摘要：火电厂发电过程中产生的二氧化硫、氮氧化物是我国大气污染的主要污染物，随着经济的发展，社会生产和生活对于电力的需求量越来越大，火电厂造成的大气污染也愈加严重，想要改善火电厂烟气污染问题必须借助科学技术的力量，烟气脱硫脱硝技术的产生和应用为火电厂发展提供了机会，通过污染物作为资源进行回收的技术，帮助火电厂实现节能环保发展。
关键词：火电厂；脱硫脱硝；节能环保
火电厂烟气排放中，将脱硫与脱硝装置结合，推动二者一体化发展成为一种趋势。这样不仅可以弥补传统烟气脱除装置的不足，还能推动技术创新与发展，提高烟气处理效果，有利于降低二氧化硫和氮氧化物的排放量，对保护周围环境，提高火电厂运行效益也具有重要作用，因而值得推广和应用。
一、火电厂烟气脱硫脱硝技术应用
1 我国火电厂脱硫方式基本介绍
（1）燃烧前脱硫技术：是煤炭脱硫，运用物理、化学或生物方法，由于成本较高、投资大，企业并不积极。但随着我国科学技术发展，提出了从源头上控制二氧化硫的洗煤方法和整体煤气联合循环技术（IGCC）。在20世纪整体煤气化联合循环技术被开发，煤炭的气化，燃烧轮机通过气体燃烧驱动发电。其技术成熟、热效率高，98%的硫可以在煤中脱掉，并且可以回收二氧化碳，固体渣产生较少，可以大规模地进行生产。在发达国家80%~90%的煤炭已经采用了燃烧前脱硫，能够增强资源利用率并且减少煤中硫的含量。
（2）燃烧中脱硫是燃烧与脱硫同步进行的一种脱硫技术，在这一过程中不仅能够降低硫排放，还能够在一定程度上提高锅炉的热燃效率。火电厂多采用循环流化床脱硫技术。在床内加入具有一定粒度的石灰石等脱硫剂，在800℃~900℃的低温燃烧过程中，首先碳酸钙分解成氧化钙和二氧化碳，氧化钙与燃烧过程中产生的二氧化硫或三氧化硫发生反应生成硫酸钙，达到了固硫的目的。
（3）燃烧后脱硫是一种脱硫效率较高的技术，它是将炉气中的二氧化硫脱掉的一个过程。目前我国多数火电厂积极应用的脱硫技术是石灰石-石膏湿法脱硫技术，占脱硫装机容量的83%左右。石灰石-石膏湿法脱硫属于燃烧后脱硫技术，该脱硫技术经过多年的应用已经日渐成熟，具有很高的脱硫效率，在设备的运行费用方面成本较低，运行的过程相对稳定。
烟气系统、排放系统、浆液制备系统、石膏脱水系统和吸收氧化系统属于石灰石-石膏湿法脱硫工艺。其脱硫技术工艺的主要流程如下：首先使用电除尘器对锅炉烟气进行除尘，在通过设备降温后进入吸收塔的烟气流动方向是向上流动，同时循环浆液在塔内的流动方向是向下流动，在塔内，二者会进行逆流接触，在二者逆流接触的过程中烟气被洗涤，目的去除氟化氢、氯化氢、三氧化硫和二氧化硫等物质。同时，生成物与被鼓入的空气在吸收塔内通过“强制氧化工艺”反应后最终形成副产品石膏——即二水硫酸钙，然后石膏被综合利用。如何能都达到气体和液体能够充分地接触，则需要通过循环泵将吸收塔循环浆液输送到喷淋层内，经过喷嘴将其雾化即可完成。石膏进入脱水系统是通过石膏排出泵完成，烟气净化后再通过除雾器进行除雾，并按照规定的程序进行冲洗除雾器，以确保除雾器达到更好的除雾效果。在吸收塔的出口处烟气将会被冷却为冷凝水，温度在46℃~55℃被水蒸气饱和。以上全部工序完成以后，洁净的烟气标准已经达到，可以排出到大气中，直接通过烟道进入烟囱排出。
2 火电厂脱硝技术
当今国内外广泛使用的脱硝技术主要是选择性催化还原或选择性非催化还原技术脱硝组合。选择性催化还原脱硝反应温度为250~450℃时，脱硝率可达70%~90%。该技术成熟可靠，在全球范围尤其是发达国家应用广泛，但该工艺设备投资大，需预热处理烟气，催化剂昂贵且使用寿命短，同时存在氨泄漏、设备易腐蚀等问题。选择性非催化还原温度区域为870~1200℃，脱硝率小于50%。缺点是工艺设备投资大，需预热处理烟气，设备易腐蚀等问题，两种技术也可同时使用。
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3 脱硫脱硝一体化技术趋势
就火电厂而言，脱硫和脱硝是两个重要的控制工艺。当今国内外广泛使用的脱硫脱硝一体化技术主要是湿式烟气脱硫和选择性催化还原或选择性非催化还原技术脱硝组合。湿式烟气脱硫常用的是采用石灰或石灰石的钙法，脱硫效率大于90%，其缺点是工程庞大，初投资和运行费用高，且容易形成二次污染。选择性催化还原脱硝反应温度为250~450℃时，脱硝率可达70%~90%。该技术成熟可靠，在全球范围尤其是发达国家应用广泛，但该工艺设备投资大，需预热处理烟气，催化剂昂贵且使用寿命短，同时存在氨泄漏、设备易腐蚀等问题。选择性非催化还原温度区域为870~1200℃，脱硝率小于50%。缺点是工艺设备投资大，需预热处理烟气，设备易腐蚀等问题。锅炉煤炭燃烧的过程产生的大量二氧化硫和氮氧化合物，脱硫脱硝一体化技术恰恰是解决这一问题的有效对策。
（1）干法烟气脱硫脱硝一体化技术包括四个方面：固相吸收/再生法、气/固催化同时脱硫脱硝技术、吸收剂喷射法以及高能电子活化氧化法。
以固体吸附再生法为例：主要有碳质材料吸附法、吸附法。碳质材料吸附法根据吸附材料的不同又可分为活性炭吸附法和活性焦吸附法两种，其脱硫脱硝原理基本相同。活性炭吸附法整个脱硫脱硝工艺流程分两部分：吸附塔和再生塔。而活性焦吸附法只有一个吸附塔，塔分两层，上层脱硝，下层脱硫，活性焦在塔内上下移动，烟气横向流过塔。该方法的主要优点有：①具有很高的脱硫率（98%）和低温（100~200℃）条件下较高的脱硝率（80%）；②处理后的烟气排放前不需加热；③不使用水，没有二次污染；④吸附剂来源广泛，不存在中毒问题，只需补充消耗掉的部分；⑤能去除湿法难去除的so2；⑥能去除废气中的hf、hcl、砷、汞等污染物，是深度处理技术；⑦具有除尘功能，出口排尘浓度小于10mg/m3；⑧可以回收副产品，如：高纯硫磺、浓硫酸、化学肥料等；⑨建设费用低，运转费用经济，占地面积小。新的活性炭纤维脱硫脱硝技术。该技术是将活性炭制成直径20μm左右的纤维状，极大地增大了吸附面积，提高了吸附和催化能力。经过发展，该技术脱硫脱硝率可达90%。该工艺适用于以天然气或煤为燃料的发电厂，仍在实验阶段，未见诸工业应用。
（2）湿法烟气同时脱硫脱硝工艺通常在气/液段将no氧化成no2，或者通过加入添加剂来提高no的溶解度。湿式同时脱硫脱硝的方法大多处于研究阶段，包括氧化法和湿式络合法。氧化法包括氯酸氧化工艺是采用湿式洗涤系统，在一套设备中同时脱除烟气中的二氧化硫和氮氧化物。工艺采用氧化吸收塔和碱式吸收塔两段工艺，在脱除二氧化硫和氮氧化物的同时脱除有毒微量金属元素，如as、be、cd、cr、pb、hg和se。isabelle等研究了在酸性条件下利用双氧水将nox和so2氧化成硝酸和硫酸的工艺。湿式络合吸收工艺一般采用铁或钴作催化剂。在水溶液中加入能络合no的络合剂后，使之结合成络合物。与络合剂结合的no可与溶液中的so32-/hso3-发生反应，形成一系列n-s化合物，并使络合剂再生。湿式络合吸收法工艺可以同时脱硫脱硝，但仍处于试验阶段。影响其工业应用的主要障碍是，反应过程中螯合物的损失和金属螯合物再生困难、利用率低，因而存在运行费用高等问题。
二、实现火电厂烟气脱硫脱硝技术节能环保的策略
脱硫脱硝一体化工艺已经成为各国控制烟气污染的研发热点，大多数脱硫脱硝一体化工艺仅停留在研究阶段，尽管已经有少量示范工程应用，但由于运行费用较高制约了其大规模推广应用。开发适合我国国情，投资少、运行费用低、效率高、副产品资源化的脱硫脱硝一体化技术成为未来发展的重点。
结语
综上所述，在对火电厂烟气进行脱硫脱硝后处理时，通过脱硫脱硝一体化技术的应用能够有效的提升脱硫脱硝的效果，为环境保护工作提供良好的帮助。同时，通过脱硫脱硝处理后副产品的合理利用能够极大的提升资源的利用效率，有效的节省了成本的投入以及能源的消耗，不仅切实的提升了经济效益，还降低了二次污染发生的几率。烟气脱硫脱硝一体化技术具备较强的推广价值。
参考文献：
[1]张喜波.火电厂大气污染物排放现状及烟气脱硫脱硝技术应用[J].现代国企研究，2015.
[2]黄利华.火电厂烟气脱硫脱硝一体化技术的发展[J].科技展望，2015.
[3]黎景越.火电厂烟气脱硝技术的经济效益分析[D].华北电力大学，2013.
论文作者:牛红日
论文发表刊物:《电力设备》2019年第4期
论文发表时间:2019/7/8
标签：烟气论文; 火电厂论文; 技术论文; 工艺论文; 选择性论文; 吸收塔论文; 石膏论文; 《电力设备》2019年第4期论文;