低碳经济中的燃煤电厂脱硫脱硝除尘工艺发展

王国奎(神华国能山东建设集团有限公司，山东 济南 250000)

0 引言

煤炭资源是工业经济时代的主要能源类型，所以煤炭资源对国家经济的增长具有显著的保障与推动作用。由于社会经济的不断发展，必然会提升对煤炭资源的需求量，尤其是在燃煤电厂的生产中，煤炭资源更是关键性的能源保障。但是，燃煤电厂在生产的过程中会产生大量的有害物质，这些有害物质不仅会破坏生态环境，还会直接威胁人们的身体健康。所以，落实燃煤电厂脱硫脱硝除尘技术的相关研究迫在眉睫。

1 燃煤电厂脱硫脱硝除尘工艺的主要作用

1.1 科学降低煤炭电厂的能源消耗量

由于燃煤电厂本身属于高碳能原消耗型的企业，所以在燃煤电厂的正常生产过程中必将会消耗大量的煤炭资源[1]。而将脱硫脱硝除尘工艺科学应用在煤炭电厂的生产过程中，能保障燃煤电厂生产过程中的煤炭资源总消耗量得到科学降低，为燃煤电厂清洁高效生产目标的实现提供有力的推动作用。

1.2 保障低碳环保生产目标的顺利实现

烟尘，NOx以及SO2等物质是燃煤电厂的主要排放物，这些排放物不仅会对大气环境造成严重的污染与破坏，还会加速酸雨问题，光化学烟雾问题的发生，在破坏生态环境的同时给人们的身体健康带来严重的威胁。应用脱硫脱硝除尘工艺，能显著改善燃煤电厂生产环节中的环境污染问题，保障低碳环保生产目标的顺利实现[2]。

2 燃煤电厂脱硫脱硝除尘工艺在低碳经济环境下的发展分析

2.1 单纯脱硫技术

针对脱硫技术体系的构成而言，能充分满足燃煤电厂脱硫生产要求的工艺有两大类，一类为湿法脱硫工艺，另一类为干法脱硫工艺。

(1)湿法脱硫工艺，其中最典型的代表为石灰石/石灰-石膏湿法脱硫技术，该工艺的具体脱硫流程主要表现为以下几点：首先，在燃煤电厂的含硫产物中放置石灰石粉(CaCO3)，以此作为吸收剂，从而实现脱硫目标；其次，将适量的水加入到干燥的石灰石粉剂之中，由此将石灰粉状态转变为浆液状态，在此环节，空气中的CO2、H2O会同CaCO3发生化学反应而形成Ca(HCO3)2。当Ca(HCO3)2进入燃煤电厂的吸收区与氧化区时，则会同吸收区与氧化区中酸性条件的H+出现明显的中和反应，并利用科学的方式对H+进行去除，从而便能获得H2O、CO2以及钙离子。当钙离子为游离状态时，则会充分结合燃煤电厂生产环节中存在的氯离子，从而形成氯化钙；而其他部分的钙离子则会同硫酸氢根离子，以及阴性的氟离子发生化学反应而形成硫酸氢钙与氟化钙；最后剩余的钙离子则会同亚硫酸根离子发生化学反应而形成硫酸钙[3]。当硫酸氢钙与O2发生结合而获得氢离子、钙离子以及硫酸根离子，由此便能达到脱硫的根本目标。

(2)干法脱硫工艺，其实是通过对湿法脱硫工艺进行优化与调整而衍生的技术，具有较强的环保性。干法脱硫工艺的实质是对湿法脱硫工艺中的细颗粒物浓度变化情况开展科学的优化处理。本文以吸附烟气脱硫法为例对干法脱硫工艺在燃煤电厂的具体应用流程进行分析：首先，将适量的CaCO3喷射在燃煤电厂生产设备的炉膛内，在高温环境的影响下，炉膛内的CaCO3则会出现分解反应而形成氧化钙。氧化钙同燃煤电厂生产过程产生的烟气中的SO2发生化学反应而形成CaSO4。在此条件下利用活性炭开展吸附处理实现SO2转换为H2SO4和硫酸氨，最终实现脱硫的根本目标。干法脱硫工艺同其他脱硫工艺相比，虽然脱硫过程较为复杂，成本投入高，且实际脱硫效率明显低于其他脱硫工艺，但是该类型的脱硫工艺在脱硫生产中的能耗较低，能更好地契合低碳生产的相关要求，整个脱硫过程中不会涉及到污水处理问题和污酸处理问题。

2.2 单纯脱硝技术

单纯脱硝技术是燃煤电厂针对NOx污染物的初期处理技术。单纯脱硝技术常用的方法主要有两种，即燃烧法与催化还原法[4]。

(1)燃烧法：燃烧方法，燃烧时的温度，O2的具体浓度等因素直接决定着燃煤电厂生产中NOx的生成量。所以，燃煤电厂要在保障O2浓度得到合理控制的条件下对燃烧的温度进行科学调整，在此基础上对二段燃烧法进行科学引入，由此才能确保NOx的排放量能够得到有效的控制与减少。

(2)催化还原法：催化还原法简称SNCR，是干法脱硝技术中的典型代表。实际原理为：将适量的NH3、CO(NH2)2添加到燃煤电厂中生产NOx的工艺环节，保障NH3能够在含氧条件下同NO发生还原反应而生成H2O与N2。另外，在氧气条件下CO(NH2)2能同NO发生还原反应而生成二氧化碳产物，水以及N2。该类型的脱硝工艺具有效率高，能耗少，成本低，脱硝效果好等特点，所以在燃煤电厂的脱硝工艺中具有较高的应用频率。

2.3 单纯除尘技术

(1)静电除尘技术：除尘标准为有效捕获范围大于6 Lm，虽然该类型的除尘技术具有整体成本投入高的特点，但是除尘效果显著，所以实际应用频率也较高。

(2)颗粒除尘技术：将颗粒过滤器应用在燃煤电厂的生产环节，对烟尘颗粒的有效捕获范围能扩大至10 Lm左右。所以，该技术在有效捕获范围方面明显大于静电除尘技术，并且实际除尘效果也优于静电除尘技术。但是由于燃煤电厂生产环境的温度较高，所以高温条件极易导致颗粒过滤设备出现局部堵塞的现象，从而对除尘效率产生不同程度的影响。

(3)陶瓷过滤技术：陶瓷过滤技术主要是以纤维带式或蜂房式的陶瓷材料为主要过滤装置，所以在燃煤电厂的烟尘排放量控制方面具有理想的效果。主要原因是陶瓷材料自身耐高温的性能较强，即便是在燃煤电厂的高温生产环境中也能获得理想的长效除尘效果，并且该技术的后期维护成本明显低于其他除尘技术，所以陶瓷过滤技术受到了广泛的推广与应用。

2.4 脱硫脱硝技术

由于单纯性的脱硝技术具有一定的应用局限，所以脱硝脱硝技术在燃煤电厂的应用频率更高。在目前燃煤电厂的脱硫脱硝处理中，应用频率最高的技术为干式脱硫脱硝工艺。干式脱硫脱硝工艺的基本原理为：基本原料为1，3，5-均三嗪醇，在气力输送装置的作用下确保燃煤电厂的高温烟道周围都能得到均匀的原料喷射，由此使得以上原料能够发生气化反应而生成HNCO。受燃煤电厂烟道周围烟气湍流作用的影响，HNCO能逐步扩散至炉壁的各个方向，当炉壁的温度处于(600～900 ℃)的环境下时，气态HNCO则可以生产大量的活性单体并与炉膛内的SO2与NOx发生化学反应，最终达到脱硫脱硝的根本目标。

干式脱硫脱硝工艺具有明显的应用优势，例如，工艺流程具有明显的简单性。燃煤电厂利用干式脱硫脱硝生产工艺，在充分结合锅炉的NOx含量，SO2浓度以及烟气量等因素，对1，3，5-均三嗪醇原料的用量进行科学确定之后再将其放置在气力装置之中。受气力装置作用的影响这些原料则会被输送到烟道之中，在气化反应与脱硫脱硝反应下对燃煤电厂硫硝含量进行科学的降低。其次，干式脱硫工艺还具有产物处理高效方便的特点。利用脱硫脱硝工艺，能使得燃煤电厂生产中的脱硫产物与锅炉中的物质进行充分的混合，并将其及时传输到除尘袋之中，而脱硫工艺中产生的CO2以及N2均属于无污染产物，所以不用进行针对性的单独处理。此外，在生产效率方面，干式脱硫脱硝工艺能直接将锅炉中的NOx与SO2进行同步移除，所以生产效率明显高于其他脱硫脱硝工艺[5]。

2.5 脱硫脱硝除尘技术

在低碳经济的影响下，使得燃煤电厂的环保要求也不断提升，尤其是在硫，硝以及烟尘的排放标准方面体现得更加严格。脱硫脱硝除尘技术，属于新型的一体化技术，是当代社会燃煤电厂健康发展的重要保障技术。脱硫脱硝除尘一体化技术同其他技术在工艺上具有明显的区别，该工艺的主要原理是将水当做原料，受炉膛高温的影响会使水进行转化，从而获得大量的云状物液体并悬浮在炉膛内的气流中。一旦这些云状物接触到烟道中的NOx与SO2和颗粒物等物质，则会形成化学反应而实现理想的洗涤减排目标。该技术不仅具有除尘效率高的特点，并且资金投入较低，具有理想的应用效果。

3 结语

综上所述，低碳环保是当今社会各行各业的基本发展方向，尤其是针对燃煤电厂而言，低碳经济对其发展提出了更加严格的挑战与压力。为此，燃煤电厂企业自身要重视对生产体系的调整与优化，落实脱硫除尘工艺的创新，在充分结合企业生产系统特点与现状的基础上对脱硫脱硝除尘工艺进行科学应用，由此降低燃煤电厂生产过程中对生态环境的污染与破坏，为燃煤电厂的可持续发展创造良好的基础条件。