火電廠脫硫脫硝技術應用現狀和發展前景展望

摘要：為實現可持續發展目標，降低工業生產對自然生態環境造成的污染，火電廠應合理應用脫硫脫硝技術，加強對發電環節產生煙氣的有效處理，保護空氣環境。本文結合火電廠生產運行實際對脫硫脫硝技術的應用現狀進行分析，深入研究現階段常用的幾種脫硫脫硝技術，并從節能環保的角度探究其發展前景，以供參考。

關鍵詞：火電廠；脫硫脫硝技術；應用現狀；發展前景

DOI：10.12433/zgkjtz.20241010

隨著城市化建設持續深入，工業發展速度不斷加快，而火電廠作為當前為社會生產生活提供電力能源的主體，在其生產運行期間內往往產生大量空氣污染物，會加重城鎮地區的霧霾問題，影響人們的生活質量，破壞生態平衡。因此，在火電廠發展過程中要貫徹綠色環保的發展理念，科學應用脫硫脫硝技術，減少發電過程中的煙氣污染，推動火電廠健康、穩定發展。

一、火電廠脫硫脫硝技術應用現狀

我國工業的迅速發展雖然為經濟實力的提升提供了強有力的支持，但也帶來了環境污染問題，如果不能及時處理，就會阻礙經濟發展的步伐。為進一步加強環境保護，推動火電廠經濟效益與社會效益同步提升，在其發展歷程中，應不斷加大對脫硫脫硝技術研發的資金投入，以更高效的技術手段減少火電廠生產運行環節產生的有害物質，提高資源利用率，并降低生產成本，推動火電行業整體發展。

在現代化社會發展中，人們的環保意識不斷增強，政府部門也出臺了有關環境保護的政策，火電廠要結合科學技術的創新發展，在應用脫硫脫硝技術的同時，關注技術優化與變革，在現有技術應用體系的基礎上，加強與現代化信息技術和智能技術的融合創新，推動技術應用體系得到進一步發展，顯著提高火電廠運行期間對煙氣的凈化處理效果。例如，在合理應用煙氣脫硫脫硝技術的同時，還要加強對計算機檢測技術的引進與應用，對技術流程中煙氣的處理效果展開實時監測，一旦發現其中存在煙氣處理效果不符合標準規定的情況，應將其作為隱患問題進行更深一步的分析，準確判斷并及時解決相關技術應用體系運用期間的問題。但從火電廠脫硫脫硝技術現階段的實際應用來看，受技術、人員、管理等多種因素的影響，煙氣處理效果并不顯著，在應用計算機檢測技術監測脫硫脫硝技術體系應用效果的過程中，無法保證兩類技術間的有效銜接，導致技術優勢無法得到充分展現，從而增大火電廠的系統維護管理壓力，增加生產成本，不利于先進的脫硫脫硝技術在火力發電中的推廣應用。

二、火電廠常用的脫硫脫硝技術

（一）海水脫硫技術

在火電廠脫硫脫硝技術體系中，海水脫硫技術具有十分重要的地位和作用，可以利用海水中堿類成分去除火電廠煙氣中的二氧化硫，通過降低二氧化硫濃度的方式，減少火電廠對生態環境造成的污染與破壞。該項技術在實際應用中通常會結合火電廠的實際運行，與煙氣系統、海水供應系統、水質恢復系統和二氧化硫吸收系統等構成完整的技術體系，由于在其應用過程中以海水為主要資源，無需用到其他化石燃料，因此，不僅可以有效控制火電廠的運行成本，彰顯經濟效益高的優勢，還能避免傳統脫硫脫硝技術實施期間造成的二次污染問題，具有良好的節能環保效果。

雖然海水脫硫技術在火電廠生產運行中表現出應用成本低、處理過程無污染等優勢，但該技術的有序開展需要大量海水資源的持續供應，如果無法滿足這一要求，則會影響火電廠煙氣的處理效果。對此，相關人員在火電廠選址環節應選擇與海域相近的位置，實現對火電廠煙氣硫化物的有效處理，避免因火電廠與海水資源距離過遠，增加運輸成本與處理成本，加大火電廠平衡生產成本控制和煙氣污染處理的矛盾。而從我國火電廠脫硫脫硝技術體系整體的發展現狀來看，在海水脫硫技術方面的應用體系已經基本成熟。在對火電廠生產運營期間的煙氣處理中，以現有的海水脫硫技術體系為基礎，可在吸收塔上方完善冷卻塔，通過集中儲存海水的方式減少煙氣熱量，通過相關設備使兩者充分混合，利用充足的海水有效吸收煙氣中的二氧化硫，并利用濕氣分離系統分離氣液，將酸化后的海水流入吸收塔的吸收槽中，進入海水凈化處理廠完成集中處理。而對于經過凈化處理的煙氣可以使其進入煙氣系統，隨著通風系統排出。

（二）活性焦炭技術

在火電廠脫硫脫硝技術體系中，活性焦炭技術能充分發揮活性焦炭吸附能力強的優勢，吸附粉塵與煙氣中有毒有害物質，這種吸附作用不僅可以凈化煙氣本身，而且與海水脫硫技術相比，還具有更突出的環保性和節能性優勢。結合實際工作經驗來看，在使用該技術完成火電廠煙氣處理時，應根據煙氣中有毒有害物質的含量，按照一定比例添加適量催化劑，將煙氣中脫離出的含硫物質與含硝物質集中在活性焦炭中，并使其在催化劑的作用下發生一定的化學反應，最終通過分離設備分離附著在活性焦炭上的硝酸與硫酸。從這一過程中可以看出，在應用活性焦炭技術完成火電廠煙氣脫硫脫硝的過程中，需要在物質分離后應用其他方法對其進行二次加工和處理。為保證其處理效果，需要設置上下兩層完全不同的設備，分別完成不同的處理任務：在上層設備中以高溫處理為主，利用加熱設備創造350℃的高溫環境，將二氧化硫充分釋放出來；在下層設備中以轉化處理為主，利用催化劑使煙氣中的有毒有害物質發生轉化并生成氮氣，使其具有明顯的凈化處理效果，有效減少火電廠煙霧與粉塵對環境的影響。

（三）高能輻射技術

以高能量輻射作用為原理，對火電廠粉塵和煙霧進行有效處理的技術即為高能輻射技術。作為一種一體化技術，高能輻射技術可以在傳統脫硫脫硝技術的基礎上，使其中有毒有害物質去除得更加徹底，增強火電廠脫硫脫硝技術體系的處理效果。脈沖電暈等離子技術與電子照射技術作為高能輻射技術的重要內容，在火電廠脫硫脫硝中應用最為廣泛。其中，前者主要使粉塵與煙霧中的分子在高能電子的作用下發生裂解，然后分解其中的有害物質形成氧化性粒子，最終實現二氧化硫與氮氣分離。而后者主要借助電子加速器，對煙氣中的粒子應用大量電子進行有效照射，促使煙氣中的硫化物與硝化物與氧氣發生化學反應，達到凈化煙氣的效果。在通過高能輻射技術完成脫硫脫硝的過程中，需加強對技術實施要點的管理，開展標準化、規范化的技術操作，同時充分分析監測火電廠脫硫脫硝技術應用體系，在確保滿足行業標準后才能使用高能輻射技術處理火電廠生產運行期間形成的煙霧和粉塵。

（四）低氮燃燒技術

在我國火電廠脫硫脫硝技術的應用體系中，低氮燃燒技術是其中應用范圍廣泛、應用效果較顯著且高效的一項源頭脫硝技術，在實際應用中僅需科學控制火電廠生產運行系統的煤炭燃燒條件，適當改變燃料燃燒方式，即可對氮氧化物的生成產生良好的抑制效果，提高對氣體比的控制效果，進一步優化空氣混合形式，最大限度上減少煙氣中的有害物質。該技術在具體處理火電廠煙氣的過程中主要包含氮氧化物燃燒裝置設計、燃料分層次燃燒、煙氣再循環、煙氣循環流化床鍋爐燃燒、空氣分層次燃燒五個層次。在實際應用低氮燃燒技術完成脫硝處理的過程中，技術人員應重點把控相關工作的開展，嚴格按照技術標準與操作規范執行各項工作，避免因技術操作不規范或技術流程不標準等影響其應用效果，全面把握技術操作要點，重點關注技術實施細節，保障火電廠生產運行期間的脫硫脫硝效果。

（五）循環流化床干法脫硫技術

在應用循環流化床干法脫硫技術處理火電廠煙氣的過程中，需要確保相關設備與系統設置的完整性，構建一個復雜程度較高且運行順暢的技術體系。在該技術完成火電廠煙氣處理的過程中，先使煙氣在吸收塔內部集中，并使其與吸附劑等物質充分混合，各種物質之間發生復雜的化學反應，不僅可以實現初次脫硫，還能有效去除煙氣中的污染物和重金屬等物質。而后將經過初步處理的煙氣進入循環流化床，利用氣流作用使其發生激烈湍動并均勻混合，在其充分接觸混合的過程中不斷形成絮狀物并分解，在氣流上升的過程形成內部循環顆粒流，在激烈的湍動中不斷解體并充分被氣流提升，最終使得氣體與固體的滑索速度提高數十倍。吸收塔內部結構特殊，可以增強絮狀物的作用與功能，提高顆粒床層密度，隨著吸收劑與二氧化硫和三氧化硫在吸收塔內的充分反應，在循環流化床內形成氣固兩相流機制，強化氣體與固體的傳質性和傳熱性，從根本上提高脫硫效率。

三、火電廠脫硫脫硝技術發展前景展望

（一）提高技術應用水平

為充分發揮火電廠煙氣處理技術的有效性與科學性，針對各項脫硫脫硝技術應用期間受到不同因素的干擾，在該技術研發領域，相關科研人員應結合我國火電廠脫硫脫硝技術的應用現狀和具體問題，開發更多更高效的脫硫脫硝技術方式，全面了解國內外先進的技術手段，實現對現有技術的創新應用，推動火電廠脫硫脫硝技術應用質量和應用水平不斷提高。

結合相關調查結果顯示，為加快我國環保事業的發展，國家在現階段的高等教育中開設了環保相關專業，為火電廠脫硫脫硝技術發展提供了更充足的人才支持。但從人才類型的角度來看，并未著重對人才技術能力展開有效培育，導致相關技術應用與研發方面仍存在較大空缺。對此，為強化火電廠發展與脫硫脫硝技術應用的人才支持，避免出現人才儲備不足的問題，相關政府部門要積極做好引導工作，促進高校與火電廠等企業展開深度合作，對培養應用型脫硫脫硝技術人才的計劃方案進行共同商討和制定，為火電廠輸送更多高精尖人才。與此同時，火電廠還要充分利用現有的人力資源優勢，定期組織企業技術人員開展技術培訓活動或外出學習，提高人才隊伍對現有脫硫脫硝技術體系的應用水平，推動火電廠生產節能與環保并行。

（二）重視管理隊伍建設

面對當前日漸嚴峻的能源危機問題，國家和社會需持續加大對太陽能、風能、潮汐能等新能源開發和應用力度，對更多可再生能源的研究工作投入更多資金支持，推動未來工業建設與發展，使當前社會能源結構發生較大轉變。但新能源開發與研究在實際開展中受到諸多因素的影響，當前仍以火電廠為推動工業化建設與發展電力資源的提供主體，以當前多樣化的脫硫脫硝技術應用體系為核心，減少火電廠生產運行過程中產生的含硫氣體和含硝氣體，顯著改善大氣環境。為充分發揮現有脫硫脫硝技術對火電廠節能環保發展產生的影響，需率先提高相關管理人員的技術操作水平，在隊伍建設中適當提高社會招聘門檻，引進更多優秀人才，并組織技術操作人員和管理人員進行集體學習，深入其他火電廠進行參觀，與行業其他技術人員進行經驗分享與會談交流，促進理論與實踐的有機結合，提高火電廠脫硫脫硝技術工作隊伍的綜合素質。

（三）降低系統運行能耗

從能源消耗的角度來看，火電廠脫硫脫硝技術應用雖然可以有效減少煙氣中的有毒有害物質，但在相關設備運行期間也會造成較大的能量損耗。因此，在未來發展中，應貫徹節能環保的理念，結合現有脫硫脫硝系統與設備的能耗原因，進行降耗處理。脫硝設備產生能量損耗的主要原因在于風壓損失與蒸汽損耗。在脫硝設備長時間運行的過程中，難免會有灰塵隨著縫隙進入設備內部與催化劑混合，產生一定的風壓損失，增加設備運行能耗。對此，可以優化煙道設計方案，對催化劑積灰進行有效處理。此外，液氨加熱蒸發與蒸汽吹灰還會產生蒸汽消耗，對此可專門安排專業的技術人員采取有效的優化措施，提高設備蒸汽吹灰效率，降低能源消耗。

在脫硫系統運行的降耗處理中，技術人員應明確該系統產生能量損耗的源頭，根據各個環節與設備具體的能量消耗，開展多角度、全方位的優化管理與設備調整工作。如果發現火電廠煙氣中并未有過多的含硫物質，可以適當關閉部分漿液循環泵，減少設備運行數量，從而降低火電廠脫硫系統的運行成本。另外，要想進一步增強火電廠的節能環保效果，還可通過聯合應用引風機與增壓風機、減少增壓風機數量、擴大引風機容量等方式，推動火電廠節能降耗的基本需求得到全方位落實，使其節能環保效果從根本上得到有效保障。

（四）未來發展與投資方向

從國家政策的角度來看，我國一直致力于可持續發展戰略與環境保護目標的實現，并出臺了一系列法律法規。其中，特別是碳中和與碳達峰目標更為火電廠脫硫脫硝技術提出更高要求。作為火電廠實現綠色低碳轉型的關鍵技術之一，需采用更加環保的技術應用體系減少二氧化碳排放。在國家政策推動下，脫硫脫硝技術未來的發展前景十分廣闊。結合經濟快速發展的現狀與人們日益增長的環保需求，預計脫硫脫硝技術在未來幾年的投資方向主要包括火電廠脫硫脫硝設施建設與改造、工業行業的煙氣治理、生物質發電、垃圾焚燒等行業的煙氣治理等。從脫硫脫硝技術本身的發展來看，當前國外在該方面已經取得了重要突破與進展，例如，研發了新型催化劑和濕法同時脫硫脫硝技術等，我國可以通過引進國外先進技術，增強本土企業的競爭力、提高技術水平以及加強自主技術研發與創新，提高脫硫脫硝技術的經濟性、環保性和高效性。

四、結語

綜上所述，針對工業發展中對電力資源的需求及其對環境造成的污染和破壞，火電廠在生產運行與發展中，要積極響應國家節能減排的號召，從環境保護的角度分析脫硫脫硝技術的應用現狀，明確發展前景和主要方向，提高技術水平，推動自身可持續發展。

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作者簡介：賀敬龍（1989），男，寧夏回族自治區石嘴山市人，本科，助理工程師，主要研究方向為火電廠脫硫脫硝技術應用和發展。