低碳經濟中的燃煤電廠脫硫脫硝除塵工藝發展探究

2018-08-10 10:47:16沈振彬徐偉

科學與財富 2018年16期

沈振彬徐偉

摘要：我國作為主要采用火力發電的能源大國，煤炭絕對是我們國家關鍵的能源，近一半的煤炭資源是用來發電的。大量煤炭消費對生態環境造成了嚴重的污染、空氣質量的惡化和我國的生態環境，因此，在低碳經濟條件下，如何提高電廠的煤炭污染，是我國的關鍵問題。本文對低碳經濟中燃煤電廠脫硫脫硝技術的發展進行了分析和闡述，并希望對我國相關產業提供參考和借鑒。

關鍵詞：低碳經濟；煤電廠；脫硫脫硝除塵工藝

在工業時代，煤炭是重要的能源。我國是世界工業大國，隨著經濟的發展，對煤炭的需求也在不斷增加，尤其是電力行業，近一半的煤炭資源在中國被用于發電，但是煤燃燒時，會有大量的二氧化氮、二氧化硫和粉塵，不僅嚴重危害人民的健康，對生態環境也造成了嚴重的污染。因此，在低碳經濟下，對燃煤電廠的脫硫、脫硝和除塵的發展過程進行了分析。

一、燃煤電廠發展低碳經濟，脫硫脫硝除塵工藝的必要性

（一）氮氧化物對大氣的污染

1、二氧化硫對大氣的污染影響

在現代火電廠的生產中，二氧化硫是由煤排放的。二氧化硫對大氣的污染非常嚴重，如果不采取有效措施加以預防，后果將是災難性的。

2、氮氧化物對大氣的污染影響

氮氧化物的污染主要來自火力發電廠煤燃料的燃燒產物。當氮氧化物和大氣烴類共存時，在紫外光下，可以產生光化學反應，化學煙霧形成，它是有毒的二次污染物，可引起肺損傷，如肺水腫[1]。

（二）粉塵對大氣環境的危害

火電廠生產過程中產生的粉塵會對人的呼吸道、眼睛等造成嚴重危害。例如，灰塵中大量的焦油，含有強致癌物，可引起支氣管炎、肺氣腫，當它重時可能引起癌癥。

二、燃煤電廠除塵工藝

（一）高性能除塵器

通過不同的離心慣性力，高性能濾波器可以消除塵埃顆粒在高溫，除塵效率高，運行成本相對較低，但效果不明顯，但是對于一些大型粒子作為一個結果，它只能用作普通的除塵設備。目前我國一些小型燃煤電廠主要采用高性能除塵除塵工作，其效率較高，能有效解決過量碳的問題，并能實現煤灰回收的集中。

（二）高性能過濾器形式

首先，顆粒過濾器具有很強的除塵效果，可以去除約10lm的粉塵顆粒，但可以在高溫環境下使用，從而導致床層堵塞。

其次，金屬網過濾器主要由金屬纖維組成，由于其高溫性能不佳，不適合高溫除塵。

第三，陶瓷濾波器，根據結構分類，其主要分為蜂窩類型、交叉流動，蠟燭的形狀和纖維膠帶，按材料分類也可以分為彈性和剛性陶瓷陶瓷、蜂窩，交叉流動，和屬于剛性陶瓷蠟燭的形狀，具有較強的除塵效果，材料具有良好的耐高溫性能，能在高溫下工作除塵，陶瓷纖維帶屬于靈活，可以改變形狀，除塵效果也很好，材料具有較強的抗酸堿性和耐高溫性能[2]。

（三）靜電除塵器

靜電除塵可以捕獲約6 um的塵粒，但由于其熱膨脹、材料穩定性和取芯穩定性，在我國燃煤電廠中并沒有廣泛應用。

為了提高其除塵效果的質量，日本已經研制出了雙電除塵器，高壓間距，同時美國也相繼研制出帶屏蔽網、三電極和蒸汽動力。靜電除塵器在實際應用中取得了良好的效果。

三、燃煤電廠脫硫工藝

煙氣脫硫脫硝技術目前主要研究和工業示范階段，但由于其在系統可以實現同時脫硫脫硝，尤其是氮氧化物標準的嚴格控制，與此同時脫硫脫硝技術是目前各國越來越多的關注。煙氣脫硫脫硝技術主要有三種，第一種是煙氣脫硫和煙氣脫硝的組合工藝。第二種是同時使用吸附劑去除SOX和NOX；第三種方法是改進現有的煙氣脫硫系統（例如脫硫液中添加脫氮劑等），增加脫硝功能。

燃煤電廠煙氣中SOX和NOX的濃度不高，但非常大。如果兩套設備用于脫硫脫氮，不僅面積大，而且投資、管理和運營成本高。近年來，世界各國特別是工業化國家都開展了同時脫硫脫氮技術的研究與開發，并進行了一定的工業應用。根據國家電力科學研究院，目前有60多個新同時脫硫脫硝技術，在襪/氮氧化物去除技術，使用組合的煙氣脫硫和煙氣脫氮技術，利用吸附劑去除襪和氮氧化物技術同時，均可實現較高的去除效率。

（一）選煤技術

煤的選擇可以有效地減少煤燃燒中的灰分和硫含量，并根據煤的質量對煤進行分類，從而實現煤炭的分配。洗煤可有效提高煤燃燒的可靠性和熱效率。目前，煤炭制備技術主要包括微生物法、化學法和物理法，而物理方法是最廣泛應用的技術，可以有效地脫硫。

（二）循環鍋爐技術

循環式鍋爐可以有效地實現煤燃燒的脫硫，合理控制二氧化硫的排放。與此同時，由于煤燃燒溫度低，可以控制二氧化氮的排放。目前，循環鍋爐技術已在許多發達國家得到應用，并取得了良好的效果，成為煤炭脫硫的關鍵手段。在低碳經濟條件下，我國還在發展和發展流化床，進一步提高脫硫效率，提高電廠發電效率[3]。

（三）煙氣脫硫技術

煙氣脫硫是當前世界最為常用的脫硫方式，其主要技術手段如下：

首先，石灰脫硫技術，其脫硫系統主要包括氧化系統、脫硫石膏系統漿料系統、吸收系統、煙氣系統，是我目前國最成熟、最常用的技術。

其次，煙氣脫硫技術及其工藝原理和石灰脫硫工藝原理相似，但經過一定程度的優化和簡化后，同時保留了大量的石灰脫硫技術，可以有效地節約電廠的投資成本。

第三，海水脫硫技術，由于豐富的自然水可溶性鹽，其內容主要包括碳酸鹽、硫酸鹽、氯化鎂、氯化鈉，水呈現很強的堿性，具有較強的二氧化硫吸收能力、煙氣冷卻的過程中，與水接觸，然后達到去除二氧化硫的目的；海水沉積后，水質恢復，可以返回大海，所需的技術設備簡單、煙氣溫度、接觸池、吸收塔、冷卻塔，不需要化學物質，也不產生廢液，具有成本低、穩定運行和簡單的設備等。

第四，磷酸銨鹽脫硫技術，主要以天然氨和磷礦為原料，在脫硫過程中使用回收的磷酸銨復合肥料原料，工藝簡單，具有一定的經濟附加值。

第五，噴淋脫硫技術，在歐洲和美國生產，在現代更廣泛地應用于石灰漿的吸收劑和二氧化硫的反應，干燥時，二氧化硫作為水分和蒸發，以及顆粒混合物，脫硫效率高。

四、燃煤電廠脫硝工藝

（一）煤炭燃燒中脫硝的主要工藝

在煤燃燒過程中，通過選擇燃燒方式和控制燃燒條件來實現反硝化。

首先，通過降低燃燒溫度和空氣比，通過降低燃燒溫度和空氣比，同時實現脫硝的預期效果，降低溫度，減少預熱，有效控制氮氧化物的的形成。

第二，選擇燃燒方式，改變空氣和燃料的混合模式，氧氣濃度和燃燒溫度的降低和控制，有效控制氮氧化物的形成，通過二次燃燒法，有效控制燃燒溫度，從而減少一氧化氮的生成。

（二）燃燒煙氣脫硝脫硫工藝

近年來，注重生態環境保護在中國的上升，脫硝脫硫技術是當前我國工業研究的一個重要課題，但由于其難以推廣和成本高，很多技術在實驗階段，目前主要使用的幾個流程如下：

首先，活性炭吸附法，因為活性炭是一種強吸附材料，能有效地吸收煙氣中的二氧化硫，并去除氮氧化物。

第二，電子束法，電子束主要安裝在袋式除塵器與噴霧干燥機之間，對電子束輻照煙氣，對二氧化硫和氮氧化物的吸收，達到脫硫脫硝的預期效果。

結語