摘要：在燃煤电厂化石燃料使用的过程中，会产生大量的二氧化硫和氮氧化物，前者会导致酸雨形成，而后者则会造成光化学烟雾，不仅会严重的影响人类的生存环境，更对给人类的生产、生活甚至是经济的发展带来巨大的损失。因此采取先进有效的环保技术和措施，降低燃煤电厂烟气排放是目前的重中之重。
关键词：燃煤电厂；脱硫脱硝技术；发展
引言
随着电厂设备技术的迅速发展以及人们对空气质量的迫切需求，污染问题逐渐受到了重视，电厂中使用的大量化石燃料是导致污染问题的一个重要因素。燃煤电厂锅炉烟道中排放出大量的氮氧化合物与SO2，对生态环境产生了严重的破坏作用，是形成酸雨的主要原因，促进工业发展的同时也造成了巨大的经济损失。因此，如何不断采用新技术既能保障电力工业的发展又能减少燃煤电厂锅炉大量的排放氮氧化合物与SO2成为我们不懈的努力方向。
一、烟气脱硫脱硝技术分析
1.1脱硫技术
脱硫技术处理分燃烧前、燃烧中及燃烧后。燃烧前的脱硫方法，主要是采用物理性脱硫，此方法主要是针对煤炭中含有的矿物硫成分，利用其带磁特性，减少煤炭中硫元素的含量；而燃烧中脱硫方法，又称其为“炉内脱硫”，主要是利用化学反应进行。锅炉中燃煤在高温燃烧过程中，可添加固硫剂成分如碳酸类化合物，与煤炭燃烧中的含硫化合物发生反应，生成固体硫酸盐，随炉内残渣排出。而燃烧后的脱硫技术，简称为FGD，是防止SO2排放到空气中的最后一道防线。其主要有湿法、半干法及干法脱硫这三种形式，湿法脱硫选取强碱性溶液作为SO2的吸收皿，并以石膏（主要是CaCO3成分）辅助，实现对SO2的强力吸收。这种方法也是目前燃煤电厂采用最多的，可大量吸收SO2，尤其适合低、中、高硫煤；半干法脱硫，使用碱性粉末，在高温蒸发的水分环境下，反应生成固态干粉。其主要采用喷雾干燥法（又称SDA）和吸着剂喷射法，虽说效果不如湿法脱硫，但其设备管理简单、运行维护较容易；而所谓的干法脱硫，即是选取颗粒状或粉状等固态吸收剂，利用催化反应或是在高温高压下分解成电子等方式减少SO2。
1.2脱硝技术
脱硝技术实现可从燃烧中降低NOx的生成及燃烧后对NOx处理出发。若减少NOx的生成，可通过减少锅炉内氧气的密度，缩短煤气在高温环境中的时间方法；而对NOx的处理，与脱硫类似，可通过喷射粉末吸附、溶液内反应、催化还原等方法，另其还可使用电子束处理。吸附粉末可选择具有良好吸附性的活性炭，并与NH3组合使用；溶液内反应与SO2类似，选择强碱性溶液；另由于N这种元素的化合价有多种，可通过催还原剂对NOx处理，使其变为无公害的N2。电子束处理，即利用电子束光照射NOx气体，得到具有强氧化性的OH基、氧原子等，对NOx氧化，生成硝酸，然后与NH3反应，生成无污染的硝酸盐。
1.3烟气脱硫脱硝技术--SCR
SCR（SelectiveCatalyticReduction）即为选择性催化还原技术，近几年来发展较快，在西欧和日本得到了广泛的应用，目前氨催化还原法是应用得最多的技术。它没有副产物，不形成二次污染，装置结构简单，并且脱除效率高（可达90%以上），运行可靠，便于维护等优点。选择性是指在催化剂的作用和在氧气存在条件下，NH3优先和NOx发生还原脱除反应，生成氮气和水，而不和烟气中的氧进行氧化反应，其主要反应式为：
在没有催化剂的情况下，上述化学反应只是在很窄的温度范围内（980℃左右）进行，采用催化剂时其反应温度可控制在300-400℃下进行，相当于锅炉省煤器与空气预热器之间的烟气温度，上述反应为放热反应，由于NOx在烟气中的浓度较低，故反应引起催化剂温度的升高可以忽略。下图是SCR法烟气脱硝工艺流程示意图：
SCR脱硝系统主要由SCR催化反应器、氨气注入系统、烟气旁路系统、氨的储存和制备系统等组成。SCR催化反应器的布置方式，目前国内外一般采用高尘布置方式，即布置在省煤器和空预器之间的高温烟道内。在该位置，烟气温度能够达到反应的最佳温度。因此本期工程脱硝装置拟采用高尘布置方式。
烟气在锅炉省煤器出口处被平均分为两路，每路烟气并行进入一个垂直布置的SCR反应器里，即每台锅炉配有二个反应器，烟气经过均流器后进入催化剂层。在烟气进入催化剂层前设有氨气注入系统，烟气与氨气充分混合后进行催化剂反应，脱去NOX。反应后的烟气进入空预器、电除尘器、引风机和脱硫装置后，排入烟囱。SCR反应器布置在空预器上方。
二、燃煤电厂锅炉烟气脱硫脱硝技术的发展趋势
通过工业中对烟气脱硫脱硝技术的研究与实践，可以看出，脱硫装置中还存在着不少弊端，投资相对较高的同时使设备堵塞、腐蚀、泄露的情况并没有得到解决，英国一家公司研发出喷雾干燥法以来，中国通过引进先进的设备及技术手段，使燃煤电厂锅炉烟气脱硫脱硝技术尽量的减小了弊端。此技术减少了设备的占地空间、运行费用大大降低、消除了堵塞的现象、减缓了对设备的腐蚀，但对于此项技术还未在国内得到广泛应用。对于我国工业生产中，目前应用较广泛的是电子束照射法，该项技术属于同时脱硫脱硝技术，该方法工艺简单且同时脱硫脱硝，但在此工艺中，自控的要求较高。因此，成为我国目前脱硫脱硝技术的重点研究对象。对于工业化的现状，国内外主要将研究目标转向了在燃煤电厂锅炉烟气中进行同时脱硫脱硝技术，将这方面的技术主要运用于干法上，在研究的过程中，研究人员应该通过对同时脱硫脱硝技术原理的分析、了解，同时加强湿法与干法的研究，为工业生产中减少投资风险以及不必要的浪费。应该结合我国的国情，研发应用广泛且高效易操作的脱硫脱硝技术。
三、结语
燃煤电厂脱硫脱硝技术是一项涉及多个学科领域的综合性技术,为了减少燃煤排放烟气中硫氧化物和氮氧化物对大气的污染,一方面要改进燃烧技术抑制其生成；另一方面要加强对排烟中硫氧化物和氮氧化物的烟气净化治理。目前,烟气脱硫脱硝技术是控制烟气中的二氧化硫和氮氧化物,是最为有效的途径,特别是电子束法、脉冲等离子体法等应用更是极大推动了烟气净化治理的进程。虽然这些方法的优点很多,但并不完善,且还处于推广阶段。因此,研发新型脱硫脱硝技术与设备,不断完善应用现有技术,开发更经济的、更有效的、更低廉的烟气脱硫脱硝技术是科研人员工作的方向。
参考文献：
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[2]巩梦丹.燃煤电厂锅炉烟气脱硫脱硝技术及展望[A].中国能源学会.2012电站锅炉优化运行与环保技术研讨会论文集[C].中国能源学会:,2012:7
论文作者:张永胜
论文发表刊物:《防护工程》2018年第2期
论文发表时间:2018/5/29
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