，技術成熟度越來越高，在投資和運行成本上大大降低。

濕式一體化技術：包括濕式洗滌脫硝技術、氯酸氧化技術。濕式洗滌脫硝技術中，當煙氣經過SCR反應器后會在催化劑的作用下發生組分的化學變化，氮氧化物轉化為氮氣，二氧化硫被氧化成三氧化硫，煙氣中的氮氧化物和硫氧化物濃度降低，然后形成的硝酸和硫酸再用氨氣吸收得到硝酸銨和硫酸銨。該技術中廢水產生量少，運行維護要求低，投資成本較高。氯酸氧化技術是以氯酸作為強氧化劑來氧化吸收煙氣中的氮氧化物和硫氧化物。工藝主要分為堿式吸收和氧化吸收兩個工段，脫硫脫硝效果較好，還能夠去除煙氣中的重金屬元素。該技術不需要催化劑，因此技術簡單，不足之處在于氯酸吸收劑制取難度較大，氯酸接觸設備容易造成腐蝕。

聯合一體化技術：在傳統脫硫技術和脫硝技術的基礎上通過催化還原技術來對煙氣進行處理。如活性炭技術是在脫硫塔中將煙氣中的二氧化硫進行炭吸附，然后在催化劑的作用下發生氧化反應，使二氧化硫轉化為三氧化硫，并形成吸附態硫酸。活性炭煉銅吸附態硫酸被送至分離塔。脫硫后的煙氣進入到脫硝塔中，在活性炭吸附作用下促使煙氣中的氮氧化物和氨發生反應將氮氧化物轉化成氮氣。在分離塔內，活性炭發生再生反應，釋放出二氧化硫。該技術可以實現90%的脫硫效率，脫氮效率為70%。活性炭性能的優劣對脫硫脫硝效果有著至關重要的影響，因此該技術對活性炭的原料、制備條件、性能有著較高的要求。

四、一體化技術應用

傳統的煙氣脫硫脫硝一體化技術主要是濕式煙氣脫硫技術和催化還原技術的結合，或者是濕式煙氣脫硫技術和非催化還原技術的結合。由于濕式煙氣脫硫技術大多采用的是鈣法脫硫，雖然脫硫效果較好，但是工程投入成本較高，并且容易產生二次污染。而且無論是催化還原技術還是非催化還原技術都容易對設備造成嚴重腐蝕的問題。因此采用更環保、更高效的一體化處理技術成為必然。

五、結語

綜上所述，燃煤發電廠通過對煙氣治理工藝技術的改造，可以實現更好地脫硫脫硝效果，實現超低排放目標。在實際生產中，發電廠在進行煙氣脫硫脫硝工藝技術研究和應用的過程中，應從工藝條件、工藝設備、工藝效果、投資運維成本等多方面考慮，選擇適宜的一體化技術，實現節能環保高效益的生產目標。

參考文獻

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