燃煤電廠煙氣脫硫脫硝技術發展應用淺析

沈陽信成環境技術有限公司 劉春宇

燃煤電廠煙氣脫硫脫硝技術發展應用淺析

沈陽信成環境技術有限公司 劉春宇

隨著國家對燃煤煙氣排放標準的不斷提升和對環境保護工作不斷加強，加強煙氣脫硫脫硝工作勢在必行。本文對燃煤煙氣脫硫脫硝技術發展現狀進行了分析，并對其未來的發展趨勢進行了探討，對我國燃煤脫硫脫硝工藝的應用和發展可起到一定借鑒作用。

燃煤煙氣；脫硫脫硝技術；發展現狀；發展趨勢

1 引言

隨著我國工業生產水平的不斷提升，國民經濟在過去幾十年來一直維持著高速增長的態勢，這有力地推動了我國社會經濟的發展和進步，但工業生產過程中制造的污染物也相繼增多，進而給自然環境帶來了嚴重危害。煤炭作為我國社會生產和生活中所廣泛使用的一種礦石能源，其燃燒使用過程中會排放一定的污染物，而在這些污染排放物中，SO2和NOx是對環境和人體健康危害最大的兩種有毒氣體，同時也是導致酸雨、光化學煙霧等很多環境問題的元兇之一。為了保證經濟社會可以獲得持續發展的動力，我國近年來加強了對環境保護工作的重視，而且頒布的環境法規對燃煤煙氣的排放標準也在不斷提升。在這種情況下，加強對燃煤脫硫脫硝技術的研究和應用成為了我們當前迫切需要解決的問題之一。本文正是基于這一立場，對燃煤煙氣脫硫脫硝技術的發展現狀進行了分析，并對其未來的發展趨勢進行了探討，希望對我國的燃煤脫硫脫硝工藝的應用和發展工作能夠有所借鑒。

2 燃煤煙氣的危害分析

燃煤電廠在進行發電的過程中會耗費大量的煤炭，而煤炭燃燒就會產生煙氣，這些煙氣中包含了大量的CO、CO2、SO2和NOx等有害氣體，如果將其直接排放到大氣環境中，那么必將造成嚴重的環境危害，進而給人類的生存和發展也產生諸多不利影響。現實中，雖然不同的燃煤電廠所使用的設備、工藝和煤炭種類存在差異，所以排放煙氣的量及其有害成分含量也不一定相同，但由于燃煤電廠的額定蒸發量大的緣故，所以相較于其他工業生產領域，燃煤電廠排放的煙氣總量還是明顯較高。燃煤煙氣一般會攜帶大量的熱，進而就會造成附近環境的溫度升高，而這就會給處于該環境中的人的生活和工作造成不利影響。雖然一些電廠為了降低煙氣高溫給人帶來的直接危害，采用了高煙囪排煙的方式，但這種方式又在一定程度上加大了煙氣的擴散范圍和傳輸距離，從長遠來看反而會增加危害程度。另外，燃煤電廠排放的煙氣中含有較多有毒成分，這些成分會對自然環境和人類的身體健康造成不利影響，同時煙塵飄落還會造導致農作物產量下降，煙氣中的SO2還會腐蝕建筑物，而這些都會給人類的正常生活造成嚴重困擾，必須引起充分的重視。

3 燃煤煙氣脫硫技術的發展現狀

3.1 氨法脫硫

氨法脫硫(如圖1所示)是利用氨水來吸收煙氣中的SO2，進而實現對煙氣的凈化作用。這種脫硫技術屬于典型的濕法脫硫技術，具有脫硫率高、能耗低、反應速率快、吸收劑利用率高等優點。同時，采用該方法時產生的副產品還可以作為農用肥料，進而達到節能環保的效果。與其他脫硫技術相比，氨法脫硫是一種比較適合我國國情的脫硫技術，但其在使用過程中可能會出現氨逃逸的問題，進而產生新的環境污染問題。另外，采用這種方法時產生的副產品(NH4)2SO4受市場價格波動的影響較大，而且將其作為肥料也會受到季節的影響，所以技術的經濟性也會隨之發生波動。

3.2 石灰石/石灰-石膏法

在濕法脫硫技術中，石灰石/石灰-石膏法是最具有代表性的一種工藝。與其他脫硫技術相比，該技術具有成熟度高、實現簡單以及脫硫率高等優勢，但這種方法的缺陷也很明顯，技術的投資應用成本較高，同時耗水量也較大，如果對水沒有進行妥善的再處理，那么就可能造成二次污染問題。尤其是當采用鈣基脫硫劑來吸收SO2時，產生的硫酸鈣和亞硫酸鈣因為溶解度較小的緣故，極易在脫硫塔和管道內結垢，進而對管道造成阻塞。為了解決這一問題，現在發展出了一種用石灰石漿清洗燃燒廢氣的脫硫技術。這種方法的特征是在分離工序中采用了可以使漿液分離成上溢流和下溢流的分離器，從而可以使石膏粒子從石灰石粒子中被有效分離出來。

3.3 其他煙氣脫硫技術

除了上述介紹的兩種主流脫硫工藝之外，目前還存在一些其他脫硫技術被應用于燃煤煙氣的脫硫處理中，比如天然海水脫硫技術等。

4 燃煤煙氣脫硝技術的發展現狀

4.1 SCR脫硝技術

SCR脫硝技術最早誕生于美國，但是卻由日本發揚光大，也是目前應用最為廣泛的一種脫硝工藝，該方法的脫硝率可以達到90%。SCR脫硝技術利用還原劑和煙氣中的NOx在催化劑和一定條件下產生反應，進而生成NH3和H2O等無污染或低污染物質。該技術具有成熟度高且應用簡便的優勢，缺點是技術的投資和應用成本較高。目前燃煤電廠中所廣泛使用的SCR反應器通常都安裝在省煤器和空預器之間，這主要是因為該位置屬于高粉塵高溫布置，利于SCR脫硝反應的進行，同時將氨噴射于省煤器和SCR反應器之間的煙道位置，也利于其和煙氣混合后與NOx發生進一步的反應，進而使脫硝效果達到更優。

4.2 其他煙氣脫硝技術

NOx是一種對自然環境危害很大的物質，更是造成酸雨、光化學煙霧等環境問題的元兇之一。目前我國將脫硝技術分為了以下三類：第一，燃燒前脫硝技術。該類技術主要包括加氫脫硝和洗選，其主要實現原理是對煤進行脫硝處理，這種方式的應用成本較高，而且實現困難，在實際工程中應用較少；第二，燃燒中脫硝技術。該類技術主要指低氮燃燒技術；第三，燃燒后脫硝技術。該類技術也是目前實際應用最為廣泛的脫硝技術，主要包括SCR脫硝技術、SNCR脫硝技術、活性炭吸附等等。

圖1 氨法脫硫系統的工藝流程圖

5 脫硫脫硝一體化技術使用以及發展趨勢

在燃煤電站中，需要對鍋爐燃燒中產生的SO2和NOx含量都進行控制，如果分別安裝兩套工藝系統，那么不僅會占用較大的空間，而且還會增大投資成本。而將脫硫脫硝技術進行集成應用，則不僅可以節省空間，而且還能減少技術的投資和應用成本，同時增加脫硫脫硝的工作效率。鑒于此，脫硫脫硝一體化技術已經逐漸成為了未來發展的趨勢之一。現實中，脫硫脫硝一體化技術主要包括聯合脫硫脫硝工藝和同時脫硫脫硝工藝這兩類，下面將對這兩類技術及其利用方式進行詳細討論。

5.1 聯合脫硫脫硝工藝方式及其利用

聯合脫硫脫硝技術是將脫硫和脫硝兩種工藝結合在一起使用的技術手段。根據現有的統計資料顯示，聯合脫硫脫硝技術大約發展出了60多種，而其中具有代表性且應用價值較大的技術主要包括以下三種：第一，SNOX法。SNOX法具有較高的脫硫率和脫硝率，其使用中必須用到NH3。這種方法的優勢在于運行使用和維護成本較低，而且脫硫脫硝效果較好，幾乎適用于所有的鍋爐設備，但同時也存在著能耗較高的缺陷，主要被應用于排放標準較嚴格的場合。第二，煙氣脫硫脫硝一體化工藝。該方法先用NH3將NOx轉化成N2和H2O，而煙氣通過脫硫并與石灰發生化學反應生成石膏，再經由分離提取到粉煤灰以便二次使用。第三，活性炭脫硫脫硝的方式。這種方法的工作原理與活性炭液化床的吸附原理相似，具有廣闊的應用前景。

5.2 同時脫硫脫硝方式及其利用

同時脫硫脫硝的方法是將脫硫和脫硝兩個反應集成在一步中實現，這樣的工作效率最高。同時脫硫脫硝方法主要包括以下兩類：第一，干法同時脫硫脫硝的方式。目前我國正在廣泛推廣應用的噴霧干燥法就是這種方式中的一種，它可以同時實現脫硫和脫硝處理，而且其得到的副產品還能被作為二次利用的化肥使用，具有良好的經濟性。第二，濕法同時脫硫脫硝的方式。這種方法的代表技術是氯酸氧化法，其主要包括吸附塔和堿式吸附塔兩方面，目前對這種方法的研究還處于不斷開發和優化完善的階段。

6 結束語

隨著我國對燃煤煙氣有毒成分排放標準的不斷提升和社會對環境保護工作的不斷加強，加強煙氣脫硫脫硝工作勢在必行。因此在日后的工作中，我們必須對煙氣脫硫脫硝技術不斷加強研究、應用和創新，積極探索出更有效、節能、低廉的煙氣脫硫脫硝技術。

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