燃煤火电厂烟气脱硫脱硝工艺与技术应用研究

张书峰

【摘 要】火电厂释放的烟气中含有大量的二氧化硫以及氮氧化物，两种物质都能够对生态环境以及水文地质造成严重的破坏作用，且近年来影响不断加大，因此需要加大研究，以保护环境。本文针对当前国内的典型火电厂脱硫脱硝一体化技术和工艺流程进行了重点阐述，旨在更好地推动我国火电厂脱硫脱硝一体化技术的可持续发展。

【关键词】火电厂；烟气；脱硫脱硝工艺

在今后相当长的时期内，我国以煤为主的能源供应与消耗格局不会改变。因此，燃煤火电厂及相关行业仍然是我国硫氧化物和氮氧化物的主要排放源。其中，火电厂的烟尘、二氧化硫、氮氧化物的排放量均列所在固定源之首[1]。如果不加控制，我国未来的酸雨污染可能将由硫酸型向硫酸/硝酸复合型发展，烟气脱硫脱硝的任务十分紧迫。

一、火电厂烟气脱硫技术与脱硝技术的概述

中国是一个能源大国，资源主要以煤炭为主，发电厂也以火力发电为主，火电厂排放的粉尘、SO2和NOx，会造成严重的环境污染。大气中SO2和NOx的沉降有干式和湿式两种。在干式沉降中，附着在颗粒物上的SO2和NOx，经转化后生成的硫酸或硝酸盐借重力作用回到地面、水域、植被表面和建筑物上。其中细微粒子可能经呼吸道、皮肤进入人体。湿式沉降就是通常所说的酸雨。所以SO2和NOx是空气质量恶化、酸雨危害日益严重的主要原因之一。

（一）烟气脱硫技术分析

通过烟气脱硫技术的应用能够有效的降低烟气中二氧化硫的含量，比较常见的烟气脱硫方法包括干法脱硫、湿法脱硫等。其中干法脱硫是通过催化剂以及吸收剂的使用实现烟气中二氧化硫的祛除[2]。采用不同的催化剂以及吸收剂取得的效果也有所差别，应用比较广泛的吸收剂种类为有氧化物以及活性炭。干法脱硫虽然效率可观，但是由于吸收剂无法循环使用，因此成本较高。湿法脱硫法与干法脱硫法最大的区别就是所使用的吸收剂是也液态的。应用比较广泛的湿法脱硫工艺包括是石灰石/石灰-石膏以及海水脱硫。目前，我国大多数发电厂采用的烟气脱硫方法都是湿法脱硫，因为该技术的成本投入较低，且能够进行循环利用，但是该技术所需的设备成本却相对较高。

一段时间以来，国内很多研究人员都致力于解决上述烟气脱硫法中存在的缺陷，并探索出了许多更加高效实用的脱硫工艺。例如，祁贵生等人通过尿素脱硫工艺和超重力技术的有效融合极大的提升了烟气脱硫的效果，同时通过工艺的融合实现了成本的降低以及设备体积的减小。

（二）烟气脱硝技术分析

烟气脱硝技术主要是通过还原剂的使用将烟气中的氮氧化物转化成氮气，从而实现烟气脱硝。当前阶段，我国的烟气脱硝技术仍旧处于发展阶段，完善性较差，因此，在烟气脱硝处理中大多使用的是从国外引进的技术。比较常见的烟气脱硝方法包括催化还原法、选择性催化还原法以及联合法。目前，世界上最完善的烟气脱硝技术是选择性催化还原法，主要是通过NH3将烟气中的氮氧化物还原成氮气和水[3]。

二、燃煤火电厂烟气脱硫脱硝一体化工艺与技术应用

（一）同时脱硫脱硝一体化工艺与技术应用

通过将新型硫氧化物及氮氧化物进行联合的脱除技术就是同时脱硫脱硝一体化技术当中的一种，而其实际的应用范围就是整个系统。然而，因为该技术始终处于探索与研发的阶段，所以，其中有很多技術并不成熟，也并未广泛应用于火电厂的烟气脱硫脱硝当中。同时脱硫脱硝一体化技术主要包括了煤炭实际燃烧过程中对烟气进行脱硫脱硝以及煤炭燃烧之后对烟气进行脱硫脱硝。现阶段，后者被广泛应用在工业领域，而具体的工艺流程则被划分成干法与湿法。

（二）干式同时脱硫脱硝一体化工艺与技术应用

在火电厂烟气脱硫脱硝方面，高能辐射法是干式同时脱硫脱硝一体化技术中的重点，而具体的工艺流程主要有电子束照射法与脉冲电晕等离子体法。所谓的电子束照射法，其具体的使用原理就是利用电子加速器，以其产生的高能量等离子体，对烟气当中的氮氧化物及硫氧化物予以氧化，进而生成液态硫酸与硝酸，并且被导入胺溶液当中实现中和而产生硫酸铵与硝酸铵，将剩余烟气利用烟囱排入大气当中。而脉冲电晕等离子体的方法和上述方法的原理具有一定的相似性，唯一的不同之处就是使用高压脉冲电源来代替电子束[4]。

目前阶段，在工业化进程中，电子束照射法的应用最为广泛，而且在实践过程中也取得了理想的效果，在实际的使用过程中并不会产生废水或者是废渣，具有一定的节能环保特点，并且对副产品能够循环利用，一定程度上提高了经济效益。在干式同时脱硫脱硝一体化技术当中，LILAC法也十分常见，源于国外。其主要的原理就是将石灰-飞灰化合物当作硫氧化物与氮氧化物的吸收剂，因为其活性很强，所以，能够同时脱硫脱硝。这种方法在实际运用的过程中，所使用的设备简单，而且不会排放废水，但是，其脱硫脱硝的效率比较低，为此，只有使用过量吸收剂才能够提高脱除率，一定程度上增加了实际的运行成本。尿素净化烟气法。该处理方法的主要工艺流程就是将pH值在5-9范围内的吸收液添加到设备当中。因为二氧化硫与氮氧化物脱除率不会受到烟气二氧化硫与氮氧化物浓度的影响，所以，在完成处理以后，尾气能够实现直接排放。而烟气在脱硫脱硝之后，吸收液还可以回收硫酸铵。然而，这种处理方法实际处理的烟气量并不大，所以，很难达到工业的应用标准[5]。

（三）湿式同时脱硫脱硝一体化工艺与技术应用

氯酸氧化法在使用的过程中，其主要的工艺原理就是将氯酸当作强氧化剂，将二氧化硫与氮氧化物进行氧化，进而利用同一套设备来实现烟气的同时脱硫脱硝。而通过碱式吸收塔以及氧化吸收塔工艺处理，使得烟气的脱硫脱硝效率不断提高，进而使得其中所含有的有毒微量金属元素被脱除。WSA-SNOx这种方法的工艺原理就是利用SCR反应器，受强催化剂的作用，使氮氧化物还原成氮气，并且把烟气导入改制器当中，通过催化剂的作用，实现二氧化硫氧化，形成三氧化硫。而后在冷凝器当中凝结，加入水进行混合而形成硫酸。使用这一方法进行脱硫脱硝，只会对氨气进行消耗，而不存在其他消耗，所以，也不会出现二次污染或者是废水废气，十分安全，具有较高的脱硫脱硝效率[6]。

三、结论

烟气的处理已经上升到世界各国面临的主要问题之一，其造成的生态环境污染对于人类赖以生存的家园以及生态环境具有严重的破坏作用。为此，为了有效提升对于烟气中二氧化硫以及氮氧化物的治理能力，我国逐渐从单一的脱硝脱硫设备发展成了联合一体化的脱硫脱硝装置，其在烟气的脱硫脱硝中凸显出了高效便利的显著优势。在进行脱氧脱硝的实验流程当中总结出了新型反应器可以对反应之后的尾气进行加热处理，从而显著提高能源的利用效果，同时还可以发挥脱硫脱硝的效果。催化剂的制备也有众多方式与途径，其中浸渍沉淀法是较为理想的催化剂制备方法之一，同时使用碱吸收方案可以有效地发挥脱硫脱硝效果，效率显著高于水吸收方案。

【参考文献】

[1] 李骏. 燃煤火电厂脱硫脱硝技术发展分析[J]. 民营科技，2017，23（10）：35-36.

[2] 井泉源. 火电厂烟气脱硫脱硝技术应用与节能环保[J]. 民营科技，2017，35（10）：38.

[3] 熊祥林. 火电厂烟气脱硫脱硝一体化工艺设计与研究[J]. 中小企业管理与科技（中旬刊），2017，18（07）：121-122.

[4] 李子祥. 氨法烟气脱硫脱硝一体化工艺的研究进展[J]. 山东工业技术，2017，25（14）：47-48.

[5] 谢国庆. 火电厂烟气脱硫脱硝尾液生物处理技术浅析[J]. 化工设计通讯，2017，23（03）：200-202.

[6] 刘文杰. 火电厂烟气脱硫脱硝技术应用与节能环保[J]. 中小企业管理与科技（上旬刊），2017，12（01）：179-180.