燃煤電廠煙氣脫硫脫硝及治理策略

王善波

摘要：在諸多發電廠中，燃煤發電廠是對大氣環境污染最大的，其中最嚴重的是燃煤鍋爐中的煙氣，這是中國煤煙型電廠大氣環境污染的關鍵因素。本文介紹了燃煤電廠煙氣的危害及特點，然后淺析了煙氣治理的辦法，最后闡述了煙氣脫硫脫硝的技術。

關鍵詞：燃煤電廠；煙氣治理；脫硫脫硝技術

Abstract: In many power plants, coal-fired power plants are the largest of atmospheric pollution, the most serious is the coal-fired boiler flue gas, which is China's coal-burning power plant air pollution is a key factor. This article describes the hazards of coal-fired power plant flue gas and Features, and then On the flue gas treatment approaches, and finally elaborated flue gas desulfurization and denitrification technology.Keywords: coal-fired power plants; flue gas treatment; Desulfurization Technology

中圖分類號：TK229.6文獻標識碼：A文章編號：

在燃煤電廠中排出的煙氣中，包含煙塵、氮氧化物、二氧化硫、碳氫化合物和重金屬等諸多污染物，致使大型火電廠常常是當地最大的工業污染源。在燃煤電廠中，因鍋爐燃燒而產生的污染物顯著高于其他環節產生的污染物，因此燃煤電廠是治理污染的關鍵。

一、燃煤電廠煙氣的危害及特點

在鍋爐燃燒的過程中，會產生煙氣，其中包含很多污染物，比如說有氮氧化物、一氧化碳、二氧化硫、粉塵和少量的氟化物、氯化物等。其中污染物的比重和煤炭中存在的礦物質構成有著十分緊密的關系。鍋爐燃燒會產生大量的煙氣，由于煙氣的溫度高，污染物的濃度較低，煙氣治理更加困難。

燃煤電廠中鍋爐煙氣含量雖然會由于煤種與鍋爐設備的不同存在一定的差異，但是由于其額定的蒸發量比較大，所以排放的煙氣含量往往比其他工業窯爐中產生的煙氣含量大很多。鍋爐燃燒時的溫度一般大于1200℃，其中污染物大部分都是無機物。在燃煤電廠的煙氣中，污染物是由氣態形式存在的，濃度往往較低，它的濃度顯著低于工廠中由于有色金屬冶煉而產生的氣態污染物。因為污染物的濃度相當低，所以在氣態污染物回收以及利用方面就會因此投入更高的成本，并且工作的難度也相當大，往往會影響其經濟效益。針對數量較少的燃高硫煤電廠，則應當全面分析電廠的社會環境、經濟效益的同時，區別對待、因地制宜，合理的選擇治理方式。在燃煤電廠的鍋爐中，煙氣是有一定溫度和濕度的。因為煙氣含量較大，煙氣的溫度往往會比環境空氣的溫度高很多，而且由于是用高煙囪排放的，所以煙氣抬升的高度大，擴散的范圍廣，再加上由于風的作用，傳輸就會形成連續的煙流，其距離可達到幾百乃至幾千公里。在煙氣沉降與轉化過程中，SO2和 NOx 的沉降與轉化是一個非常緩慢的過程，所以可以傳輸比較遠的距離。

燃煤電廠的污染物不但數量多而且傳輸遠，是對環境影響最大的。燃煤電廠中的煙塵，不僅僅影響人的健康，而且還給工農業的生產帶來了相當大的損失，很多電廠周圍的農村，由于電廠排放的煙氣沉降，致使農作物大量的減產，電廠往往每年需要支付巨大的賠償。SO2除了對人的健康有很大危害外，還對建筑物、金屬材料、農林業的生產也存在有很大的危害。燃煤電廠煙氣中NOx 主要是 NO，排放在大氣中之后容易氧化成為NO2。NO2的濃度比較大時就會造成嚴重的環境污染，危害到人的健康。

二、燃煤電廠煙氣治理的策略

燃煤電廠應當主要針對加強技術的改造、推行潔凈煤的技術、完善企業的管理作為煙氣治理的根本任務，最終達到減少煤耗、降低煤炭燃燒所產生的廢氣的目的。而且，綜合的利用資源技術與開發更高效的煙氣治理技術也是相當重要的。例如怎樣高效的熱電聯產、電除塵器都是廢氣治理的有效措施。

在燃煤電廠中，鍋爐廢氣的治理重點是對各類除塵設備的治理，例如袋式除塵器、旋轉式除塵器、電除塵器等等。由于電除塵器除塵的效率特別高，運行成本也比較低，因此，在燃煤電廠中，很多都用電除塵器。煤炭燃燒時，針對產生的SO2，主要的控制技術分為SO2燃燒前的脫硫、SO2燃燒中的脫硫和SO2燃燒后的脫硫。在煙氣治理的過程中，燃煤電廠應當按照“預防為主、防治結合與綜合治理”的規定，把污染治理、能源節約和綜合利用資源高效的結合起來，不但要控制新的污染產生，還要加強對舊污染的治理，采取先進的生產經營管理模式，借鑒先進的科學技術，從而提高投資的整體效益，努力讓社會效益、經濟效益以及環境效益達到高度的統一。

在實踐治理的工作中得到的經驗告訴我們，今后應該繼續加強技術政策；推行能源節約和有益于保護環境的新能源政策；能源節約不僅僅是降低能源的消耗、經濟效益的提高，還是謀求保護環境與經濟建設協調長期發展的關鍵舉措。和發達的國家相比，我國的節能潛力非常大。所以，要繼續加強各種措施來節約能源。嚴格控制新的污染、依賴科技的進步，高效控制污染物的排放，完成污染防治和利用資源緊密相結合的目的；挖掘節能潛力，提高現有的設施運作率，發揮設施投資的最大效益；積極籌措各種基金，來治理舊廠的污染。

三、燃煤電廠煙氣污染治理技術

1 傳統的模式

這幾年，國內對煙氣的脫硫、脫硝技術需求很大，但可以采用的成熟自主的技術卻不是很多，這是因為脫硫、脫硝裝置的工藝流程比較復雜、存在諸多介質、影響的因素繁多，技術的開發難度也相當大。采用國際上的新技術開發方式，煙氣污染治理新技術的開發則需機理的研究、小試、中試的工業示范，逐個投入應用到整個的開發流程中，全面應用相近的理論和因次分析的方法來實現體系與核心裝置的放大。

在技術開發的過程中，首先要通過研究階段，針對技術的基礎問題從反應機理與理論上加以明確，然后采用小試來驗證新技術是否可行，完成小試的工藝基礎后，選擇該工藝在仿真工業條件中進行工藝的研究，并聯系相近理論與因次分析，來建立中試的裝置，采用中試來驗證工業生產，之前的工藝是否可行，確保研發與應用時的工藝要一致。從小試到中試，就是從實驗室到大的生產間的過程。中試過程中，不僅可以對小試驗證，還可以為將來的大生產搜集數據，所以，在傳統技術開發的過程中，由小試到中試才是一個必須通過的關鍵環節。也常常是在這兩個環節中需進行反復的驗證，才使得全部的技術開發周期延長、資金投入增大，通常企業與研究機構無力承受這么大的風險。這才導致我國的大氣污染治理技術自主開發常常在到達中試階段之后，就會陷入停滯期，導致技術開發很難繼續進行，因而無法獲得先進的技術，應用也更加無從談起。

現如今，國內煙氣脫硫、脫硝技術的開發只是集中在引進國外的先進技術，環保公司為了與高校科研院等科研機構相結合，在對引進國外技術消化吸收的同時，進行了部分技術的改良，因為核心技術都是國外企業的技術機密，所以這種技術的改良很難在實質上面提升系統整體的應用水平和技術水平，導致我國技術依然不能擺脫對國外先進技術的依賴。

2 技術開發新模式

環境的污染治理已歷經數十年了，在治理技術開發的初級階段，因為技術的限制，大部分實驗是驗證技術可行性的基本方法，把試驗作為核心，再和相似的理論與因次分析相結合是實驗裝置放大的唯一途徑，而且技術的優化還依賴反復的試驗室驗證，所以在國外的煙氣脫硫與脫硝技術開發和研究過程中，都遵從以試驗為中心的，從小試到中試工業示范開發模式，在歷經了十多年的發展后，才最終實現了成熟技術在大規模工業中的應用。

在煙氣脫硫與脫硝的技術開發研究中，工藝過程的重心在化學的過程研究，而化學過程的實現又是在過程裝置中實現的。盡管煙氣脫硫與脫硝過程中的化學原理各異，而且反應器的樣式也各有各的特點，并都存在著裝置大、負荷范圍寬、適應性較強、設計精度較高這些特點，他們對過程裝置的放大設計來說，都是全新的挑戰。

煙氣脫硫與脫硝技術在國際上的大量采用，說明即使我國還沒有掌握核心的工藝，但是它的技術已相對很成熟，具備了超越傳統的開發模式基礎。研究應當采用全面的、多尺度的系統級數值仿真和模擬為中心，讓實驗研究成為校正和開發對煙氣脫硫與脫硝反應器與相關的裝置的關鍵技術，對工藝的開發，不但突破了傳統的因次分析和相似理論的限制，還解決了脫硫與脫硝多個反應器的設計問題，最終避免了費用高昂的開發過程。

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