燃煤电厂烟气脱硫脱硝一体化技术发展趋势

高涛

华电新疆五彩湾北一发电有限公司

摘要：随着我国经济的快速发展推动着城市化进程，对电力的需求也在增加，从而促进了我国工业的迅速发展，但与此同时，工业生产带来的环境污染也逐渐加剧。面对这种情形，政府和相关部门必须重视环境污染的处理，努力寻找环境污染的源头，让人们对居住环境的需求得到满足。在此基础上，本文对电厂锅炉的脱硫脱硝和烟气除尘工作进行了深入研究，尽力消除污染源，让人们的生产生活拥有一个良好的环境。

关键词：电厂；锅炉；脱硫脱硝；烟气除尘技术

1燃煤脱硝技术概述

煤炭的主要成分是各种易燃的矿物质，煤炭作为一种重要材料，在我国的工业生产和采矿领域中应用广泛。各种氮氧化物产生于煤炭的剧烈燃烧过程。氮氧化物形成的主要方法有三种：第一种是快速的氮氧化反应。在高温环境下，煤中的烃正离子基团与周围空气中的气态氮发生反应，形成氮氧化物。第二种是热氮氧化过程，大量的热量产生于煤炭燃烧过程中，加快了N₂和O₂在干净空气中进行化学反应生成NOx的速率；第三种是制作NOx燃料。煤炭经过剧烈燃烧在高温下分解成正离子化合物后与CO₂在干净的空气中发生一系列化学反应，最终形成NOx的过程。当将上述三种不同形式的NOx彼此分离时，许多有危害的气体会转变成以液体形式存在的元素和物质，由此带来的结果是降低了缓慢形成的有害气体的排放量。通过利用以上的三种方法可从最大程度上减少由于燃煤引起的污染物排放量，进而实现我们保护环境的最终目的。

2燃煤电厂烟气的特点

焦化装置的焦化生产过程具有较强的复杂性，并且中间处理程序相对较多。清洁后的煤被存储在焦化厂的选煤车间中，在随后的生产操作中，清洁后的煤需要通过煤塔的漏嘴被装载到运输车辆中，所以它需要经过一个封闭的走廊在车间与煤塔之间，以确保清洁煤的安全运输。运输机将净化后的煤运输到碳化室，以便通过干馏产生焦炭，并且干馏温度设定为960~1040℃。焦炉的燃烧过程将产生更多的烟气，烟气将通过设置的通道从烟囱排放到大气中。炼焦炉的工作过程具有较强的复杂性，并且该过程特殊性也非常强。烟气成分分析表明，烟气中含有二氧化硫，粉尘和氮氧化物，其中占比较高的是氮氧化物。其中，二氧化硫属于一种比较常见的硫氧化物，一定程度上会威胁到大气。一旦将二氧化硫和水相溶，则会产生化学反应从而引起亚硫酸，而在PM2.5的前提下，亚硫酸会进一步氧化形成硫酸，引发酸雨，进而给环境带来严重影响。氮氧化物中的化合物相对较多，不仅包含NO₂，还包含一些稳定性不是很强的其他氮氧化物。所以，在具体的工业生产中所出现的烟气是多种化合物的混合气体，也是经常能够见到的硝气，而硝气的毒性较大。所以需要高效处理烟气中的硫成分以及硝成分，使焦炉烟气符合国家安全排放指标，促使生态环保目的得以全面实现。

3燃煤电厂烟气脱硫脱硝技术

由于燃煤而产生的硫和硝若是不经过一系列的净化处理就直接排放到大气中，这样做肯定会对周围环境和大气带来严重的影响，还会破坏整个生态系统的平衡。由于环境污染导致人类的生存环境受到侵害，由此造成的经济损失将无法估量。从我国社会和经济的长远发展来看，要想实现工业、资源和环境的可持续发展，我们必须采取措施降低由电厂锅炉燃烧煤炭产生的硫和硝排放量。相关部门制定了相应的烟气排放标准来约束这种行为，而且在通过各部门的核查和监督后取得了较好的效果。

3.1海水脱硫技术

海水脱硫技术是在脱硫吸收塔内将经除尘后的烟气与海水相向流动充分接触，烟气中的二氧化硫被海水洗涤进入到海水中，并与海水中的碱性物质发生反应从而被去除，净烟气经加热后排放。脱硫吸收塔排出的酸性海水进入曝气池与其他新鲜海水混合，经过曝气处理使其水质恢复，从而达标排放。有相关资料研究表明，该技术脱硫率可达95%以上。通过该项技术能够有效降低火电厂投入成本，在进行脱硫时不再需要使用其他药剂，有效避免对环境造成二次污染。海水脱硫技术的脱硫效果相对较好，但在应用过程中需要确保火电厂选址处附近有大量海水。目前海水脱硫技术的发展已进入成熟阶段，以国内的某500MW的火电厂来举例，该火电厂先通过吸收塔将海水吸收到塔顶，然后再将烟气进行冷却，接着让其进入吸收塔底部，通过相应设备使烟气与海水相互接触，去除烟气中的二氧化硫，通过该项技术二氧化硫去除率可达98％。

3.2低温SCR脱硝技术

低温SCR脱硝技术拓宽了传统火电厂脱硝催化剂温度使用范围，通过提高在低温条件下催化剂反应活性来提高火电厂锅炉低负荷运行时的NOx去除效果。刘欣、李俊华等采用浸渍法制备了钒钼基催化剂，催化剂反应活性温度由于其中催化剂中钼的掺入而明显降低，当烟气空速达到60000h-1的条件下，O₂体积分数为5%，NH₃和NO浓度分别为500μL/L，处于200℃~400℃范围内的SCR法NOx去除率可达到90%以上，完全能满足火电厂低负荷运行时的NOx去除效率要求。郭林等在石河子市某热电厂进行了中试研究中发明了低温NH

₃-SCR脱硝装置，该装置是在脱硫除尘之后采用低温低尘SCR布置，并采用Fe-Mn-Ce/Al2O3催化剂（浸渍法制备）。研究表明，当烟气温度约为100℃、氨氮比约为1.2，SO₂浓度＜35mg/Nm3、空速约为4200h-1时，催化剂的脱硝效果最好。该工艺投资成本低廉，适合未达到超低排放标准的中、小型燃煤锅炉的脱硝设备改造。

3.3SNCR/SCR联合脱硝法

SCR脱硝法脱硝效率高，但是投资大，运行费用也较高。SNCR法理论上可以去除烟气中大部份NOx，但存在锅炉运行工况波动从而导致炉内温度场分布不均匀，使得脱硝效率不稳定。故这两种方法各有优缺点。SNCR/SCR联合脱硝法先采用SN⁃CR法去除烟气中一部份NOx，再利用在炉膛内逃逸的氨在省煤器后SCR反应器中与未被反应的NOx进一步反应，去除余下的NOx，从而大大提高脱硝效率。采用SNCR/SCR联合脱硝技术，SCR反应器中的NOx负荷较低，因此可以减少SCR催化反应器的尺寸，从而节约SCR的部份投资。NOx排放量要求较低的地区可优先采用SNCR/SCR联合脱硝法。

3.4联合式烟气一体化脱硫脱硝技术

联合式脱硫脱硝一体化装置占地小、结构简单、运行方便、可靠性高，且无副产品，在火力发电厂应用上具有很强的适用性。联合式烟气脱硫脱硝一体化技术需要在脱硫设备的基础上增加脱硝设备，并且让两种设备一起运行，实现一体化脱硫脱硝。火电厂烟气净化工艺的过程中需要建设布袋除尘装置，做好烟气除尘、脱硝、脱硫。因火电厂烟气中含有大量SO₂，故需要在袋式除尘器中注入钠基脱硫剂和钙剂，通过反应后利用布袋过滤的作用去除反应后生成的杂质，且在氨气的作用下火电厂烟气中的NOx也会得到去除，最终完成烟气脱硫脱硝除尘工作，故通过布袋功能可同时实现脱硫、脱硝、除尘等功能。另外，联合式烟气脱硫脱硝一体化净化技术具有如下优点：在常规条件下其烟气净化效率可达85%；因其通过融合多种污染物的同时去除，故占地面积小，投资费用也较低；如实际运行中采用联合式烟气一体化脱硫脱硝技术，可在SCR法之前先去除二氧化硫和颗粒物，这样有利于减少脱硝反应器中催化剂层中硫酸铵的含量，防止催化剂中硫酸铵含量过高而导致催化剂中毒。联合式烟气脱硫脱硝一体化技术的应用，可节省更多的投资与运行成本，能源需求量也会明显降低。

结束语

为了更好、更稳定地满足人们的需求和企业的发展，火电厂有必要对发电过程中产生的各种空气污染物进行处理。由此可见烟气除尘技术的重要性。火力发电厂应更加重视这项技术的应用，更加积极地开展节能减排工作，增强企业在市场上的竞争力。

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