探析火電廠大氣污染排放現狀及煙氣脫硫脫硝技術

劉克良，蘇紅石 ，郭正昊

（吉林省長春生態環境監測中心，吉林 長春 130000）

火力發電雖然為社會經濟發展、人們生活品質提升做出了巨大貢獻，但火電廠大氣污染問題卻日益嚴峻，非常不利于城市生態環境建設和居民身體健康，更難以實現社會經濟與環保效益協調發展。在抑制火電廠大氣污染的過程中，煙氣脫硫脫硝技術具有非常理想的應用效果，可以使火力發電廠大氣污染問題得到有效控制。有必要針對這項技術的應用與發展進行更加深入細致的研究，力爭使其技術優勢和使用價值得到最大限度的發揮。

1 火電廠大氣污染物的排放現狀及應用

火電廠是通過燃燒煤炭作為熱源，最終實現電力輸送的。但是，在煤炭燃燒所產生的煙氣中，含有NOx、SO2、粉塵、CO2等物質。其中，SO2和NOx會造成較嚴重的大氣污染。下面，分別針對這兩種污染物大氣排放污染現狀進行闡述與分析：（1）NOx——通過相關調查資料顯示，在近年的火力發電中，所產生的NOx含量以每年兩位數的增長速度急劇攀升。這雖然是由于加大火力發電量所導致的，但無疑對空氣環境造成嚴重污染。另外，通過對我國目前的能源使用情況進行統計分析，發現煤炭仍然是使用率最高、消耗量最大的能源，由此帶來巨大的NOx大氣污染危害；（2）SO2——在火力發電時，還會生另外一個污染物，即SO2。其污染程度與生成原理與NOx基本相似，其數量也會隨著火電廠發電規模的增加而增加。以2020年的相關統計數據為例，當電力裝機容量達到13億千瓦時，火電廠務必針對SO2排放量進行嚴格控制，否則，勢必造成嚴重的大氣污染。由于脫硫脫硝技術可有效抑制NOx和SO2這兩種污染物的生成與擴散,為了降低火力發電對生態環境和空氣質量所造成的危害，火電廠有責任和義務對煙氣脫硫脫硝技術進行科學有效的應用，最大限度降低NOx和SO2p所帶來的危害，在社會經濟建設提供電力資源的同時，為環保事業做出積極貢獻。

2 火電廠煙氣脫硫技術的應用

2.1 石灰石-石膏法

世界上最早的石灰石-石膏FGD工業裝置誕生于20世紀30年代的英國倫敦，由巴特西電站和班科賽德電站率先完成研制，并且投入應用。但是，直至20世紀中后期，該項技術的發展速度依然非常緩慢。為了加快其發展，日本、美國、德國等發達國家紛紛加入脫硫技術研究工作中，為之開展了大量的科學研究試驗工作，使其技術水平得到了較大程度的提升。目前，石灰石-石膏法已經進入成熟階段，在我國目前的煙氣脫硫工程項目中，石灰石-石膏技術的使用率已經高達90%以上。其主要技術原理是利用石灰石漿液對煙氣中的SO2進和有效吸收，達到降低其污染程度的目的。該項技術具有低成本、脫硫效果顯著、利用率高等特性，而且其副產物——石膏，已經成為制作加工水泥過程中的主要原料。所以，石灰石-石膏法在火電廠和建筑行業內實現了多元化應用。

2.2 濕法煙氣脫硫

該項脫硫技術是目前碚硫率最高的一項FGD技術，其碚硫率通?？蛇_到Ca/S為1.05左右，脫硫率也高達90%以上?，F階段，濕法工藝同時存在多工藝類型。其中，使用率最高、脫硫效果最顯著的是石膏煙氣碚硫工藝。其技術原理是以石灰石或者石灰作為吸收劑，再通過逆流噴淋塔、順流填料塔或者噴射流泡反應器三種應用形成的合理選擇與應用達到脫硫目的。通過以往的技術應用結果顯示，該項技術不會對火電廠除塵器、煙道和煙囪等設備設施造成腐蝕性影響。在達到脫硫目的同時，避免因除塵器、煙道、煙囪腐蝕現象導致電耗、水耗的增加，從而使火電廠生產成本得到有效控制。

2.3 海水法

該項技術是利用天然海水的堿度達到脫硫目的。這項技術具有操作簡便、無須使用化學原料、成本低、無污染等眾多優勢特點。為此，國家發改委已經將這項技術列入我國大力推廣的脫硫技術行列中。海水法脫硫技術主要包含煙氣系統、二氧化硫吸收系統、海水供應和水質恢復系統四個關鍵環節。在應該這種方法進行脫硫前，需要使用高效纖維或者靜電除塵器對煙氣進行除塵處理。通過情況下，需要將靜電除塵器安裝在二氧化硫吸收塔的頂部，以便于除塵之后的煙氣進入二氧化硫吸收塔底部，并且與海水自上而下的相向流過，達到初步凈化的效果；得到凈化處理后的煙氣再通過GGH加溫，最終經煙囪排入大氣中。那些吸收到二氧化硫的海水依靠自身重力流至海水處理廠，與其他海水混合的同時通入適量空氣，由此完成脫硫任務。

2.4 煙氣循環硫化床脫硫

煙氣循環流化床脫硫技術誕生于20世紀80年代，首臺CFB煙氣脫硫裝置由德國一家燃褐煤電站研制成功，其脫硫率高達90%以上。其技術原理為：脫硫塔內排放的煙氣與加入的消石灰、循環灰及工藝水等物質發生相應的反應，從而去除掉煙氣當中的SO2和SO3。其脫硫劑以石灰粉為主，為了確保脫硫塔在低負荷運行情況下，依然能夠呈現出最佳工作狀態，在脫硫塔中設置了潔凈煙氣再循環系統，使塔內煙氣流量的穩定性獲得顯著提升。煙氣循環硫化床脫硫技術的特點是占地面積小、工藝流程簡單、無須煙氣加熱系統，即使在低鈣硫比下，依然可以呈現出濕法脫硫的效果。所以，這項脫硫技術在火電廠中具有較高的使用率。

3 火電廠煙氣脫硝技術的應用

3.1 SCR選擇性催化還原脫硝法

SCR選擇性催化技術于在20世紀初起源于美國，于20世紀70年代末在日本實現商業化。自從20世紀末，我國就已經開展了SCR脫硝系統工程建設，但由于中途受到氨量誤差因素的影響，導致脫硝成效不夠顯著。經過近幾年的技術改進與革新，選擇性催化還原脫硝法的應用效果已經得到了大幅提升。將這項技術應用于火電廠，可有效遏制煙氣中的硝化物對大氣質量產生的污染與危害。該法主要是依靠催化劑、適宜的溫度條件以及烴、氨等物質作為脫硝還原劑，共同營造出一個良好的反應環境。然后，將硝化物選擇性的還原成氮氣、水這一類無毒害性物質。從選擇性催化還原脫硝法在火電廠的實際應用效果來看，其脫硝率可達到90%以上。尤其是NH3-SCR型脫硝技術，憑借其強大的技術優勢已經在全球范圍內得到了廣泛的應用。在實際應用的過程中，需要火電廠將SCR反應器安裝在鍋爐省煤器和空預器中間，還需要將氨噴射于省煤器與SCR反應器之間的煙道位置。這種設計方式，有助于混合之后的煙氣與氮氧化物之間快速產生反應，從而收到事半功倍的脫硝效果。

3.2 SNCR選擇性非催化還原脫硝法

這種脫硝方法也被稱為熱力脫硝法，它是將尿素、氨類物質作為還原劑噴在爐膛內部高溫區域，該部位溫度可達到900～1050攝氏度，最終達到脫硝目的。目前，選擇性非催化還原脫硝法已經在世界各國的工業鍋爐、發電廠鍋爐以及垃圾焚燒爐領域內得到了廣泛應用。而且無須企業投入較大的成本費用，只需要針對現有鍋爐設備進行簡單改造即可。但是，這種方面的弊端問題是氨逃逸率比較高，所以脫硝效率相對較低，而且對還原劑的需求量比較大。之所以造成還原劑需求量較大，其主要原因是當還原劑發生氧化反應時會生成水和二氧化碳。所以，當選擇性非催化還原脫硝法與再燃燒技術以及低硝化物燃燒技術聯合使用時，其脫硝效果最顯著。

4 結語

隨著火電廠發電量的大幅增長以及國家及社會對于生態環保工程重視程度的不斷提升，火電廠要針對大氣污染現狀問題給予高度重視，并且結合自身實際情況采用適合的煙氣脫硫脫硝技術，最大限度消除煙氣中SO2、NOx等有害物質，避免火力發電過程中所排放的氣體對大氣構成嚴重污染。在為社會生產、人們日常生活提供電力能源的同時，為環保事業做出積極貢獻。