燃煤電廠煙氣治理策略及脫硫脫硝技術(shù)

郭永建

中國(guó)能源建設(shè)集團(tuán)山西省電力勘測(cè)設(shè)計(jì)院有限公司

燃煤電廠煙氣治理策略及脫硫脫硝技術(shù)

郭永建

中國(guó)能源建設(shè)集團(tuán)山西省電力勘測(cè)設(shè)計(jì)院有限公司

為了滿(mǎn)足新形勢(shì)下燃煤電廠的生產(chǎn)需求，電廠在火力發(fā)電機(jī)的選擇上，優(yōu)先選用了容量較大的設(shè)備，大幅度提高了電廠生產(chǎn)效率，但同時(shí)也帶來(lái)了新的問(wèn)題，燃煤電廠煙氣中排放的 SO2和氮氧化物是造成酸雨和光化學(xué)煙霧的最主要的污染物。隨著我國(guó)“十二五”規(guī)劃中對(duì)大氣污染物減排目標(biāo)的提出，煙氣脫硫脫硝技術(shù)要求更高的效率和更低的能耗。本文介紹了國(guó)內(nèi)外燃煤電廠常用的煙氣脫硫脫硝技術(shù)，分析了其特點(diǎn)，并對(duì)不同的技術(shù)進(jìn)行了對(duì)比。指出煙氣同時(shí)脫硫脫硝技術(shù)是最具應(yīng)用前景的煙氣凈化技術(shù)，并提出了相應(yīng)的建議。

燃煤電廠；煙氣治理；脫硫脫硝

在我國(guó)的能源結(jié)構(gòu)中，煤炭占有重要比重，成為電廠供電的重要原料。在燃煤電廠鍋爐燃燒過(guò)程中，會(huì)排放大量的煙氣，其中含有二氧化硫、氮氧化合物等有害物質(zhì)，引發(fā)酸雨、光化學(xué)煙霧等一系列環(huán)境問(wèn)題，并對(duì)人體健康造成危害。

1　燃煤電廠煙氣的危害分析

煤炭的大量消耗是燃煤電廠生產(chǎn)活動(dòng)開(kāi)展的基礎(chǔ)，煤炭燃燒過(guò)程會(huì)產(chǎn)生大量煙氣，煙氣中所含有的CO2、CO、SO2等成分，不僅會(huì)破壞大氣平衡，而且還會(huì)造成不同程度的環(huán)境污染，威脅著人類(lèi)的身體健康。盡管當(dāng)前大部分燃煤電廠在生產(chǎn)中都配置了相應(yīng)的煙氣脫硫設(shè)備，但由于技術(shù)不完善、設(shè)備更新速度慢，從而使得煙氣脫硫效果并不理想，無(wú)法滿(mǎn)足社會(huì)發(fā)展的根本需求。

由此可見(jiàn)，隨著我國(guó)燃煤電廠的飛速發(fā)展以及人們環(huán)保意識(shí)的不斷提升，正視燃煤電廠煙氣危害，采取針對(duì)性的煙氣脫硫技術(shù)解決環(huán)境污染問(wèn)題至關(guān)重要。

2　治理煙氣的策略及脫硫脫硝技術(shù)

2.1煙氣治理策略分析

在進(jìn)行煙氣的治理前，要對(duì)燃煤電廠有著正確的認(rèn)識(shí)，并且?guī)ьI(lǐng)廠內(nèi)的全體員工認(rèn)識(shí)煙氣的危害，實(shí)行有效的煙氣治理策略，對(duì)自然生態(tài)環(huán)境進(jìn)行保護(hù)，全面貫徹落實(shí)可持續(xù)發(fā)展觀，提升人們的生活環(huán)境質(zhì)量。燃煤電廠要對(duì)污染源進(jìn)行嚴(yán)格的控制，在對(duì)污染進(jìn)行治理的同時(shí)也要將能源進(jìn)行合理的運(yùn)用，提升能源資源的利用效率。燃煤電廠應(yīng)當(dāng)將除塵設(shè)備引入廠內(nèi)，通過(guò)現(xiàn)代儀器對(duì)煙氣中的毒害物質(zhì)含量進(jìn)行降低，經(jīng)費(fèi)允許的情況下也可以引進(jìn)國(guó)外的設(shè)備，對(duì)設(shè)備的工作效率進(jìn)行提升。除此之外，還要對(duì)當(dāng)前的技術(shù)手段進(jìn)行改進(jìn)，從污染源開(kāi)始著手，結(jié)合本廠的實(shí)際具體情況，將先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)融入到當(dāng)前的技術(shù)手段當(dāng)中，對(duì)生產(chǎn)工藝進(jìn)行改良，全面提升能源的利用效率和降低污染物的排放量，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。

2.2石灰石 - 石膏法脫硫技術(shù)

相較于其他的脫硫方法，此方法具有兩個(gè)優(yōu)勢(shì)：(1)在這個(gè)脫硫反應(yīng)中石灰石作為反應(yīng)物有較為廣泛的來(lái)源，并且成本較低；(2)反應(yīng)的副產(chǎn)品為石膏并不會(huì)產(chǎn)生情況嚴(yán)重的二次環(huán)境污染，并且能夠重復(fù)進(jìn)行使用。干法脫硫裝置具有工藝簡(jiǎn)單、能耗低的優(yōu)點(diǎn)，并且凈化的煙氣并沒(méi)有進(jìn)行重復(fù)加熱，能夠?qū)δ茉从行У剡M(jìn)行節(jié)約，但是由于其對(duì)技術(shù)有著較高的要求，所以操作起來(lái)有較大的難度，在實(shí)際的具體使用過(guò)程中局限性較大。總體來(lái)說(shuō)，當(dāng)前脫硫技術(shù)在我國(guó)的發(fā)展情況較為良好，各種各樣的新興技術(shù)手段也不斷被研發(fā)出來(lái)，相關(guān)的設(shè)備配置也進(jìn)行著多元化的發(fā)展，新興技術(shù)手段的問(wèn)世也促使煙氣脫硫取得的效果得到人們的一致好評(píng)。

2.3W-L 再生脫硫技術(shù)

針對(duì) W- L 再生脫硫技術(shù)在電廠煙氣脫硫中的使用過(guò)程來(lái)看，其主要包括二氧化硫富氣再處理、熱解再生以及二氧化硫的吸收等幾個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，而這幾個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)也正是該技術(shù)發(fā)揮其二氧化硫處理效果的反應(yīng)機(jī)制所在。對(duì)于二氧化硫的富氣再處理操作來(lái)說(shuō)，其具體的處理手段是多種多樣的，處理效果也大不相同，當(dāng)然對(duì)于經(jīng)濟(jì)成本的要求也是不同的，因此，對(duì)于具體的電廠來(lái)說(shuō)就可以根據(jù)自身的實(shí)際狀況來(lái)選擇最適合自身經(jīng)濟(jì)狀況的一種方式進(jìn)行操作；而對(duì)于熱解再生操作而言，其實(shí)也包含著一定量的二氧化硫吸收，并且和最終逆流塔中的二氧化硫吸收共同配合，提升其吸收的效率，使得電廠煙氣脫硫率能夠符合相關(guān)的要求。對(duì)于該技術(shù)手段的應(yīng)用來(lái)說(shuō)，其最為主要的就是針對(duì)溶液中亞硫酸鈉的含量以及整體溶液的劑量進(jìn)行嚴(yán)格的控制，進(jìn)而在保障電廠煙氣通過(guò)速率和數(shù)量一定的前提下最大化的進(jìn)行二氧化硫的吸收，一般說(shuō)來(lái)，采用該方式進(jìn)行二氧化硫的吸收其脫硫率能夠達(dá)到 95%以上。

2.4煙氣脫硝技術(shù)

2.4.1SCR

SCR 即選擇性催化還原技術(shù)，是指在催化劑作用下利用NH3的還原性有選擇性地與煙氣中的 NOx (主要是 NO 和 NO2)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，將 NOx 還原為氮?dú)猓瑥亩鴾p少煙氣中 NO 排放的脫硝技術(shù)。在 SCR 中使用的催化劑主要為 V2O5/Ti O2、V2O5- WO3/Ti O2或V2O5- Mo O3/Ti O2等。根據(jù)催化劑的適宜反應(yīng)溫度，催化劑還可細(xì)分為高溫、中溫和低溫催化劑三種。

SCR的脫硝效率最高可達(dá)到90%左右，一般情況下不低于60%。SCR的優(yōu)點(diǎn)在于技術(shù)發(fā)展成熟、運(yùn)行的可靠性較高、且日常維護(hù)方便，在對(duì)脫硝效率有較高的要求時(shí)，相較其他技術(shù)具有更好的經(jīng)濟(jì)性；SCR的缺點(diǎn)主要在于一次投資費(fèi)用高，且由于催化劑價(jià)格昂貴、失效催化劑需再處置、還原劑的消耗量大等原因，致使該技術(shù)運(yùn)行成本較高；除此之外，NH3的使用會(huì)帶來(lái)安全隱患，對(duì)日常的安全管理要求較高。

2.4.2SNCR

SNCR即選擇性非催化還原技術(shù)，其基本原理與SCR基本相同，也是利用NH3的還原性將NOx還原為氮?dú)猓渑cSCR的最大區(qū)別在于SNCR不使用催化劑。由于不使用催化劑，因此適宜的還原反應(yīng)溫度區(qū)間范圍很窄，只有800℃～1200℃，當(dāng)溫度低于800℃時(shí)，反應(yīng)速度很慢，還原反應(yīng)難以順利進(jìn)行，而溫度過(guò)高時(shí)又會(huì)由于NH3發(fā)生熱分解導(dǎo)致脫硝效率下降。因此溫度對(duì)SNCR的效率影響較大，溫度控制是SNCR技術(shù)的應(yīng)用難點(diǎn)。SNCR脫硝效率與SCR相比只有SCR的約一半，最高可達(dá)到約40%，一般不低于20%，但是SNCR無(wú)催化劑反應(yīng)器，占地面積較小，一次投資成本僅為SCR的一半左右。由于不使用催化劑，其運(yùn)行費(fèi)用也不到SCR的2/3，其經(jīng)濟(jì)性較好。

3　結(jié)語(yǔ)

隨著煙氣排放標(biāo)準(zhǔn)的日趨嚴(yán)格，煙氣同時(shí)脫硫脫硝已勢(shì)在必行。中國(guó)雖然對(duì)同時(shí)脫硫脫硝技術(shù)進(jìn)行了大量的研究，取得了很大進(jìn)步，工藝方法也很多，但多數(shù)仍停留在試驗(yàn)研究階段，已工業(yè)化的方法也有待進(jìn)一步完善。今后，仍需加大研究力度，開(kāi)發(fā)出適合中國(guó)國(guó)情，有效而經(jīng)濟(jì)可靠的煙氣同時(shí)脫硫脫硝技術(shù)。

[1]王磊.燃煤電廠煙氣治理策略及脫硫脫硝技術(shù)[J].科技與創(chuàng)新，2014(10).

[2]王喜軍.燃煤電廠煙氣治理策略及脫硫脫硝技術(shù)[J].科技傳播，2013(14).