摘要：烟气中含有大量的含硫与含硝物质，这些物质会对大气造成严重的污染，破坏生态环境。为了有效地解决烟气对环境的污染问题，需要对烟气脱硫脱硝技术进行深入的研究与分析。本文阐述了烟气脱硫脱硝技术的现状，并对此技术的未来发展趋势进行探讨。
关键词：烟气；脱硫脱硝；技术；进展
引言
众所周知，近些年来我国的雾霾城市数量极速增加，而最主要的原因就是大气中二氧化硫、粒子状污染物、氟化物等污染物增多。传统的煤炭是我国火电厂发电的主要支柱，为此，我国为了提高人们对于环境保护的重视，出台了许多环境保护的政策和法律法规。其中污染严重的企业给予停业整顿甚至关闭的处罚。火电厂在发电过程中会产生非常高的二氧化硫及氮氧化物排放量，故火力发电过程中应用烟气脱硫脱硝技术就至关重要了。该技术的应用在社会中有着很高关注量，在节约能源和保护环境上有着巨大的作用，也成为了我国在环境治理方面新的宠儿。
1烟气脱硫脱硝技术的简述
1.1干式同时脱硫脱硝技术的分析
干式同时脱硫脱硝技术中高能辐射法的运用是技术关键点。当我们火电厂在进行烟气脱硫脱硝过程中，高能辐射法有着两种最常使用的等离子体法，一种是脉冲电晕，另一种则是电子束照射法。接下来讲等离子体法中的脉冲电晕，脉冲电晕主要使用高压脉冲电源产生高能量等离子体，我们所提到的电子束照射法则是主要通过利用电子加速器的运转中产生高能量的等离子体，而在电子束方面产生等离子体是脉冲电晕和电子束照射法主要区别。二者都是通过产生的等离子体将烟气中的二氧化硫等污染物进行氧化，氧化过程中液态物质被分离进而获得液态形式的硫酸与硝酸，最后把胺溶液加入液态的硫酸和硝酸中。这样一来火电厂就能够最大程度上降低排放烟气中污染物的含量，再将剩余烟气排出到大气中。1.2氧化法烟气法脱硫技术
氧化法烟气脱硫技术是指在某些催化剂的催化作用下，在有氧环境中将烟气中的SO2氧化成为SO3的过程，并利用SO3易与水反应生成硫酸这一性质从而达到烟气脱硫的目的。这种方法中，在脱硫塔内不需要消耗大量的碱，大大的简化了流程，且不需要考虑结垢堵塞的问题。其基本原理为在烟气脱硫的过程当中，在活性炭的多种功能的协同作用下，SO2被氧化为SO3，之后再通入水蒸气使生成的SO3充分反应转化为硫酸沉积在活性炭的孔隙内。待活性炭吸附饱和后，还可以通过加热再生、水洗再生和还原再生等方式对活性炭加以再生。但由于活性炭再生过程复杂，且再生后的活性下降显著，脱硫剂消耗量大，因此对于具体的使用条件有着明确的要求。多用于硫含量低、脱硫要求高的场合。电化学氧化脱硫的方法也是一种常见的脱硫技术。DalilaTaieb等使用电化学法开展了脱除烟气中SO2实验。对SO2溶液进行电解，使SO2在阳极被氧化生成硫酸，转移至硫酸厂外销;阴极生成H2并加以回收。研究发现，该方法可以实现90%以上的硫脱除率，而增大电解液流速会导致电流效率和能量消耗的下降。此法具有固定投资少的特点，但操作费用高，因此不利于大面积推广。为了能够保持较高的脱除效率，同时又能更好的控制成本，目前催化氧化法脱硫是最佳的手段。因为催化剂种类多，易于获得，成本便于控制，另外只通过一步氧化就能得到最终的氧化产物，节约能源，而其他两种方法，虽然能够获得更高的脱硫效率，但是无论是设备成本还是能源成本都远高于催化氧化法。
1.3石灰石－石膏脱硫技术
石灰石－石膏脱硫技术是目前应用范围最广，使用时间最长的脱硫技术，根据脱硫剂的不同可将其分为两类。第一类是以石灰石为脱硫剂，将石灰石研成粉末后与水混合制成石灰石浆液。第二类是以石灰为脱硫剂，将石灰消化并加水使之与水反应生成Ca(OH)2浆液。之后的脱除步骤二者相同，均在吸收塔内通入烟气与上述两种吸收剂充分反应，并通过鼓入空气使产物氧化最终生成石膏，从而达到脱硫的目的。此法脱硫效率高、设备运转率和工作可靠性高。但设备占地面积大，投入高，设备的磨损和腐蚀现象也比较严重，副产物石膏和废水的后处理麻烦。
1.4钠－钙双碱法脱硫技术
由于氨法吸收成本高，研究者又开发了双碱法脱硫技术，钠－钙双碱法脱硫技术是一种对石灰石－石膏法改造后得到的全新脱硫方法，主要是为了解决石灰石－石膏法中存在的易结垢问题，同时该方法还可以进一步提高脱硫效率。同时由于钠碱吸收液与SO2的反应速率比石灰浆液与SO2的反应速率快，因此只需很小的液气比就能达到较高的脱除效率。但钠－钙双碱法涉及到的反应装置多，操作比较复杂，同时主要产物石膏的质量也会下降，不利于商业化推广。
1.5海水法脱硫技术
海水法脱硫是利用海水自身的天然碱性这一性质进行脱硫。使用海水法脱硫具有以下优势:(1)因为海水中含有大量的碳酸根和碳酸氢根，海水在吸收SO2的过程中产生的质子会被这两种离子吸收。然后可以将吸收饱和的海水通入曝气池中进行处理，从而得到稳定的硫酸根。(2)由于硫酸盐本身就是海水的主要成分，因此通过海水处理过的吸收液可以直接排向大海，不会对生态环境造成破坏。(3)利用海水脱硫不存在结构堵塞问题，且脱硫效率一般可达90%以上。但海水脱硫技术同样存在着一定的局限性，首先，海水法脱硫受地域限制较大，企业如果不在临海地区，则无法使用。所以目前海水脱硫越来越多的应用于船舶废气的处理。其次，海水法脱硫只能脱除一些SO2含量较低的烟气，如果烟气中SO2浓度太高，则不宜采用海水法脱硫。最后，海水脱硫需要在整套装置上加装高效的除尘器，从而增加了成本。
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2烟气脱硫脱硝技术的未来发展趋势
2.1炭基新型催化技术
为了提高污染物的处理效率，必须研发高效、清洁的烟气处理技术，有效地改善环境质量。经过相关实验可知，利用催化法进行烟气脱硝脱硫可以在保证安全的基础上，实现高效处理。其中活性炭以其自身孔隙结构大、稳定性高等优点多被用作烟气脱硫脱硝的材料。同时，应用活性炭不会出现二次污染的问题，获取方法也较为广泛且便捷。相关专家利用活性炭研究了解决上述技术中存在的一些缺点问题，主要是利用改变活性炭的化学改性或者在活性炭上负载稀土金属等方法，研究出了新型的烟气脱氧脱硝技术，便是炭基新型催化技术。此项方法主要是将活性炭进行特殊处理后改变自身的物理属性以及活性位点，进而将活性炭的主要功能由吸附转变为催化，有效地提高了脱硫脱硝的效率，并且此种方法可以在低温环境下进行。当前一些燃煤电厂由于应用了劣质的高硫煤，并且没有使其燃烧充分，导致排放的烟气存在含硫量高的特点，实现多种污染物的超低排放，其难度较大。因此对烟气排放的治理需要结合实际情况，考虑实际因素，结合烟气的特点选择合适的处理技术，并应用全局观念综合性、科学性的应用多种烟气脱硫脱硝处理技术，最终实现超低排放的目标，这一研究方向也是未来大气污染治理的重要内容。
2.2RECO技术
为了改善大气污染情况，需要严格控制废弃物的排放量，在烟气脱氧脱硫方面也要采取综合性的处理手段，应用多种烟气处理技术，有效地减少含硫含硝物质的排放量。但是在综合应用烟气脱硝脱硫手段时需要加大投资规模，导致处理成本的增加，还极易引发二次污染的问题。为了有效地改善这一窘境，需要发展与研究一体化的烟气脱硝脱硫技术。现阶段我国已经研究出了RECO的一体化控制技术，在进行完烟气脱硫脱硝反应之后，可以将其产生的反应物制成硫酸制品。同时可以利用氧化等方式处理氮氧化物，并将其制作成农业所需要的硝酸制品。这一技术可以极大地提高烟气脱硝脱硫的效率，还可以避免出现二次污染的问题。RECO技术可以实现高效率的废弃物转化，同时应用此项技术的成本较低。此项技术可以有效地解决两项问题，首先是硫资源短缺的问题。我国需要从国外进口硫磺矿产等资源来实现硫酸的生产，而应用此技术可以在烟气脱硝脱硫的过程中将废弃物制成硫酸制品。其次，我国农业需要大量的氮肥，而应用此技术可以将烟气废弃物制成氮肥，促进了农业的发展，有助于我国实现可持续发展的战略目标。
2.3工艺水系统
工艺水系统一般为两台机组的烟气脱硫装置共用，为烟气脱硫装置提供正常运行时和事故工况下的工艺用水。工艺水系统一般包括一个工艺水箱、两台工艺水泵、三台除雾器冲洗水泵，工艺水箱作为工艺水系统的缓冲水箱，用于调节整个工艺水系统水量的波动，其补水水源可以是全厂工业水、工业废水处理回用水，也可以用海水淡化一级反渗透出水。两台工艺水泵，一台运行，一台备用，每台泵的容量按照不小于两台炉满负荷工况下的工艺水最大用水量的100%进行配置。三台除雾器冲洗水泵，两台运行，一台备用，每台泵的容量按照不小于一台炉满负荷工况下的除雾器冲洗水最大用水量的100%进行配置。现在很多电厂脱硫系统设备冷却水使用电厂辅助设备冷却水，从机组引风机附近的冷却水管引接，回水全部返回该辅助设备冷却水系统的回水管。
3烟气脱硫脱硝技术与节能环保的探究
不断深入的工业化进程，加速了生态环境的恶化，工业污染所带来的环境污染矛盾也日益突出，而这些问题也成为我国经济发展的绊脚石。随着社会的宣传以及政策法规的颁布，人们开始重视环境保护。火电厂如何实现最有效的烟气处理，已然成为技术发展中的难题。全世界范围内对烟气脱硫脱硝技术展开了空前未有的研究，而我国近年来更是加大了各方面的投入，进而加速烟气脱硫脱硝技术研发方面的进度。重要的是如何降低脱硫脱硝技术成本并能提高资源的利用率，以实现资源利用的可持续发展，这已成为目前脱硫脱硝技术研究的主要方向。当前，在火电厂使用烟气脱硫脱硝技术过程中，充分彰显节能环保的主题。企业在发电完成后有效利用发电过程中产生的副产品，避免副产品的二次污染，实现资源的回收，提高资源利用率从而达到现有节能环保的目标。通过对副产品的研究分析与应用，在一定程度上让烟气脱硫脱硝技术水平与效果都得到了巨大的提升。由此可见，对副产品应用的研究很大程度上关系着现有烟气脱硫脱硝化技术的发展水平。该技术最基本是能够实现火电厂烟气的脱硫脱硝的需要，其次在火电厂发电后充分利用剩余的各种资源，保护了环境，使企业达到国家节能减排的标准要求，实现经济效益与环境效益的统一，响应了国家可持续发展的号召。该技术对企业对社会对国家均具有重大深远的意义。
结语
基于我国现有的能源结构，未来很长一段时间煤炭仍将是我国的主要能源，煤炭燃烧过程中烟气SO2脱除技术仍有较大需求。现有的烟气脱硫技术经过长时间发展已取得较大的进步，形成了氧化烟气脱硫、化合烟气脱硫以及复分解法等几类技术，各类技术在工业上也有较为广泛的应用。但每种技术都有一定的局限，因此在选用脱硫技术时，要权衡利弊，从技术可行性，安全性及经济性等多个角度进行分析，从而找到合适的脱硫技术。以实现经济与环境和谐发展。未来，随着环境监管的日益严格，污染物排放标准的明显提升，现有的SO2控制技术将无法满足要求，亟待开发一些新型、高效、无二次污染的新技术。电子束辐照法、脉冲电晕等离子体技术、离子液体萃取脱除SO2法等新型技术未来将有广泛的应用前景。
参考文献:
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论文作者:闫鹏飞
论文发表刊物:《电力设备》2019年第15期
论文发表时间:2019/12/2
标签：烟气论文; 技术论文; 海水论文; 活性炭论文; 硫酸论文; 等离子体论文; 火电厂论文; 《电力设备》2019年第15期论文;