排放現狀和煙氣脫硫脫硝技術在火電廠大氣污染的分析

韓冰

摘 要：最近幾年，霧霆在我國大范圍爆發，特別是在東北和華北地區，已經嚴重影響了人們的正常生活，很多人表示，治理空氣污染已經是迫在眉睫，同時，工廠排放的廢煙氣是否達到國家標準，也逐漸成為人們關注的焦點。正因如此，環保部門對于各種污染源的管控力度空前加大，作為以燃煤為主的火力發電廠，也逐漸被推上了環保治理的風口浪尖。

關鍵詞：排放 煙氣脫硫脫硝 火電廠 大氣污染

一、當前國內燃煤火電廠大氣污染物排放現狀及危害

由于能源結構的制約，目前我國的火力發電廠主要以燃煤為主。在煤的燃燒過程中，不可避免的會產生粉塵、S02、NOx、CO和CO2等有害氣體，其中S02和NOx對大氣的污染十分明顯。

煤炭中通常含有1%左右的硫，平均每燃燒一噸煤，大約就會產生20公斤二氧化硫，據相關環保部門統計，自1995年以來，我國每年的二氧化硫排放量都在2千萬噸以上，其中工業排放量占比近90%。二氧化硫的大量排放，導致城市空氣質量的嚴重惡化和大規模的酸雨污染。通過環境檢測部門了解到，約有73.7%的城市人口暴露在未達標質量的空氣中，尤其以人口規模在百萬以上的特大城市最為嚴重。其中224%的城市二氧化硫超標，主要分布在華北地區和四川、貴州等中部省份，但是現在范圍已有逐步擴大的趨勢。

氮氧化物也是燃煤過程中產生的重要污染物，它可以與揮發性有機化合物在陽光下發生光化學反應，生成類似臭氧的氧化劑，同時產生很多細小的微粒，形成光化學煙霧。光化學煙霧對人的眼、鼻、肺和造血組織都會造成強烈的刺激和損傷。一般煤中平均含氮量為1%一2%，經燃燒之后大約20%一80%會轉化為氮氧化物。早在2009年，我國工業生產中排放的氮氧化物已經超過了1.4千萬噸，近年來仍呈現出逐漸增長的趨勢。

早在1973年，我國就依據環保法和標準化法為基礎，頒布了《工業“三廢”排放試行標準》，對包括火電廠在內的多種工業排放的大氣污染物提出了限值要求，后來國家環保經過多次修訂，于2012年頒布了《火電廠大氣污染物2011年排放標準》（GB13223--2011），要求全國火電廠必須強制執行。基于近幾年我國大氣污染嚴重超標，2014年9月12日，國家發展改革委、環境保護部、國家能源局又聯合印發《煤電節能減排升級與改造行動計劃（2014一2020年）》，要求新建和現役燃煤發電機組大氣污染物排放濃度基本達到或接近燃氣輪機組排放限值（即在基準氧含量6%條件下，煙塵、S02、NOx的排放濃度分別不高于5、35、50mg/m?）。本項目就是在這種情況下，擬對內蒙古大板發電有限責任公司二號機組實施超低排放改造，力爭控制二氧化硫排放不超過35mg/m?，氮氧化物排放不超過50mg/m?。

二、煙氣脫硫脫硝技術在火電廠中的應用

火電廠所排放出來的工業廢氣中以二氧化硫和硝化物為主要污染物，所以想要做好火電廠的污染預防工作，就要先從煙氣的脫硫脫硝方面開始。

1、煙氣脫硫技術

所謂煙氣脫硫技術，就是把煙氣中的含硫氣體通過技術手段進行分離，或者是轉化成其他的液態物質，進而減少對大氣環境的破壞。煙氣的脫硫技術可以分為四種：

（1）干法脫硫技術。干法脫硫技術可以分為干粉噴射脫硫法、高能電子活化氧化法、荷電干粉噴射脫硫法三種，這三種脫硫方法最終產生的物質為干粉狀，因此可以減少對大氣的污染及破壞。

（2）半干粉脫硫技術。這種技術方法是通過相關的化學反應，把產生的二氧化硫清除，實際上就是通過石灰漿中的水分通過吸收到煙氣中的熱量，從而蒸發掉的原理，在這個過程中，石灰與二氧化硫所形成的為硫酸鈣。

（3）濕法脫硫技術。這種脫硫技術現在被我們使用的最為廣泛，包括鈉堿法、石灰石法和海水脫硫法三種。鈉堿法主要是通過化學反應將二氧化硫去除，讓碳酸鈉和二氧化硫發生化學反應，最終形成亞硫酸鈉鹽；石灰石法也同樣是利用化學反應來清除二氧化硫，它主要是通過二氧化硫與石灰石的結合，形成石膏；海水脫硫法主要是通過海水來吸收火電廠煙氣中的二氧化硫，再與空氣中的氧氣進行作用產生硫酸鹽，最后排放到海水中，這樣可以很大程度上減低大氣的污染程度。

（4）煙氣循環流化床法。這種方法是把消石灰當做脫硫劑，并將其和酸性氣體或循環灰發生反應，最終實現S02及S03氣體的清楚。使用這種煙氣循環流化床法的過程中，不用加熱排煙和防腐，不僅如此，這種方法還能夠還可以清理煙氣再循環系統的設置，并且使脫硫塔內的煙氣流量處于穩定的狀態，最終可以保證脫硫塔在低負荷運行的環境中，長期保持良好的工作狀態。同時，我國一直以來都是堅持自己對煙氣循環流化床法進行研發，也就是把鍋爐煙道當做反應器，并且按照一定的比例，通過混合槽來把之前反映的混合物進行混合，最后再裝進煙道內實現脫硫。通過實踐我們可以得知，這種煙道循環流化床發脫硫技術有工藝流程簡單以及占地面積小等特點，而且還能夠使脫硫率達到90%之多，這也是我國很多火電廠目前都在普遍應用的一種脫硫方法，并且得到了非常好的效果。

2、煙氣脫硝技術

煙氣脫硝技術主要是把煙氣中的含氮氧化物分離開，將其轉化成為固態或液態的物質，最終使自身的排放量大幅度的降低。煙氣脫硝技術主要包括了還原氮氧化物、氧化、吸附等環節，這就是我們經常提到的還原法和氧化法。還原法主要是通過還原性非常強的氣體，把其自身的氮氧化物轉為氮氣排放到空氣中，而這種氣體對空氣是沒有污染和傷害的。氧化法是要首先選取氧化劑把一氧化氮氧化成二氧化氮，然后把二氧化氮融入水總，并形成硝酸，或者和其他的堿性物質反應成另一種固體。

在實際的應用當中，我們經常所采用的是脫硝技術包括液相反應及氣相反應兩種，液相反應也成為濕法，氣相反應也成為干法。我國目前為止使用最多的，也是最普遍的是干法，而干法脫硝技術又可以細致分為選擇性催化還原法和選擇性非催化還原法兩種。

（1）選擇性催化還原法。選擇性催化還原法是通過催化劑把氨基還原劑進行選擇性的還原氧化物的反應溫度區間降低并擴展，這對拖出電站鍋爐中的氮氧化物是非常有利的。選擇性催化還原法從上世紀的80年代開始，就已經被應用到了燃煤鍋爐當中，良好的脫硝效果使這種方法在當時的日本及歐洲很多國家都普遍應用。經過實驗我們得知，氨氣和氮氧化物可以發生選擇性的反應，在選擇性催化還原法中，一氧化氮是主反應的反應物，而且在反應中也摻加著氧氣。

選擇性催化還原法的主要裝置包括貯氨、混氨、噴氨、煙道、反應塔及控制系統所共同組成。通過這種選擇性催化還原法可以很快的祛除硝化物，消除率可達90%。這種技術經過長期的完善與改進，現在已經被廣泛的應用，而且消除率也有了進一步的提高，不僅如此，通過這種方法產生的新物質對大氣環境也不會造成污染及傷害。

同時，由于采取的催化劑不同，因此催化還原反應的溫度區間也不同。如果催化劑選用氧化鐵和氧化鈦，反應溫度就會在300—400℃，再加上合理的調節氨氣和氮氧化物的比例，就會使脫硝率更進一步的提升。

（2）選擇性非催化還原法。這種方法是把尿素或者氨等還原劑均勻地噴入爐膛的高溫區，以此來達到脫出NOx的目的。

結語

我國經濟正在快速持續發展，同時也面臨著更高的環保要求，發電廠要摒棄先污染再治理的錯誤觀念，堅持做好煙氣脫硫脫硝等處理工作，為人類的可持續發展做出應有的貢獻。

參考文獻

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