火电厂烟气脱硫脱硝技术应用与节能环保分析

湖北能源鄂州发电有限公司 余小龙 张华玮 许 苏

在我国火力发电厂之中，煤炭作为重要的能源物质，是火力发电厂发电的重要原料。运用煤炭发电，煤炭之中由于含有硫，氮等物质，燃烧过程之中会产生氮氧化物、二氧化硫等物质，这些物质如果直接排放至空气之中，将会对空气造成较为严重的污染。为了保护环境，国家出台了相关政策，要求火力发电厂严格控制污染物质的排放。为了减少排放，火力发电厂纷纷运用脱硫脱硝技术，在发电的过程之中，能够有效减少排放烟气之中的氮氧化物、二氧化硫等物质，积极践行环保理念，有效保护大气环境[1]。可见，脱硫脱硝技术在火力发电厂之中的运用具有重要的环保意义。目前，我国已经研发出了多样化的脱硫脱硝技术，不同的脱硫脱硝技术都具有不同优势与缺陷，在众多脱硫脱硝技术之中，运用活性炭进行脱硫脱硝具有重要的应用前景，本文就活性炭脱硫脱硝技术进行了分析了，主要分析了活性炭脱硫脱硝技术在火力发电厂之中的应用与环保。

1 活性炭脱硫脱硝技术

对于活性炭脱硫脱硝技术而言，该技术是一个技术系统，该系统主要由三部分构成，分别为吸附、解吸和硫回收，三个部分共同完成脱硫脱硝，并在过程之中体现出深刻的环保理念。

1.1 活性炭

活性炭是较为常见的吸附材料，具有十分强劲的吸附能力。活性炭还含氧官能团的丰富性而具备较强的催化能力，促使污染物质与氧化剂能够快速发生反应。由于其特殊的性质，也可以将其运用于脱硫脱硝技术之中，运用活性炭吸附火力发电厂发电所产生的氮氧化物、二氧化硫等有害物质，实现脱硫脱硝的最终目的。制作活性炭的原材料要求富含碳，在原材料选择之中，具有煤炭、木材、椰壳、核桃壳等多种材料选择，但是在综合考虑强度，耐磨性，吸附能力的基础之上，目前活性炭制作的主要原材料为煤炭，煤炭制作成为活性炭需要进行高温处理，以保证其能够充分活化，这对于火力发电厂而言，活性炭原材料丰富易得，能够节省大量的吸附材料成本。

1.2 吸附

吸附是活性炭吸附能力最为直接的体现，吸附环节之中主要运用活性炭的吸附能力以及催化能力实现对于脱硫脱硝过程之中有害物质的吸附，在吸附过程之中，由于烟气之中还含有一定的水和氧气，活性炭也能够在过程之中产生化学反应实现对于水和氧气的吸附，因此吸附环节之中，既包括运用活性炭所进行的物理吸附，还包括依靠化学反应所产生的化学吸附，具体过程主要如下所示。

通过以上过程可以发现，在吸附过程之中，主要吸附的物质包括二氧化硫、氧气以及水，在吸附性质上，既包括运用活性炭对于三种物质的吸附，同时也包括对吸附过程之中，例如吸附物质所进行的化学吸附过程。通过以上吸附过程，实现了脱硫目的，后续还需要借助NH3进行脱硝处理，NH3作为一种重要的还原剂，能够有效与NOx 发生反应，实现脱硝目的，具体反应过程如下：

1.3 解吸

解吸是与吸附相反的环节，当利用活性炭进行吸附之后，活性炭所吸附的物质不断增加，活性炭逐渐趋向饱和，在过程之中活性炭的吸附能力以及催化能力不断下降，吸附效果也逐渐减弱。解吸环节是通过高温处理，能够将活性炭之中所吸附的物质释放出来，从而让其重新恢复吸附能力与催化能力。

解吸的关键在于对饱和度较高的活性炭进行高温处理，高温处理的温度一般在350℃至400℃[2]。通过高温处理，能够将其中的污染物，硫化物等进行充分释放，高温处理之后的活性炭进行冷却处理，但是在高温过程之中，活性炭会有所破坏，对于所破坏的活性炭需要进行筛除，而后将完好的活性炭再次进行利用。在解吸环节之中，管式换热器是重要的解吸设备，管式换热器能够通过调节空气源实现对于活性炭的加热与冷却。在活性炭加热过程之中，需要对温度进行严格控制，控制的目的在于既能够实现充分解吸，有能够防止温度过高导致活性炭燃烧。在冷却环节也能够通过调节冷却风量实现活性炭的有效冷却。

1.4 硫回收

硫回收主要是指对在解吸过程之中所解吸出来的硫物质进行回收与利用，在解吸过程之中，大量所吸收的物质被释放出来，其中最为重要的物质在于二氧化硫，等等。通过实践证明，通过对活性炭进行解吸所释放出来的二氧化硫浓度可以达到10%～25%，作为优质的二氧化硫，具有广泛的回收与利用前景。在传统火力发电厂对于二氧化硫的利用之中，主要利用优质的二氧化硫制作硫酸和硫酸铵，但是由于二氧化硫严重过剩，所制作的硫酸和硫酸铵也严重过剩，市场价格不断下降，火力发电厂利润薄弱，经济效益较低[3]。

在市场经济的推动下，火力发电厂也积极寻求硫回收利用的有效途径，通过实践探究，焦亚硫酸钠能够利用优质的二氧化硫进行制备，且具有广泛的应用前景，能够为火力发电厂在实现脱硫脱硝的同时，带来可观的经济效益。在制备焦亚硫酸钠的过程之中，需要在解吸的基础之上，将解吸的气体送入制盐系统，将其中的二氧化硫经过三级反应器生成焦亚硫酸钠浆液，利用焦亚硫酸钠浆液最终便可以产生相应的焦亚硫酸钠成品。根据目前普遍解吸所能够产生的二氧化硫来进行计算，每年通过硫回收利用便可以额外为企业带来近千万级别的收入。

2 脱硫脱硝技术对比

除上述介绍的活性炭脱硫脱硝技术之外，目前各大火力发电厂也运用其他多类型的脱硫脱硝技术，这些技术表现出不同的技术优势与缺陷。主流的脱硫技术可以分为湿法脱硫与半干法脱硫，而主流的脱硝技术主要为SCR 脱硝技术，为了实现脱硫脱硝的目的，火力发电厂往往需要进行脱硫与脱硝技术的组合，也因此诞生了两种重要组合，分别为湿法脱硫+SCR 脱硝与半干法脱硫+SCR 脱硝。本文就上述三种不同的脱硫脱硝技术进行了对比。对比结果如表1所示。

表1 脱硫脱硝技术对比表

通过表1中脱硫脱硝技术的对比发现，三种脱硫脱硝技术各有优缺点，但总体而言，活性炭脱硫脱硝技术表现出较为突出的脱硫脱硝技术优势，且在脱硫脱硝全过程都贯彻了较为深刻的环保理念。活性炭可以用煤炭作为原材料进行制作，在火力发电厂之中丰富易得。在脱硫脱硝运用过程之中，活性炭在达到较高饱和度之后，能够对活性炭进行解吸处理，通过活性炭解吸能够让活性炭重新运用于脱硫脱硝技术之中，过程之中的损耗较小，能够有效节约技术成本[4]。在脱硫脱硝后期，活性炭脱硫脱硝技术也能够对所吸附的污染物进行合理的处理以及回收利用，同时产生附加的经济收益，这对于以上三种脱硫脱硝技术而言，活性炭脱硫脱硝技术在表现出较好的脱硫脱硝效果的同时，也更加具有环保性。

3 活性炭脱硫脱硝技术运用

活性炭脱硫脱硝技术作为突出的脱硫脱硝技术，在我国火力发电厂之中都得到了较为广泛的运用，但是在活性炭的基础之上，诞生出来了不同的活性炭脱硫脱硝技术运用方案，主要分为错流式活性炭技术和逆流式活性炭技术两种不同的活性炭脱硫脱硝技术。具体技术工艺如下所示。

3.1 错流式活性炭技术

错流式活性炭技术最早诞生于日本，在我国则可以追溯到2011年，随后在各地火力发电厂之中都有所应用，积累了一定的应用经验，为各地火力发电厂也贡献了一定的环保业绩。错流式活性炭技术的具体工艺流程如图1所示。

图1 错流式活性炭技术工艺流程图

通过图1可以发现，错流式活性炭技术需要两个吸附塔，分为一级脱硫脱硝吸附塔与二级脱硫脱硝吸附塔。在每一吸附塔之中，都采用横向分布的方式设置分层吸附室，均分为前室、中室与后室，烟气通过进气烟箱分别通过前室、中室与后室，随后再次进入二级脱硫脱硝吸附塔，分别通过前室、中室与后室，实现对于烟气污染物的充分吸附。在每一级脱硫脱硝吸附塔之中，都设置有活性炭去解吸环节，能够及时对吸附产物进行处理，回收和利用。

通过上述描述也可以发现，错流式活性炭技术存在着一定的工艺缺陷。由于烟气需要经过前室、中室与后室，在过程之中，由于前室进入的烟气污染物浓度较高，前室活性炭较中室与后室而言，会快速达到饱和状态，中室与后室在污染物吸附过程之中参与度较小，不能够实现对于活性炭的合理科学应用，部分活性炭不能够充分发挥其吸附功能。总体而言，错流式活性炭技术存在活性炭运用不合理，成本控制不科学的技术工艺缺陷。

3.2 逆流式活性炭技术

逆流式活性炭技术工艺已经在国外火力发电厂得到了广泛运用，成为了脱硫脱硝技术的重要选择，而我国在2017年才被正式应用于火力发电厂的脱硫脱硝之中。逆流式活性炭技术的具体工艺流程如图2所示。

图2 逆流式活性炭技术工艺流程

逆流式活性炭技术工艺整体上为单塔结构，在内部分为吸附塔上部与下部，而在各部分又可以分为脱硫层与脱硝层两层。所排放的烟气首先需要经过脱硫层，随后经过脱硝层之后，将洁净的烟气从烟囱排出。吸附塔上部与下部都可以进入烟气，烟气在内部自下而上运动，在运动过程之中分别通过脱硫层与脱硝层。

通过上述工艺流程可以发现，在逆流式活性炭技术之中，吸附塔上部与下部同时工作，既能够保证吸附效率的大幅提升，其结构有可以实现活性炭的充分利用，在达到良好脱硫脱硝效果的同时，也将系统运行成本大幅降低[5]。通过实践证明，运用逆流式活性炭技术工艺，脱硫效率可以达到99%，脱硝效率也可以高于85%，逆流式活性炭技术工艺在应用于火力发电厂脱硫脱硝的同时，也广泛应用于钢铁厂等具有脱硫脱硝技术需求的企业，不仅满足了这些企业的脱硫脱硝需求，同时也为我国环保事业做出了巨大贡献。

4 结语

活性炭脱硫脱硝技术是依靠活性炭吸附能力以及催化能力所实现的脱硫脱硝技术，其主要包括吸附、解吸与硫回收三个环节。在于其他常见脱硫脱硝技术的对比之中，其表现出较大的技术优势，在实际运用之中，活性炭脱硫脱硝技术主要分为错流式活性炭技术和逆流式活性炭技术两种不同工艺，而其中逆流式活性炭技术又以其高效率，环保性等工艺优势得到广泛认可和运用。