燃煤电厂烟气脱硫脱硝技术发展应用浅析

2017-12-01沈阳信成环境技术有限公司刘春宇

电力设备管理 2017年10期

关键词：燃煤电厂烟气

沈阳信成环境技术有限公司刘春宇

燃煤电厂烟气脱硫脱硝技术发展应用浅析

沈阳信成环境技术有限公司刘春宇

随着国家对燃煤烟气排放标准的不断提升和对环境保护工作不断加强，加强烟气脱硫脱硝工作势在必行。本文对燃煤烟气脱硫脱硝技术发展现状进行了分析，并对其未来的发展趋势进行了探讨，对我国燃煤脱硫脱硝工艺的应用和发展可起到一定借鉴作用。

燃煤烟气；脱硫脱硝技术；发展现状；发展趋势

1 引言

随着我国工业生产水平的不断提升，国民经济在过去几十年来一直维持着高速增长的态势，这有力地推动了我国社会经济的发展和进步，但工业生产过程中制造的污染物也相继增多，进而给自然环境带来了严重危害。煤炭作为我国社会生产和生活中所广泛使用的一种矿石能源，其燃烧使用过程中会排放一定的污染物，而在这些污染排放物中，SO2和NOx是对环境和人体健康危害最大的两种有毒气体，同时也是导致酸雨、光化学烟雾等很多环境问题的元凶之一。为了保证经济社会可以获得持续发展的动力，我国近年来加强了对环境保护工作的重视，而且颁布的环境法规对燃煤烟气的排放标准也在不断提升。在这种情况下，加强对燃煤脱硫脱硝技术的研究和应用成为了我们当前迫切需要解决的问题之一。本文正是基于这一立场，对燃煤烟气脱硫脱硝技术的发展现状进行了分析，并对其未来的发展趋势进行了探讨，希望对我国的燃煤脱硫脱硝工艺的应用和发展工作能够有所借鉴。

2 燃煤烟气的危害分析

燃煤电厂在进行发电的过程中会耗费大量的煤炭，而煤炭燃烧就会产生烟气，这些烟气中包含了大量的CO、CO2、SO2和NOx等有害气体，如果将其直接排放到大气环境中，那么必将造成严重的环境危害，进而给人类的生存和发展也产生诸多不利影响。现实中，虽然不同的燃煤电厂所使用的设备、工艺和煤炭种类存在差异，所以排放烟气的量及其有害成分含量也不一定相同，但由于燃煤电厂的额定蒸发量大的缘故，所以相较于其他工业生产领域，燃煤电厂排放的烟气总量还是明显较高。燃煤烟气一般会携带大量的热，进而就会造成附近环境的温度升高，而这就会给处于该环境中的人的生活和工作造成不利影响。虽然一些电厂为了降低烟气高温给人带来的直接危害，采用了高烟囱排烟的方式，但这种方式又在一定程度上加大了烟气的扩散范围和传输距离，从长远来看反而会增加危害程度。另外，燃煤电厂排放的烟气中含有较多有毒成分，这些成分会对自然环境和人类的身体健康造成不利影响，同时烟尘飘落还会造导致农作物产量下降，烟气中的SO2还会腐蚀建筑物，而这些都会给人类的正常生活造成严重困扰，必须引起充分的重视。

3 燃煤烟气脱硫技术的发展现状

3.1 氨法脱硫

氨法脱硫(如图1所示)是利用氨水来吸收烟气中的SO2，进而实现对烟气的净化作用。这种脱硫技术属于典型的湿法脱硫技术，具有脱硫率高、能耗低、反应速率快、吸收剂利用率高等优点。同时，采用该方法时产生的副产品还可以作为农用肥料，进而达到节能环保的效果。与其他脱硫技术相比，氨法脱硫是一种比较适合我国国情的脱硫技术，但其在使用过程中可能会出现氨逃逸的问题，进而产生新的环境污染问题。另外，采用这种方法时产生的副产品(NH4)2SO4受市场价格波动的影响较大，而且将其作为肥料也会受到季节的影响，所以技术的经济性也会随之发生波动。

3.2 石灰石/石灰-石膏法

在湿法脱硫技术中，石灰石/石灰-石膏法是最具有代表性的一种工艺。与其他脱硫技术相比，该技术具有成熟度高、实现简单以及脱硫率高等优势，但这种方法的缺陷也很明显，技术的投资应用成本较高，同时耗水量也较大，如果对水没有进行妥善的再处理，那么就可能造成二次污染问题。尤其是当采用钙基脱硫剂来吸收SO2时，产生的硫酸钙和亚硫酸钙因为溶解度较小的缘故，极易在脱硫塔和管道内结垢，进而对管道造成阻塞。为了解决这一问题，现在发展出了一种用石灰石浆清洗燃烧废气的脱硫技术。这种方法的特征是在分离工序中采用了可以使浆液分离成上溢流和下溢流的分离器，从而可以使石膏粒子从石灰石粒子中被有效分离出来。

3.3 其他烟气脱硫技术

除了上述介绍的两种主流脱硫工艺之外，目前还存在一些其他脱硫技术被应用于燃煤烟气的脱硫处理中，比如天然海水脱硫技术等。

4 燃煤烟气脱硝技术的发展现状

4.1 SCR脱硝技术

SCR脱硝技术最早诞生于美国，但是却由日本发扬光大，也是目前应用最为广泛的一种脱硝工艺，该方法的脱硝率可以达到90%。SCR脱硝技术利用还原剂和烟气中的NOx在催化剂和一定条件下产生反应，进而生成NH3和H2O等无污染或低污染物质。该技术具有成熟度高且应用简便的优势，缺点是技术的投资和应用成本较高。目前燃煤电厂中所广泛使用的SCR反应器通常都安装在省煤器和空预器之间，这主要是因为该位置属于高粉尘高温布置，利于SCR脱硝反应的进行，同时将氨喷射于省煤器和SCR反应器之间的烟道位置，也利于其和烟气混合后与NOx发生进一步的反应，进而使脱硝效果达到更优。

4.2 其他烟气脱硝技术

NOx是一种对自然环境危害很大的物质，更是造成酸雨、光化学烟雾等环境问题的元凶之一。目前我国将脱硝技术分为了以下三类：第一，燃烧前脱硝技术。该类技术主要包括加氢脱硝和洗选，其主要实现原理是对煤进行脱硝处理，这种方式的应用成本较高，而且实现困难，在实际工程中应用较少；第二，燃烧中脱硝技术。该类技术主要指低氮燃烧技术；第三，燃烧后脱硝技术。该类技术也是目前实际应用最为广泛的脱硝技术，主要包括SCR脱硝技术、SNCR脱硝技术、活性炭吸附等等。

图1 氨法脱硫系统的工艺流程图

5 脱硫脱硝一体化技术使用以及发展趋势

在燃煤电站中，需要对锅炉燃烧中产生的SO2和NOx含量都进行控制，如果分别安装两套工艺系统，那么不仅会占用较大的空间，而且还会增大投资成本。而将脱硫脱硝技术进行集成应用，则不仅可以节省空间，而且还能减少技术的投资和应用成本，同时增加脱硫脱硝的工作效率。鉴于此，脱硫脱硝一体化技术已经逐渐成为了未来发展的趋势之一。现实中，脱硫脱硝一体化技术主要包括联合脱硫脱硝工艺和同时脱硫脱硝工艺这两类，下面将对这两类技术及其利用方式进行详细讨论。

5.1 联合脱硫脱硝工艺方式及其利用

联合脱硫脱硝技术是将脱硫和脱硝两种工艺结合在一起使用的技术手段。根据现有的统计资料显示，联合脱硫脱硝技术大约发展出了60多种，而其中具有代表性且应用价值较大的技术主要包括以下三种：第一，SNOX法。SNOX法具有较高的脱硫率和脱硝率，其使用中必须用到NH3。这种方法的优势在于运行使用和维护成本较低，而且脱硫脱硝效果较好，几乎适用于所有的锅炉设备，但同时也存在着能耗较高的缺陷，主要被应用于排放标准较严格的场合。第二，烟气脱硫脱硝一体化工艺。该方法先用NH3将NOx转化成N2和H2O，而烟气通过脱硫并与石灰发生化学反应生成石膏，再经由分离提取到粉煤灰以便二次使用。第三，活性炭脱硫脱硝的方式。这种方法的工作原理与活性炭液化床的吸附原理相似，具有广阔的应用前景。

5.2 同时脱硫脱硝方式及其利用

同时脱硫脱硝的方法是将脱硫和脱硝两个反应集成在一步中实现，这样的工作效率最高。同时脱硫脱硝方法主要包括以下两类：第一，干法同时脱硫脱硝的方式。目前我国正在广泛推广应用的喷雾干燥法就是这种方式中的一种，它可以同时实现脱硫和脱硝处理，而且其得到的副产品还能被作为二次利用的化肥使用，具有良好的经济性。第二，湿法同时脱硫脱硝的方式。这种方法的代表技术是氯酸氧化法，其主要包括吸附塔和碱式吸附塔两方面，目前对这种方法的研究还处于不断开发和优化完善的阶段。