燃煤電廠煙氣治理策略及脫硫脫硝的技術研究

楊鑫

摘要：燃煤電廠所排放的煙氣中，包含著多種有毒的成分，直接排放會對大氣造成嚴重傷害，因此在對大氣污染的治理中，燃煤電廠對煙氣排放的有效處理十分重要。對脫硫脫硝技術科學應用，可對煙氣中的有害物質有效治理，同時還能將其轉化為其他化學原料，促進自身生產效益提高的同時，為治理大氣污染添磚加瓦。本文對燃煤電廠煙氣治理策略及脫硫脫硝的技術進行分析研究。

關鍵詞：燃煤電廠；煙氣治理策略；脫硫脫硝技術

1、燃煤電廠煙氣的特點及危害

鍋爐燃燒過程中產生的煙氣含有多種污染物，例如二氧化碳、二氧化硫、一氧化碳、飛灰，以及少量的氯化物、氟化物等等。鍋爐燃燒溫度通常在1200℃以上，其污染物主要是無機物。燃煤電廠煙氣中氣態污染物濃度一般較低，其濃度明顯低于化工廠煙氣、有色金屬冶煉的氣態污染物。由于污染物濃度很低，在氣態物質回收和利用方面會投入較高的成本，而且工作難度大，回收利用的經濟效益往往受到影響。燃煤電廠鍋爐煙氣有一定的溫度和濕度。由于煙氣量大，煙溫一般高出環境空氣較多，且用高煙囪排放，因而煙氣抬升高度大，擴散范圍廣，隨風傳輸形成連續的煙流，距離可達幾百甚至幾千公里。煙氣中SO2與NOx的轉化與沉降是一個緩慢的過程，因此可傳輸較遠的距離。

煤炭燃燒后產生的煙氣中的有害微小顆粒，進入到大氣后，造成大氣質量下降，導致工農業生產的嚴重損失同時，還會對社會人群帶來呼吸道疾病的隱患、困擾。在煤炭燃燒排放煙氣中的二氧化碳、二氧化硫等物質會與大氣中所含的水蒸氣結合，致使雨水的pH值降低，繼而形成酸雨。另外，燃煤電廠排放煙氣中的微小顆粒，是促進空氣中霧霾形成的重要原因。酸雨會導致地下水變質、土壤編制，影響農業的發展霧霾中包含20多種會的有毒、有害物質，對人體的健康危害極大，進入人體支氣管，會導致肺部炎癥，呼吸道、腦血管等多種病癥。

2、燃煤電廠煙氣治理策略

首先，開發綠色新型能源，提高環境效益。要想徹底解決燃煤電廠排放的煙氣污染問題，必須積極開發一種新型無污染的綠色能源，當然，新型能源的尋找、開發過程是非常緩慢的，需要在實踐過程中不斷的探索、實驗，在尋找、開發新能源的過程中我們應積極節約能源，減小能源耗損，提高能源的利用率，同時采取措施嚴格控制污染源的煙氣排放量，防止污染的進一步惡化，使環境保護與經濟建設相協調，提高環境效益和經濟效益。

其次，推廣除塵設備。增設除塵設備，是燃煤電廠較多采用的，對燃燒廢棄物或是燃氣的處理方法，通過除塵的原理，可分為機械式除塵設備，靜電吸塵設備、布袋除塵設備等，目前應用最為廣泛的就是利用電除霧器進行廢棄處理。

最后，改進除塵技術。要想治理燃煤電廠煙氣問題，最根本的方法是采用科學技術治理煙氣，有效去除煙氣中所含有的有害物質。因此，燃煤電廠應充分認識到排放煙氣的危害，加大科學技術投入，關注治理煙氣新技術，不斷改進并完善落后的治理技術，采用潔凈煤技術以及廢氣治理技術，利用科學技術手段解決電廠煙氣污染問題，真正做到能源可持續全面利用與治理環境污染問題相結合。

3、燃煤電廠煙氣脫硫脫硝的技術

3.1脫硫技術

燃煤電廠內部生產環節之重，脫硫的作用點技術分別在燃煤燃燒前、燃煤燃燒中以及燃燒后三點。燃燒前采用物理性的脫硫方法，讓煤粉首先通過磁力篩選，利用礦物質的磁性減少燃煤原料中所含的硫元素。燃燒階段，將硅酸鹽加入到燃燒中的燃煤煤炭中，通過化學反應將硫元素固化，進而進行脫硫處理。脫硫的過程為燃煤中含硫化合物在高溫下與固硫劑（碳酸、硅酸類化合物）產生化學反應，進而形成化學性質較穩定的硫酸鹽，不會變成煙氣飄向大氣，而是隨殘渣一起排出。在燃燒之后，該階段脫硫技術是為確保二氧化硫不會進入大氣循環的措施，使堿性物質與含硫氧化合物產生反映形成亞硫酸鹽、硫酸鹽，存留在溶液之中。

燃燒后的脫硫技術（簡稱FGD），主要包含濕法、半干法、干法三種脫硫形式，這是防止二氧化硫排放到大氣中的最后一道防線。濕法脫硫方法是指以氫氧化鈉、氫氧化鈣等強堿性溶液作為二氧化硫的吸收皿，同時以含有大量碳酸鈣的石膏等作為輔助，強力吸收煙氣中的二氧化硫，這種方法在燃煤電廠中應用最為廣泛。半干法脫硫方法是在高溫蒸發的水分環境里使堿性粉末反應成固態千粉，設備管理簡單，運行維護方便，但效果不如濕法脫硫方法好。干法脫硫方法指的是在高溫高壓或催化反應作用下，使粉狀或顆粒狀的固態吸收劑分解成電子，從而減少二氧化硫，這種方法反應慢、耗時多，因此應用較少。

石灰石一石膏法是眾多濕法脫硫技術中最為常用的方法，其工作原理是二氧化硫能夠和石灰石漿液發生化學反應，因此二氧化硫能夠被吸收而達到脫硫的目的，在此反應過程中，石膏是反應的副產品，因此被稱為石灰石一石膏法。相較于其他的脫硫方法，此方法具有兩個優勢：一是在這個脫硫反應中石灰石作為反應物有較為廣泛的來源，并且成本較低；二是反應的副產品為石膏并不會產生情況嚴重的二次環境污染，并且能夠重復進行使用。于法脫硫裝置具有工藝簡單、能耗低的優點，并且凈化的煙氣并沒有進行重復加熱，能夠對能源有效地進行節約，但是由于其對技術有著較高的要求，所以操作起來有較大的難度，在實際的具體使用過程中局限性較大。總體來說，當前脫硫技術在我國的發展情況較為良好，各種各樣的新興技術手段也不斷被研發出來，相關的設備配置也進行著多元化的發展，新興技術手段的問世也促使煙氣脫硫取得的效果得到人們的一致好評。

3.2脫硝技術

脫硝技術指將氮氧化合物在煙氣中的含量降低，作用點分部在燃燒中期和后期，燃燒中期通過降低氮氧化合物來實現脫硫，在燃燒后期通過排放來實現。目前，脫硝技術采用催化還原反應輔助粉末吸附方法進行脫硝過程。在該技術中，會使用到多種濃度、種類的化學藥品。粉末吸附選擇具有吸附性質、和粉末活性炭相似的粉末狀固體物質，相比脫硫，溶液內的反映要復雜，同時溶液的濃度、具體成分都有所不同。催化劑反映指利用催化劑加快其反應的速度，使用還原劑還原氮元素，以至于將有毒的氮氣化合物轉為氮氣。此外，目前還出現一種新型脫硝技術——電子束脫硝，指將煙氣在800MeV-1MeV電子束下照射，使煙氣中所含的二氧化硫、氮氧化合物結合，轉化為硝硫銨、硫酸銨等物質，該技術目前在工業領域較多被應用。

4、結語

為了保護環境，提高電廠的經濟效益和社會效益，必須對燃煤電廠鍋爐排放的煙氣進行有效治理和預防。不僅要開發新型綠色能源，還要推廣除塵設備、改進除塵技術，采用煙氣脫硫脫硝技術，控制并減少煙氣中的有害物質，有效促進電廠的可持續健康發展。

參考文獻：

[1]低碳經濟環境下的燃煤電廠脫硫脫硝除塵技術[J].蔡鐵城，黃志祥.中國戰略新興產業.2018（16）.

[2]燃煤電廠煙氣污染物協同脫除方法綜述[J].徐蕓菲，何寬，檀玉，梁可心.電力科技與環保.2018（03）.

（作者單位：山西平朔煤矸石發電有限責任公司）