摘要：火电厂生产过程中燃煤排放的硫化物以及氮氧化物是导致大气污染问题日益严重的主要因素。所以，加强燃煤火电厂SO2与N0X排放控制措施的研究，已经成为了中国等以煤炭为主要资源国家，社会经济发展过程中必须予以充分重视的问题。脱硫脱硝属于电厂烟气的一种有效措施，在我国整个燃煤电厂脱硫脱硝技术的发展具有极为重要的意义。本文主要针对燃煤电厂，分析烟气脱硫脱硝一体化技术的发展趋势，对其进行了详细的分析。
关键词：火电厂；烟气；脱硫脱硝
引言
随着人们生态环境保护意识的不断提高，燃煤电厂烟气脱硫脱硝处理已经成为了燃煤电厂无法回避的问题。烟气进行的脱硫脱硝增加了企业的生产成本负担，但是其对于环境保护而言，严格的按照要求做好电厂烟气脱硫脱硝的处理对于生态环境的保护却有着极为重要的意义。特别是对于危害较大的二氧化硫以及氮氧化物等有害物质而言，燃煤电厂采用的烟气脱硫脱硝处理不仅大幅度降低了烟气中有害物质的含量，而且避免了对大气造成的污染。
1、固相吸附/再生脱硫脱硝工艺
1.1活性炭吸附法
所谓的活性炭吸附法，实际上就是先通过除尘、江恩、调湿等处理方式，将燃煤发电厂排出的烟气中的温湿度以及氧含量控制在最佳的范围内，然后再将其收入装有活性炭的吸收塔中进行处理。由于多空活性炭对SO2具有极强的吸附性，烟气之中的SO2经过活性炭，将其吸附在孔结构之中，由其中的含氧络合物基团将其有效催化，这一过程最终生成SO3，SO3等与水蒸气进行反应，之后就形成了H2SO4。日本的脱硫脱硝一体化工程项目之中，这一工程项目建成投入生产后不仅SO2脱除率大于95%，NOx脱除率大于80%，而且可以同时完成重金属以及其他有毒物质的脱除。但是，其在实际应用的过程中却存在着活性炭消耗量过大以及副产物稀硫酸品质低等各方面的问题。而直至上世纪末，这一工艺经过长达数十年的完善和创新，不仅被德国、中国、日本等国家先后应用于工业化生产中，而且已经取得了非常显著的成效。活性炭吸附法不仅是一种脱除烟尘、SO2以及重金属、NOx、挥发性有机物、二噁英和其他微量元素将其有效吸附，而且也是目前脱除各种污染物最直接有效的方法之一。虽然活性炭具有孔隙结构发达、表面积大、脱硫脱硝效率高等各方面的优点，由于其耐压、那冲击以及耐磨等特方面都不是十分强大，再加上在吸附有害物质的过程中损坏过大，所以针对这一方法的应用还有待于进一步的研究。
1.2CuO/Al2O3吸收法
CuO/Al2O3吸收法，其通过γ－Al2O3作为载体，然后经由浸渍将通过浸渍将CuSO4吸收，然后用H2、CH4或CO等气体，将其进行还原，此种方法脱硫脱硝技术在使用的进程中，通过烟气的吸附，将原有的单质铜进行氧化，形成CuO，而后再由CuO与SO2在氧化气氛中产生进一步的反应后生成CuSO4。最后再利用硫酸盐化吸附剂将其还原为单质铜并重新与SO2发生反应。燃煤电厂在应用这一脱离方法时，在氧化铜以及盐酸生成物的催化作用之下，烟气之中鼓入NH3，将NOx加以转化，形成无害氮气，最终排向大气之中。经过长期的实践应用，这一工艺的脱硫脱硝效果分别达到了90%和75%以上。其最大的优点就在于应用可以技术，可以同时完成脱硫脱硝，不仅不会造成二次污染问题的出现，而且最终得到的硫酸副产品、吸附剂等还可以循环再利用。但是，吸附剂生产成本比较高，其生产难度不断提升，因此，在工业化的生产之中推广较为困难。
2、气/固催化脱硫脱硝工艺
2.1SNRB法
SNRB法作为一种新型的高温烟气净化技术，该技术最大的特点就是可以同时达到去除SO2、NOx及烟尘的目的。SNRB就是将SO2、NOx和粉尘等全部集中于高温集尘室中处理的一种方法。其主要是通过，在省煤器后喷乳石灰水等钙基吸附剂的方式脱除SO2，将滤袋中悬浮SCR催化剂，喷入的NH3与NOx之中，发生反应。由于这一工艺在实际应用的过程中具有工艺设备简单、占地面积小且能够有效的降低2SO4在催化剂层中出现堵塞、中毒以及磨损的现象，所以这一工艺被广泛的应用于工业化生产中。随着这一工艺的不断完善和创新，美国利用SNRB法进行工业化实验后发现，使用这一工艺的脱硫脱硝率分别达到了80%和90%以上。
2.2烟气循环流化床(CFB)工艺
CFB工艺是德国的LLB公司研发的一种半干法脱硫技术。这一技术实际上就是将FeSO4•7H2O作为循环流化床反应器中的催化剂，利用Ca(OH)2脱硫，NH3脱硝，最后生成CaSO4以及少量的CaSO3。经过长期的实践应用发现，这一技术不仅是当前的脱硫脱硝技术中最成熟可靠的技术之一，而且其占用的空间较小，投资运行的费用只有湿法工艺的大约50%～70%，使用这一工艺脱硫脱硝的的话，脱硫脱硝的效果分别达到了97%和88%。虽然这一工艺在德国已经得到了大范围的推广和应用，但是其最大的缺点就是脱硫过程中产生的CaCO3不仅会造成生态环境的二次污染问题，而且排烟必须使用相应的加热装置，否则脱硝的效果将无法达到预期的目标。
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3、液相脱硫脱硝工艺
3.1络合吸收法
络合吸收法主要是以钒、铁、镍等作为催化剂，通过在碱性溶液或者中性溶液中催化氧化SO2及络合吸收NO的方式，使NO和SO2可分别转换为NH3和FeSO4，虽然这种可以同时进行脱硫脱硝的方式其脱硫率达到了99%，但是其脱硝率却只有60%左右。再加上这一方法在实际应用的过程中存在着工艺复杂程度高、脱除反应慢、利用低、费用高等各方面的缺点，所以这一工艺目前尚无法在工业化生产中大范围的推广和应用。
3.2氯酸氧化法
氯酸氧化法，是一种较为新型的脱硫脱硝技术，在实际的应用之中，通过HClO3，将烟气中的SO2、NO加以氧化，形成HCl、HNO3和H2SO4。然后再利用碱式吸收塔中的Na2S和NaOH等吸收剂完成对参与酸性气体的吸收。这一技术作为一种常温下应用的脱硫脱硝技术，其最大的特点就是适应性强、操作温度要求低、占地面积小，且脱硫脱硝效果都达到的90%以上。但是，由于这一技术在实际应用过程中，使用的氯酸腐蚀性较强且对设备材质的要求较高，因此该技术在当前还没有大规模的利用。
3.3尿素净化烟气法
该方法是一种以尿素为吸收剂脱硫脱硝方法，主要是通过尿素在吸收塔中与烟气接触反应后先生成(HN4)2SO4，然后再将NO还原为N2。这一方法虽然具有操作简单且运行成本低廉的特点。但是由于其反应的速度较慢且吸收效率不高，因此这一方法现阶段仍然停留在实验室研究的阶段，并没有进行大范围的推广和应用。
4高能电子活化氧化工艺
4.1电子束/氨法(EBA)
所谓的EBA就是利用电子枪发射的高能电子束(电子能量0.8～1MeV)照射已降温至约70℃的烟气，然后利用烟气中的分子发生电离反应后产生的大量的离子、自由基、原子、电子以及各种激发状态原子、分子等活性物质，将SO2和NOx进行氧化，形成高阶SO3和NO2，最终与H2O和NH3反应生成固态(NH4)2SO4和NH4NO3的一种脱硫脱硝方法。EBA法经过几十年的发展和应用，不仅逐步的实现了在工业化生产中推广和应用的目的，而且也是当前最具发展潜力的脱硫脱硝方法之一。由于这一方法采取的是干法脱硫脱硝，所以在这一过程中不会产生废水、废渣等，且设备简单、操作便利，可以同时完成脱硫脱硝的工作。但是，该方法在实际应用过程中不仅需要产生大量的高能电子束加速器和大功率电子枪，且需要使用放射性防护设施，而制约了这一方法的大范围推广和应用。
4.2脉冲电晕/氨法(PPCP)
EBA法其成本较高，需要采用价格较高的电子枪，因此出现了脉冲电晕－氨法(PPCP)。PPCP法，就是利用毛呀脉冲电源的方式，通过电晕极，在接地过程中，出现的脉冲进行的放电，利用迁移率较高的电子在自由行程中受到突发强电场产生的加速度获取足够的能量，在常温状态下完成烟气脱硫脱硝的工作。经过长期的实践应用发现，由于脉冲电晕放电所产生的大量的自由电子经过电磁场加速后的能量高大5～15eV，如果利用其进行烟气分子的轰击，就会产生具有强大氧化能力的自由基，将SO2和NOx在短时间内加以氧化，形成SO3和NO2，然后再与H2O和NH3反应，最终生成固态(NH4)2SO4和NH4NO3。这一方法最大的特点就是在实际操作的过程中，不需要电子枪、无需防辐射、投资成本仅为EBA的大约40%左右，而且使用这一方法脱离脱硝的效率均可达到80%以上。
结束语
总而言之，随着我国对环境污染防治重视程度的日益提高以及节能减排政策的颁布实施，烟气脱硫脱硝已经成为了燃煤电厂节能降耗的首要工作。但是，由于现阶段的烟气脱硫脱硝一体化技术不管是在经济方面还是在技术方面都存在着竞争力不足的问题。所以，加强脱硫脱硝一体化工艺技术研究和应用的力度，不仅有助于我国燃煤电厂烟气脱硫脱硝效率的提升，为我国资源节约型社会的建设，奠定了坚实的基础。
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论文作者:牛玉林
论文发表刊物:《电力设备》2019年第3期
论文发表时间:2019/6/10
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