火電廠煙氣治理及脫硫脫硝技術研究

李黔菲 劉仰菲

摘 要：近年來，我國的火力發電容量穩步增長，但火電廠污染物治理卻面臨更高的要求。本文圍繞火電廠煙氣治理和脫硫脫硝技術進行了探討，從煙氣的危害入手，分析了煙氣治理狀況，并對煙氣治理及脫硫脫硝技術進行了論述，供相關人士參考。

關鍵詞：煙氣治理;脫硫;脫硝

1、引言

據中國電力企業聯合會統計，截止到2019年底，我國發電裝機總容量已經大道20.1億千瓦，其中火電11.9億千瓦，火力發電仍舊占據發電市場一半以上的容量，是我國電力市場的主力軍。近年來，隨著電力行業的發展，火電廠面臨越來越嚴格的環保政策，加強火電廠環保治理工作是火電廠保持持續高效發展的重要工作內容。在火電廠環保管理工作中，煙氣治理和脫硫脫硝技術水平的高低直接影響著最終的污染物排放指標以及環保管理工作目標能否順利實現。因此，針對火電廠煙氣治理和脫硫脫硝技術進行分析和研究是十分重要的。

2、火電廠煙氣的特點與危害

火電廠生產工藝中的煙氣，其主要成分包括硫氧化物和氮氧化物，除此以外，煙灰中含含有氧化鋁、氧化硅、氧化鐵、氧化鈣、氧化鎂、氧化鉀、氧化鈦等金屬化合物。如果不對煙氣進行處理，則直接對環境造成危害，引起氣候惡化、自然災害等生態問題，對人類的健康生存和社會的持續發展都有著深遠且嚴重的危害。

3、火電廠煙氣治理方法

我國火電廠煙氣治理主要有三種方式，一種是靜電除塵法，另一種的干式除塵法，還有一種是濕式除塵法。靜電除塵的方法應用原理是創建高壓直流電離條件，在電離環境中煙氣中的氣體分子被激發成離子態，離子態物質在電場作用下向雙向極點運動，這一過程使煙氣中的顆粒物質得到收集。干式除塵是利用干式過濾裝置收集煙氣中的顆粒灰塵。濕式除塵是通過噴霧裝置加濕煙氣，增強自重，將帶有煙塵的液滴集中收集，使煙氣得到凈化。

4、火電廠脫S脫N技術現狀

4.1脫硫技術

一類是濕法脫硫技術。該技術主要的脫硫劑是石灰石、氫氧化鈉、氧化鎂，濕法脫硫技術中又根據不同的情況分為多種脫硫方法，如氨法、海水法等。濕法脫硫技術是一種應用十分普遍的技術，其應用的突出優勢是脫硫反應較快，系統對煙氣的處理效率較高。其不足之處在于，濕法工藝環境對工藝設備的腐蝕較為嚴重，這就導致設備維護的成本增加，需要考慮采用防腐性能更優的設備材質;另外，二次污染的可能性也較高。

另一類是干法脫硫技術。該技術是將吸收劑投入二氧化硫發生器中，通過吸收劑與二氧化硫的充分反應實現脫硫的目的。為了提高干法脫硫效率，新的技術不斷涌現，比如脈沖電暈等離子體技術、電子束照射技術等。電子束照射技術中，通過電子加速器來產生持續的電子束，煙氣中的水蒸氣和氧氣被激發產生具有強氧化性的大量自由基，在氨氣的作用下，這些自由基能夠與煙氣中的硫氧化物發生氧化還原反應，生成硫酸銨，從而實現脫硫的目的。該技術脫硫效率高，同時產生的副產物可進行再次利用，比如用作化肥原料、工業生產原料等，可為電廠增加一條經濟來源。但該技術對電子發射裝置要求較高，同時需要對電子輻射進行屏蔽，以免對工作人員造成危害。離子體技術是上述電子束技術的升級版，不同之處在于反應系統是利用脈沖高壓來創建等離子體環境，繼而產生高能量電子，代替電子加速裝置，在很大程度上避免了電子加速裝置的設備使用問題。

4.2脫硝技術

目前成熟的燃煤電廠氮氧化物控制技術主要包括燃燒中脫硝技術和煙氣脫硝技術，其中燃燒中脫硝技術是指低氮燃燒技術（LNB），煙氣脫硝技術包括SCR、SNCR和SNCR/SCR聯用技術等。

LNB低氮燃燒技術是新時期國家對燃煤電廠煙氣排放處理倡導的首選技術。在燃煤電廠氮氧化物濃度不符合行業規范中的排放指標時，或者排放總量超出行業規定的總量標準時，應采取低氮燃燒技術，并在低氮燃燒技術中應注意遵循因地制宜的原則，實現工藝技術成熟且經濟合理的目標。

SNCR技術是利用液氨噴入裝置來控制反應條件和反應氛圍，在高溫的條件下（900～1100℃），利用液氨來將煙氣中的氮氧化物還原為對環境無害的水和氮氣。在實際應用中，該技術對生產工藝的要求較為嚴格，一般適用于一些火電廠老機組改造工藝中。如果機組負荷的變化的適應性較差時，難以實現理想的脫硝效果。因此該技術在煤質變化波動較大的情況下以及機組負荷變動頻繁的情況下，應用的效果不理想。

SCR脫硝技術是利用液氨作為反應的還原劑，在中溫條件下（300～420℃），借助催化劑的助力來加快促進煙氣中氮氧化物的脫氮反應，將氮氧化物轉化為對環境無害的水和氮氣。該技術的應用優勢是脫硝的效率高，可實現80～90%的脫硝效率，成本合理，具有更高的適應性，尤其是在SNCR技術不適宜的一些機組負荷變化波動情況較大的場景中也能夠具有良好的適應性。

SNCR/SCR技術是上述兩種技術的優化整合，其中包括SNCR裝置和SCR裝置。通過在SNCR裝置中噴入液氨來促進煙氣中氮氧化物的還原反應，然后在SCR裝置中進一步借助催化劑來去除煙氣中剩余的氮氧化物，將其轉變為水和氮氣。SNCR/SCR技術具有單一技術所達不到的綜合優勢，如減少催化劑的使用量，脫硝效率更高，工藝緊湊對空間適應性強，占地面積小、系統壓降小、運行費用少、腐蝕危害小等，該技術的不足之處是工程造價比單一的SCR技術和SNCR技術高，而且系統的工藝設備更加復雜，對工作人員的技術水平要求更高。

5、煙氣脫硫脫硝綜合治理技術

隨著大型火電廠生產工藝的提升，脫硫脫硝及煙氣除塵也從獨立的治理工藝走向系統一體化的治理工藝，發揮出多項技術的綜合協同優勢，在火電廠脫硫脫硝及煙氣除塵工作中表現出更多的優勢。其中典型的代表是煙氣脫硫脫硝除塵一體化技術。一體化技術應用的原理是利用噴射裝置將煙水混合氣吸入液體環境中，促使煙氣和液體環境充分混合，在混合的過程中，煙氣中的可溶性物質會溶解在液體中，煙氣中的顆粒物因水的包覆而加速沉淀到溶液底部，這樣就能夠較好地將煙氣中粉塵顆粒與煙氣中硫氧化物等可溶性有害物的集中去除。該工藝應用的優勢是工藝結構簡單，脫硫脫硝效果好。當煙氣溶解于弱堿水中時，有害氣體會和堿反應生產鹽類物質，煙氣中的顆粒物被水浸濕，加速沉淀到溶液底部，因此，脫硫脫硝的目標能夠同時實現。目前，煙氣脫硫脫硝除塵一體化技術在火電廠環保工藝中得到越來越普遍的應用。

6、結語

現階段，火電廠正處于深化改革的關鍵階段。環保管理技術水平的提升對于火電廠提質增效發展目標的實現有著不容忽視的意義。為此，企業及技術人員必須結合火電廠生產工藝實際狀況，進一步加強煙氣治理和脫硫脫硝技術的研究，采取科學合理的措施，為企業早日走上節能環保、高質高效的發展道路奠定基礎

保障。

參考文獻

[1] 電廠煙氣脫硝技術分析，徐菁，《寧波化工》，2018（03）

[2] 論現階段火電廠脫硫技術與環保措施，胡建華，《科技經濟市場》，2019（9）

[3] 火電廠煙氣脫硫脫硝技術應用與節能環保，劉震，《價值工程》，2019（23）

[4] 關于火力發電廠脫硫脫硝技術應用分析，李曉婕，高岳達，《山東工業技術》，2018（15）