电厂烟气脱硫脱硝技术应用与节能环保技术探讨

国能（福州）热电有限公司 蒲东海 陈永光 倪雨婷

1 引言

二氧化硫、氮氧化物作为大气污染主要物质，具有极大危害性。而该类物质是电厂主要排放源，对大气环境、空气质量造成严重损害。烟气中包含大量的硫硝，为实现环境保护发展目标，需要提高对环境的电厂烟气脱硫脱硝技术的重视程度，选择合理的脱硫脱硝技术，降低对生产环境的不良影响。

2 烟气脱硫脱硝工艺

2.1 固相吸收再生工艺

2.1.1 活性炭

对于活性炭脱硫脱硝工艺来说，其主要的工艺原理是指对含碳量较高的物质进行碳化，制成相应的活性炭。经过碳化后的物质吸附性较强，有效将废气中的有害物质清除、脱除干净。在工业废气净化中的应用较为广泛，业内也较为认可该种脱除方法。硫酸的形成原理为：2SO2+O2+2H2O→2H2SO4，在吸收完塔内氨后，即可脱除NO。当烟气中的SO2浓度较高的情况下，活性炭以SO2脱除为主。随着入口烟气中的SO2浓度的提升，所要消耗的氨也越多，其工艺流程如图1所示。通常情况下，SO2的脱除率可达98%以上，吸收塔出口烟气粉尘的含量低于25mg/m3。有效去除废气中的碳氢化合物，此过程中无须添加工艺水即可达到实际的应用效果。通过降低废水处理频率，减少废水处理环节的方式，使得反应温度能够合理控制在烟气排放温度范围内。当完成净化后烟气并不需要加热处理，该种方式有助于实现节能环保的目标。

图1 活性炭脱硫脱硝工艺流程

2.1.2 CuO 脱硫脱硝

CuO 脱硫脱硝过程中温度通常控制在350～450℃，在与烟气中SO2发生反应后可形成较高的催化活性，CuSO4吸收饱和后将再一次再生，此过程中释放出的SO2能够制酸，得出金属铜。在温度为400℃左右的吸收塔内产生的反应式为：2SO2+2CuO+O2→2CuSO4。CuO 脱硫脱硝的优势在于不会产生固态二次污染问题，经过脱硫后的烟气无须再次加热。脱硫剂则能达到再生循环利用的目的，有效降低锅炉排烟的温度。

2.1.3 固催化脱硫脱硝工艺

该脱硫脱硝工艺是使用氧化、氢化进行催化反应，并将元素硫当作副产物予以回收。WSASNOX 工艺作为湿式洗涤技术的脱硝率可达95%，与此同时，能耗量较低，粉尘排放量也较少。SNRB技术可将SO2和NOx 的颗粒收集到统一设备内，并喷入钙基吸收剂，从而脱除SO2，SCR 催化剂则可清除NOx，为保证反应温度的适宜性，在此过程中应用的布袋除尘器一般放置在换热器附近。该种方式能够将脱硫脱硝与除尘有机结合起来，确保吸收剂的利用效率，提高设备的应用效率的基础上，节省资金投入[1]。

2.2 高能电子活化氧化脱硫脱硝

对于高能电子活化氧化脱硫脱酸来说，其内容是以产生高能自由基的方式完成SO2和NOx 后和氨反应生成盐。该技术由电子束氨法和脉冲电晕氨法组成。电子束氨法是在高能电子束辐射能量的影响下，产生大量的自由基，同时生成相应的硫酸与硝酸的过程。电子束氨法工艺流程如图2所示。其优势在于无须处理废水，可直接排放到大气中，在此过程中资金投入较低。脉冲电晕氨法是以电子束法为依托，电极中加入高压脉冲电源的方式进行放电。为电子在自由程中的加速提供能量支持。常温下的非平衡等离子将产生高能电子与O2-、OH-活性子，可氧化工业中的分子，尽可能减少污染物的产生。该种脱硫脱硝工艺去除率可达85%以上，去除效果较佳。仅提高电子温度且设备较为简单，降低了造价与运行成本。

图2 电子束氨法工艺流程

3 烟气脱硫脱硝技术应用现状

烟气脱硫是对电厂烟气内的SO2进行吸收与去除，寻找治理效率更高的脱除效率方法，达到经济适用的发展目标。烟气脱硫脱硝技术的应用优势在于能够实现烟气净化的同时，管理简单、操作简单，且无须投入大量的运行费用。因此，得到了广泛的关注，在脱硫脱硝过程中是将氧化钙与水作为主要的原材料。当采用石灰石石膏法进行脱硫时，其反应式为：2Ca(OH)2+2SO2→2CaSO3+2H2O。烟气脱硝则主要是解决烟气废气中的氮氧化合物排放，以选择催化还原以及非选择性催化还原法为主。现阶段，烟气脱硫脱硝技术在电厂中的应用愈加广泛，环保法对电厂烟气脱硫脱硝有了更高的要求，其中脱硫率高于95%、脱硝率高于90%。由于烟气中的硫与硝混杂在一起，传统的分解技术在有害物质处理效率方面并不理想，无法满足污染气体的处理要求。与此同时，将为环境带来破坏和影响，在经济上、环保上都体现出了该技术的弊端[2]。因此，有必要进一步探究现代化的烟气脱硫脱硝技术。

4 电厂烟气脱硫脱硝技术应用

4.1 海水脱硫技术

电厂烟气脱硫脱硝技术中选择合适的技术才能确保脱硫效率。脱硫效率的公式为：脱硫效率=（装置进口二氧化硫浓度（mg/m3）－装置出口二氧化硫浓度（mg/m3））/装置进口二氧化硫浓度（mg/m3）×100%。对于海水脱硫技术来说，其优势较为明显。该种技术可借助海水中存在的碱去除烟气中的二氧化硫，进而降低烟气中的二氧化硫浓度，实现环境保护的目标。在实际的应用过程中的主要原材料为海水，并不涉及化石燃料，因而具有良好的清洁作用。而海水资源较为丰富，因此成本也较低，但所获得的经济效益却极高。该种技术的应用对电厂的厂址选择尤为重要，只有在距离海水资源较近的位置才能发挥海水脱硫技术的积极作用。如果电厂与海水资源的距离较远，此时则需要长距离运输海水资源，处理的成本过高，因此，在实际应用过程中应结合实际情况选择是否选择该种方式。

4.2 石灰石-石膏脱硫脱硝技术

现阶段，石灰石-石膏脱硫脱硝技术在电厂中应用较为广泛，该种技术清洁、环保性能较好。在长时间的应用过程中工艺流程已经十分成熟，且应用效果较好、处理效率高。与其他脱硫脱硝技术相比，石灰石-石膏脱硫脱硝技术的优势主要体现在能够确保烟气中的硫与硝得到有效的控制，降低烟气对空气质量的影响。在石灰浆液制备系统、烟气粉尘系统以及脱硝系统的支持下，烟气内的硫硝物质在化学反应下被吸收。如果在反应时发生空气混入的情况，亚硫酸钙在发生氧化反应的同时生成相应的石膏，确保烟气净化效果。烟气脱硫中物理和化学反应相对复杂，吸收塔包括吸收区、氧化区以及结晶区。吸收塔浆池的层存并不相同，其物理化学过程原理主要有四种。一是SO2溶于液体，吸收区内的烟气以及液体在接触中SO2在溶解后将转化为亚硫酸。二是酸离析，SO2离解过程中，H+转为游离态，pH 酸碱度随之降低。浆液中的H+不断增加过程，使得SO2的溶解量降低。为此，需要及时清除H+。三是中间产物的中和反应，Ca2+和溶解后的酸反应发生在吸收区，有效降低了HSO3-的浓度，有助于提升脱硫效率。四是硫酸氢钙氧化。HSO3-氧化后，pH 值一般在5.5左右，并产生H+，生成溶解的硫酸钙。

但该种方式也存在一定的弊端，即烟气在处理过程中容易产生废气，若处理不当容易对空气质量造成不利影响。所以，在应用该技术时，操作人员一方面需要明确操作流程，保证各环节操作的有效性；另一方面则应充分了解电厂的实际运行环境，再进行技术的应用，使得技术应用合理、可靠。

4.3 高能辐射技术

高能辐射技术是在烟气处理时，在辐射的作用下去除烟气内的硫、硝物质。目前，多数电厂使用的高能辐射技术包括脉冲电晕等离子以及电子照射法。电子照射在实际的应用过程中依赖电子加速器对烟气内的硝酸和硫酸以气化处理的方式完成有害物质清除。运用电子加速器使得烟气中存在的硫、硝物质发生高强度的氧化反应形成硫酸硝，烟气得到净化和处理。脉冲电晕等离子则主要是依靠高能电子分裂烟气中的水分子和氧分子，有害物质即可分解为氧化型离子。二氧化硫可从烟气中脱离，为烟气净化奠定基础[3]。

4.4 氯酸氧化技术

电厂烟气脱硫技术中的氯酸氧化技术，通常需要将氯酸转为喷雾状强氧化剂，在完成上述步骤后，才能氧化为一氧化氮与二氧化硫。氯气氧化技术中形成的氯酸养护喷剂喷入到烟道脱硫脱硝容器后，即可达到转换氯酸中有害物质的效果。氯酸氧化技术的优势表现在能够有效节约时间，可同时处理硝酸与硫酸，在辅助设备的帮助下展开分段处理，经过氧化吸收后可降低硫酸去除率。氧化剂的作用下，对烟气中的金属进行全面清除而无须再次选择化学氧化还原剂，保证操作人员的安全。氯酸氧化技术稳定性较强，在常温下、浓度吸收较低的环境下都能正常使用，在烟气脱硫脱硝中具有良好的表现。

5 烟气脱硫脱硝技术节能环保发展趋势

目前，电厂在脱硫脱硝技术的应用方面，相关技术规范标准依然存在一定的不足。为满足节能环保的要求，电厂需要根据自身的实际发展情况，制定符合自身生产的技术规范。作为相关部门应积极成立技术研究小组，探索更具兼容性的技术规范，提升技术应用效果。例如，通过开发智能系统的方式收集和整理相关信息内容，将环保规范要求输入到智能系统中，积极构建知识库实现信息的快速检索和查询[4]。

6 结语

电厂在生产运行中产生的烟气对空气质量产生了不良影响，甚至对人体的健康造成损害。为实现生态环境保护目标，保护人体生命健康，需要提高对烟气脱硫脱硝的重视程度，通过深入分析电厂实际运行情况的方式，选择科学、合理的脱硫脱硝技术，满足电厂可持续发展要求的同时，提高烟气净化效果和能源的利用率，为实现节能环保目标奠定良好的基础条件。