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        燃煤電廠煙氣脫硫脫硝技術(shù)發(fā)展應(yīng)用淺析

        2017-12-01 10:42:47沈陽信成環(huán)境技術(shù)有限公司劉春宇
        電力設(shè)備管理 2017年10期
        關(guān)鍵詞:燃煤電廠煙氣

        沈陽信成環(huán)境技術(shù)有限公司 劉春宇

        燃煤電廠煙氣脫硫脫硝技術(shù)發(fā)展應(yīng)用淺析

        沈陽信成環(huán)境技術(shù)有限公司 劉春宇

        隨著國家對(duì)燃煤煙氣排放標(biāo)準(zhǔn)的不斷提升和對(duì)環(huán)境保護(hù)工作不斷加強(qiáng),加強(qiáng)煙氣脫硫脫硝工作勢在必行。本文對(duì)燃煤煙氣脫硫脫硝技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行了分析,并對(duì)其未來的發(fā)展趨勢進(jìn)行了探討,對(duì)我國燃煤脫硫脫硝工藝的應(yīng)用和發(fā)展可起到一定借鑒作用。

        燃煤煙氣;脫硫脫硝技術(shù);發(fā)展現(xiàn)狀;發(fā)展趨勢

        1 引言

        隨著我國工業(yè)生產(chǎn)水平的不斷提升,國民經(jīng)濟(jì)在過去幾十年來一直維持著高速增長的態(tài)勢,這有力地推動(dòng)了我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和進(jìn)步,但工業(yè)生產(chǎn)過程中制造的污染物也相繼增多,進(jìn)而給自然環(huán)境帶來了嚴(yán)重危害。煤炭作為我國社會(huì)生產(chǎn)和生活中所廣泛使用的一種礦石能源,其燃燒使用過程中會(huì)排放一定的污染物,而在這些污染排放物中,SO2和NOx是對(duì)環(huán)境和人體健康危害最大的兩種有毒氣體,同時(shí)也是導(dǎo)致酸雨、光化學(xué)煙霧等很多環(huán)境問題的元兇之一。為了保證經(jīng)濟(jì)社會(huì)可以獲得持續(xù)發(fā)展的動(dòng)力,我國近年來加強(qiáng)了對(duì)環(huán)境保護(hù)工作的重視,而且頒布的環(huán)境法規(guī)對(duì)燃煤煙氣的排放標(biāo)準(zhǔn)也在不斷提升。在這種情況下,加強(qiáng)對(duì)燃煤脫硫脫硝技術(shù)的研究和應(yīng)用成為了我們當(dāng)前迫切需要解決的問題之一。本文正是基于這一立場,對(duì)燃煤煙氣脫硫脫硝技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行了分析,并對(duì)其未來的發(fā)展趨勢進(jìn)行了探討,希望對(duì)我國的燃煤脫硫脫硝工藝的應(yīng)用和發(fā)展工作能夠有所借鑒。

        2 燃煤煙氣的危害分析

        燃煤電廠在進(jìn)行發(fā)電的過程中會(huì)耗費(fèi)大量的煤炭,而煤炭燃燒就會(huì)產(chǎn)生煙氣,這些煙氣中包含了大量的CO、CO2、SO2和NOx等有害氣體,如果將其直接排放到大氣環(huán)境中,那么必將造成嚴(yán)重的環(huán)境危害,進(jìn)而給人類的生存和發(fā)展也產(chǎn)生諸多不利影響?,F(xiàn)實(shí)中,雖然不同的燃煤電廠所使用的設(shè)備、工藝和煤炭種類存在差異,所以排放煙氣的量及其有害成分含量也不一定相同,但由于燃煤電廠的額定蒸發(fā)量大的緣故,所以相較于其他工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域,燃煤電廠排放的煙氣總量還是明顯較高。燃煤煙氣一般會(huì)攜帶大量的熱,進(jìn)而就會(huì)造成附近環(huán)境的溫度升高,而這就會(huì)給處于該環(huán)境中的人的生活和工作造成不利影響。雖然一些電廠為了降低煙氣高溫給人帶來的直接危害,采用了高煙囪排煙的方式,但這種方式又在一定程度上加大了煙氣的擴(kuò)散范圍和傳輸距離,從長遠(yuǎn)來看反而會(huì)增加危害程度。另外,燃煤電廠排放的煙氣中含有較多有毒成分,這些成分會(huì)對(duì)自然環(huán)境和人類的身體健康造成不利影響,同時(shí)煙塵飄落還會(huì)造導(dǎo)致農(nóng)作物產(chǎn)量下降,煙氣中的SO2還會(huì)腐蝕建筑物,而這些都會(huì)給人類的正常生活造成嚴(yán)重困擾,必須引起充分的重視。

        3 燃煤煙氣脫硫技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

        3.1 氨法脫硫

        氨法脫硫(如圖1所示)是利用氨水來吸收煙氣中的SO2,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)煙氣的凈化作用。這種脫硫技術(shù)屬于典型的濕法脫硫技術(shù),具有脫硫率高、能耗低、反應(yīng)速率快、吸收劑利用率高等優(yōu)點(diǎn)。同時(shí),采用該方法時(shí)產(chǎn)生的副產(chǎn)品還可以作為農(nóng)用肥料,進(jìn)而達(dá)到節(jié)能環(huán)保的效果。與其他脫硫技術(shù)相比,氨法脫硫是一種比較適合我國國情的脫硫技術(shù),但其在使用過程中可能會(huì)出現(xiàn)氨逃逸的問題,進(jìn)而產(chǎn)生新的環(huán)境污染問題。另外,采用這種方法時(shí)產(chǎn)生的副產(chǎn)品(NH4)2SO4受市場價(jià)格波動(dòng)的影響較大,而且將其作為肥料也會(huì)受到季節(jié)的影響,所以技術(shù)的經(jīng)濟(jì)性也會(huì)隨之發(fā)生波動(dòng)。

        3.2 石灰石/石灰-石膏法

        在濕法脫硫技術(shù)中,石灰石/石灰-石膏法是最具有代表性的一種工藝。與其他脫硫技術(shù)相比,該技術(shù)具有成熟度高、實(shí)現(xiàn)簡單以及脫硫率高等優(yōu)勢,但這種方法的缺陷也很明顯,技術(shù)的投資應(yīng)用成本較高,同時(shí)耗水量也較大,如果對(duì)水沒有進(jìn)行妥善的再處理,那么就可能造成二次污染問題。尤其是當(dāng)采用鈣基脫硫劑來吸收SO2時(shí),產(chǎn)生的硫酸鈣和亞硫酸鈣因?yàn)槿芙舛容^小的緣故,極易在脫硫塔和管道內(nèi)結(jié)垢,進(jìn)而對(duì)管道造成阻塞。為了解決這一問題,現(xiàn)在發(fā)展出了一種用石灰石漿清洗燃燒廢氣的脫硫技術(shù)。這種方法的特征是在分離工序中采用了可以使?jié){液分離成上溢流和下溢流的分離器,從而可以使石膏粒子從石灰石粒子中被有效分離出來。

        3.3 其他煙氣脫硫技術(shù)

        除了上述介紹的兩種主流脫硫工藝之外,目前還存在一些其他脫硫技術(shù)被應(yīng)用于燃煤煙氣的脫硫處理中,比如天然海水脫硫技術(shù)等。

        4 燃煤煙氣脫硝技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

        4.1 SCR脫硝技術(shù)

        SCR脫硝技術(shù)最早誕生于美國,但是卻由日本發(fā)揚(yáng)光大,也是目前應(yīng)用最為廣泛的一種脫硝工藝,該方法的脫硝率可以達(dá)到90%。SCR脫硝技術(shù)利用還原劑和煙氣中的NOx在催化劑和一定條件下產(chǎn)生反應(yīng),進(jìn)而生成NH3和H2O等無污染或低污染物質(zhì)。該技術(shù)具有成熟度高且應(yīng)用簡便的優(yōu)勢,缺點(diǎn)是技術(shù)的投資和應(yīng)用成本較高。目前燃煤電廠中所廣泛使用的SCR反應(yīng)器通常都安裝在省煤器和空預(yù)器之間,這主要是因?yàn)樵撐恢脤儆诟叻蹓m高溫布置,利于SCR脫硝反應(yīng)的進(jìn)行,同時(shí)將氨噴射于省煤器和SCR反應(yīng)器之間的煙道位置,也利于其和煙氣混合后與NOx發(fā)生進(jìn)一步的反應(yīng),進(jìn)而使脫硝效果達(dá)到更優(yōu)。

        4.2 其他煙氣脫硝技術(shù)

        NOx是一種對(duì)自然環(huán)境危害很大的物質(zhì),更是造成酸雨、光化學(xué)煙霧等環(huán)境問題的元兇之一。目前我國將脫硝技術(shù)分為了以下三類:第一,燃燒前脫硝技術(shù)。該類技術(shù)主要包括加氫脫硝和洗選,其主要實(shí)現(xiàn)原理是對(duì)煤進(jìn)行脫硝處理,這種方式的應(yīng)用成本較高,而且實(shí)現(xiàn)困難,在實(shí)際工程中應(yīng)用較少;第二,燃燒中脫硝技術(shù)。該類技術(shù)主要指低氮燃燒技術(shù);第三,燃燒后脫硝技術(shù)。該類技術(shù)也是目前實(shí)際應(yīng)用最為廣泛的脫硝技術(shù),主要包括SCR脫硝技術(shù)、SNCR脫硝技術(shù)、活性炭吸附等等。

        圖1 氨法脫硫系統(tǒng)的工藝流程圖

        5 脫硫脫硝一體化技術(shù)使用以及發(fā)展趨勢

        在燃煤電站中,需要對(duì)鍋爐燃燒中產(chǎn)生的SO2和NOx含量都進(jìn)行控制,如果分別安裝兩套工藝系統(tǒng),那么不僅會(huì)占用較大的空間,而且還會(huì)增大投資成本。而將脫硫脫硝技術(shù)進(jìn)行集成應(yīng)用,則不僅可以節(jié)省空間,而且還能減少技術(shù)的投資和應(yīng)用成本,同時(shí)增加脫硫脫硝的工作效率。鑒于此,脫硫脫硝一體化技術(shù)已經(jīng)逐漸成為了未來發(fā)展的趨勢之一?,F(xiàn)實(shí)中,脫硫脫硝一體化技術(shù)主要包括聯(lián)合脫硫脫硝工藝和同時(shí)脫硫脫硝工藝這兩類,下面將對(duì)這兩類技術(shù)及其利用方式進(jìn)行詳細(xì)討論。

        5.1 聯(lián)合脫硫脫硝工藝方式及其利用

        聯(lián)合脫硫脫硝技術(shù)是將脫硫和脫硝兩種工藝結(jié)合在一起使用的技術(shù)手段。根據(jù)現(xiàn)有的統(tǒng)計(jì)資料顯示,聯(lián)合脫硫脫硝技術(shù)大約發(fā)展出了60多種,而其中具有代表性且應(yīng)用價(jià)值較大的技術(shù)主要包括以下三種:第一,SNOX法。SNOX法具有較高的脫硫率和脫硝率,其使用中必須用到NH3。這種方法的優(yōu)勢在于運(yùn)行使用和維護(hù)成本較低,而且脫硫脫硝效果較好,幾乎適用于所有的鍋爐設(shè)備,但同時(shí)也存在著能耗較高的缺陷,主要被應(yīng)用于排放標(biāo)準(zhǔn)較嚴(yán)格的場合。第二,煙氣脫硫脫硝一體化工藝。該方法先用NH3將NOx轉(zhuǎn)化成N2和H2O,而煙氣通過脫硫并與石灰發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成石膏,再經(jīng)由分離提取到粉煤灰以便二次使用。第三,活性炭脫硫脫硝的方式。這種方法的工作原理與活性炭液化床的吸附原理相似,具有廣闊的應(yīng)用前景。

        5.2 同時(shí)脫硫脫硝方式及其利用

        同時(shí)脫硫脫硝的方法是將脫硫和脫硝兩個(gè)反應(yīng)集成在一步中實(shí)現(xiàn),這樣的工作效率最高。同時(shí)脫硫脫硝方法主要包括以下兩類:第一,干法同時(shí)脫硫脫硝的方式。目前我國正在廣泛推廣應(yīng)用的噴霧干燥法就是這種方式中的一種,它可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)脫硫和脫硝處理,而且其得到的副產(chǎn)品還能被作為二次利用的化肥使用,具有良好的經(jīng)濟(jì)性。第二,濕法同時(shí)脫硫脫硝的方式。這種方法的代表技術(shù)是氯酸氧化法,其主要包括吸附塔和堿式吸附塔兩方面,目前對(duì)這種方法的研究還處于不斷開發(fā)和優(yōu)化完善的階段。

        6 結(jié)束語

        隨著我國對(duì)燃煤煙氣有毒成分排放標(biāo)準(zhǔn)的不斷提升和社會(huì)對(duì)環(huán)境保護(hù)工作的不斷加強(qiáng),加強(qiáng)煙氣脫硫脫硝工作勢在必行。因此在日后的工作中,我們必須對(duì)煙氣脫硫脫硝技術(shù)不斷加強(qiáng)研究、應(yīng)用和創(chuàng)新,積極探索出更有效、節(jié)能、低廉的煙氣脫硫脫硝技術(shù)。

        [1]陸生寬.燃煤煙氣脫硫脫硝技術(shù)的發(fā)展趨勢[J].商品與質(zhì)量,2016,(2):212-213

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