探析燃煤火電廠脫硫脫硝技術研究與發展

楊開遠

（國家電投集團貴州金元茶園發電有限公司 貴州金沙 551802）

探析燃煤火電廠脫硫脫硝技術研究與發展

楊開遠

（國家電投集團貴州金元茶園發電有限公司 貴州金沙 551802）

我國大氣污染成分中火電廠燃煤過程中釋放的氮氧化物、硫化物占據重要部分，為了緩解環境污染對社會發展造成的影響，采取先進技術有效地控制燃煤火電廠有害物質的排放具有重要意義。本文簡要概述了燃煤火電廠脫硫脫硝技術發展現狀，并探究了燃煤火電廠脫硫脫硝技術的具體應用，以期提高技術的發展水平，緩解燃煤火電廠對大氣造成的污染。

燃煤火電廠；脫硫脫硝；技術發展

前言

在我國經濟發展過程中，一次能源消耗占據重要比重，其中尤以煤炭資源最為突出，將近70%的消耗比例使得其對大氣質量造成了嚴重的威脅。其中燃煤火電廠是大氣中氮氧化物及二氧化硫的主要來源，嚴重制約著我國大氣污染治理工作的開展。近年來我國高度重視環境問題，在燃煤火電廠發展過程中嚴格控制二氧化硫等物質的排放具有重要的意義。脫硫脫硝技術是我國燃煤火電廠進行污染控制的重要手段，促進其創新改革并提高其發展技術水平，對燃煤火電廠節能發展具有重要作用。

1 燃煤火電廠脫硫脫硝技術發展現狀

1.1 我國二氧化硫和氮氧化物排放控制情況概述

近年來，隨著經濟發展的加速，其與環境發展之間的矛盾越來越突出，為了避免經濟發展要以環境為代價的悲劇的出現，國家出臺相關政策，以求平衡環境與經濟發展，從而有效地控制環境污染的日益嚴重化趨勢。據相關資料不完全統計，人工增長，工業發展，造成能源資源需求量的不斷增加，到2030年我國大氣中氮氧化物的排放量總數會累積增加到3245×104t～4185×104t，給社會經濟發展和人們具體生活造成了巨大威脅[1]。為了阻止上述后果的出現，我國較早地意識到環境保護的重要性，出臺了一系列相關政策，為環境保護與工業產業發展提供一定的政策約束。例如2003年我國出臺了《排污費征收管理標準方案》，對氮氧化物排放標準及收費原則作了明確的說明，同時也頒布了《火電廠大氣污染物排放標準》，其中明確規定了火電廠燃煤過程中出現當氧化物等污染物的控制與解決細則。同時，在市場經濟轉型發展進程中，國家對相關政策作以一定的調整，對其做出了更加嚴格的規定，以期適應經濟發展現狀和環境保護要求。并且在這一過程中對脫硫脫硝技術的發展進行了相應的調整，以電價補貼的方法在政策上支持脫硫脫硝技術的進一步創新，從而更加有效地控制大氣污染。

1.2 我國脫硫脫硝技術發展現狀

就現階段我國脫硫脫硝技術發展情況而言，其主要依靠國外引進，并在此基礎上對相應技術進行調整，從而更加適應我國的具體實際，基于此我國脫硫脫硝技術仍處于探索研究層面，并未形成自身獨具特點的技術優勢。但是，隨著科學技術的發展，我國脫硫脫硝技術呈現一定的自主創新態勢，在結合國外先進經驗的基礎上，脫硫脫硝一體化技術發展成果顯著，其中以氧化銅吸附法、碳基催化法和脈沖電暈法較為成熟，基本可以達到工業規模應用的趨勢。

2 燃煤火電廠脫硫脫硝技術探析

2.1 燃煤火電廠脫硫脫硝技術中氧化銅吸附法

氧化銅吸附法在操作過程中利用相應的催化劑實現對二氧化硫和氮氧化物的吸附，從而較少燃煤火電廠排放中有毒氣體的含量[2]。①工作原理。在300～500℃溫度條件下，氧化銅可與二氧化硫反應生成硫酸銅，即2CuO+2SO2+O2→2CuSO4，其中氧化銅和硫酸銅具有較高的活性催化作用，在氨氣環境下可利用SCR催化還原法產生氮氧化物，即4NH3+ 2NO2+O2→3N2+6H2O；②工藝特點在該技術使用過程中脫硫脫硝率較高，如果在750℃的吸附溫度環境下，可有90%以上的脫硫脫硝率，同時此過程中不存在廢渣、廢液，且其副產物具有較強的回收性；③具體工藝。煙氣混入一定量的氨氣之后再進入吸收器，此時煙氣中的二氧化硫與氧化銅反應生成硫酸銅，實現二氧化硫的脫離，并且二氧化氮在氨氣的作用下發生氧化還原反應，生成氮氣實現氮氧化物的脫離，在此之后飽和的氧化銅進入到再生器中，利用還原性氣體實現再生，進而完成整個脫硫脫硝過程。具體流程如圖1所示。

圖1 氧化銅吸附法的工藝流程示意圖

2.2 燃煤火電廠脫硫脫硝技術中碳基催化法

在碳基催化法中會選取炭基材料時對其吸附能力要求較高，其必須具備豐富的空隙結構，從而以催化劑或者催化劑載體出現在工藝操作之中[3]。①工作原理。脫硫的工作原理主要依據物理法或者化學法進行相關的吸附操作，其中物理吸附要求無水蒸氣和氧氣的存在，并且其吸附量方面存在一定的不足；當煙氣中含有水蒸氣和氧氣時，則應選取化學吸附法，其中煙氣中的氧氣通過二氧化硫氧化還原反應成三氧化硫，再與水蒸氣反應，生成硫酸，實現脫硫，即2SO2+O2+2H2O→2H2SO4；脫硝的工作原理是在90～250℃的溫度條件下，炭基材料對一氧化氮進行催化還原，使其以以氮氣和水的形式存在，在氨氣環境下，氮氧化物被還原成氮氣，從而實現脫硝，即4NO+O2+4NH3→4N2+6H2O；②技術特點。碳基催化法具有再生工藝特性，對煙氣中的硫回收具有較好的效果，其副產品具有較高的經濟價值。同時在操作與工藝方面其簡單清晰，不需要加熱裝置。除了可有效地去除硫硝外，還能去除重金屬污染，并且催化物較為環保，二次污染現象有所緩解；③具體工藝。對煙氣先進性冷卻，再從底部向上運動，最開始煙氣中二氧化硫被氧化成三氧化硫，進一步生成為硫酸，吸附在催化材料中。隨后加入氨氣，氮氧化物被還原為氮氣和氧化氫，從而實現脫離。在400℃溫度條件下，對活性炭材料進行再生，生成二氧化硫，對硫酸等物質進行回收，其具體工藝流程如圖2所示。

圖2 碳基催化法工藝流程示意圖

2.3 燃煤火電廠脫硫脫硝技術中脈沖電暈法

脈沖電暈法實現了高能電子的取代，具有較高的經濟效益。①工作原理。在放點電極上施加交直流電，促進高壓脈沖電暈的產生，在此基礎上實現放點效果[4]。在這一過程中，增加煙氣分子能量，從而生成具有非平衡性質的等離子體，其中含有較多活性粒子，使得煙氣中的二氧化硫和一氧化氮經過化學反應與水相結合形成一定酸，其與氨結合形成硫酸氨與硝酸銨，可作為化肥原料再利用；②技術特點。在這一過程中擺脫了電子加速器的使用，進而無X射線等問題的干擾，能夠在簡單程序內實現二氧化硫和氮氧化物的脫離，同時其副產品可做肥料，形成一定的經濟效益；③具體工藝。煙氣在進入反應器前需要進行加熱加濕處理，通過脈沖電源的作用，二氧化硫和一氧化氮得到氧化，并與水蒸氣作用形成酸，實現脫離，最后對副產物進行回收收集。其具體工藝流程如圖3所示。

圖3 脈沖電暈法工藝流程示意圖

3 結束語

綜上所述，我國燃煤火電廠脫硫脫硝技術在發展過程中取得一定的進步，但在具體作業中，氧化銅吸附法對溫度要求較高，脈沖電暈法則相對較為復雜，均制約了其工業化發展道路[5]。相比之下，碳基催化法具有較高的使用價值，因此在脫硫脫硝過程中要積極進行工藝改進，推動其長遠發展。一方面要對老舊機組進行改造處理，另一方面要綜合發揮各脫硫脫硝技術的優勢，采取優化組合的方式，盡早實現我國脫硫脫硝一體化技術工業化發展趨勢。

[1]詹瑋.燃煤火電廠脫硫脫硝技術發展分析[J].節能，2015，34（3）：8～13.

[2]張養靜.火電廠燃煤一體化脫硫脫硝工藝研究[J].能源與節能，2015（7）：102～103.

[3]萬季霖.我國燃煤火電廠煙氣脫硫脫硝技術發展現狀分析[J].科技資訊，2014，12（11）：104.

[4]聶鎏嬰，肖婷婷.燃煤火電廠脫硫脫硝技術發展分析[J].商品與質量，2016（36）：178.

X773

A

1004-7344（2016）29-0048-02

2016-9-23

楊開遠（1985-），男，漢族，重慶永川人，助理工程師，本科，主要從事工作和研究方向是火電廠熱控檢修，脫硫脫銷方面。