燃煤电厂脱硫技术研究进展及建议

发表时间:2020/11/17   来源:《电力设备》2020年第28期   作者:曾孟
[导读] 摘要:燃煤电厂在生产运行下会产生一定的气体污染,由于锅炉燃烧量大,对自然环境造成极大影响。
        (国家电投贵州金元集团股份有限公司纳雍发电总厂)
        摘要:燃煤电厂在生产运行下会产生一定的气体污染,由于锅炉燃烧量大,对自然环境造成极大影响。为满足绿色发展需求采用合理的脱硝技术是必然可行的。下面文章就对燃煤电厂脱硝技术应用与发展进行研究。
        关键词:燃煤电厂;电厂脱销;脱销技术;脱硫脱硝
        引言
        近些年我国虽然大力发展新能源发电方式并取得一定的进展,但是主要的发电方式还是以燃煤发电为主。燃煤电厂发电运行过程当中会产生许多对环境产生危害的污染物,例如发电过程中排出的废水、燃煤废渣,通过烟囱排向大气的二氧化碳、二氧化硫、氮氧化合物和可吸入颗粒物等有毒气体,以及电厂锅炉产生的噪声污染等。严重危害人体健康和生态环境。随着我国对生态环境保护的重视,燃煤电厂污染物排放标准日趋严格,因此如何能够更有效地提高去除污染物效率是燃煤电厂需要面临的重要课题。
        1脱硫脱硝传统技术分析
        传统的脱硫、脱硝技术是在我国使用普遍的技术,相对而言较为成熟,Wet-FGD+SCR/SNCR的方法主要是利用脱硫烟气湿法和选择性硝化恢复工作来实现的,两者工作是相互联系的。其中烟气脱硫湿法的主要工作原理为利用石灰、石灰石对于二氧化硫的固定作用,来使得烟气中的二氧化硫明显降低,可除去90%以上的二氧化硫。但是其缺点就在于大量的石灰石、石灰的使用增大了进行烟气处理中的成本,许多企业无法承受较大的经济压力。另外,脱硫产物硫酸钙、亚硫酸钙的后续处理和二次污染问题的处理也是亟待解决的问题。
        2燃煤电厂脱硫技术分析
        2.1固体吸附法
        NO在常温常压条件下难以利用传统的孔材料(分子筛、活性炭(焦)、天然沸石、硅胶等)通过物理吸附的方式来脱除。但NO容易被催化氧化成NO2,其相对NO更容易被吸附材料所吸附。因此,要求NO吸附材料需要具有丰富的比表面积及对NO有氧化或配位能力。这种方法对NOx的脱除率较高,但吸附容量小,吸附剂用量大,设备庞大,需频繁再生,仅适用于低浓度NOx吸收。
        2.2等离子体法
        等离子体法是上世纪70年代发展起来的脱硫脱硝一体化新技术。该方法的原理是利用高能电子使得烟气产生大量具有强氧化性的自由基、活性粒子等物质,氧化SO2和NOX,在通入NH3后,生成(NH4)2SO4和NH4NO3便于回收和再利用。根据产生高能电子的方法不同,等离子体法又被分为电子束法和脉冲电晕法,前者使用电子束加速器产生高能电子,而后者通过脉冲放电的方法产生高能电子。
        2.3采用燃烧前洗煤
        洗煤是针对煤炭开采后实施的工艺,可以分为物理洗煤工艺,化学洗煤工艺,微生物脱硫工艺和筛分洗煤工艺。通过洗煤可以降低煤炭的运输成本,提高煤炭的利用率,提高煤炭质量,减少燃煤污染物的排放。普通工艺与标准工艺中的洗煤均选用物理洗煤,这种洗煤方式经济易行。将煤炭粉碎后利用其密度不同,运用水流将煤炭与煤矸石分离,达到洗煤的目的。但物理洗煤只能去除煤炭中的无机硫,且只能脱除10%~20%的硫分。在洗煤过程中,机械设备起到很大的作用,设备之间配合不当会导致洗煤效率降低。
        2.4液相氧化吸收法
        液相氧化吸收法是选用适当的氧化剂,必要时辅以其他添加剂配制成复合溶液,以实现对烟气中NOx和SO2的协同吸收。该技术需要考虑气态污染物在溶液中的溶解度、气液接触时间和气液比。传统的湿法洗涤工艺中常使用CO(NH2)2及NaOH溶液作为吸收液,其对吸收SO2非常有效,但是因NO低的水溶性导致其脱硝效率很差。为有效去除烟气中的NOx,需在溶液中加入氧化剂,已报道的氧化剂包括NaClO2、NaClO、ClO2、Fenton试剂、Na2S2O8、Ca(ClO)2、腐殖酸钠(HA-Na)、H2O2或它们的混合物。烟气中NOx主要是NO和NO2,其中NO含量超过90%。

在气液相界面处,氧化剂会将NO氧化成高价态的NOx(NO2、NO3、HNO3及N2O5)。这些高价态的N物种具有良好的水溶性,易于被水吸收转变成NO2-和NO3-,SO2被转化成SO42-。在吸收过程中,气液界面大小和吸收剂组成对提高烟气的脱除效率有至关重要的作用,目前对液相氧化技术的研究主要集中在新的复合吸收剂或新型的湿法技术以增加气液界面。
        2.5 炭基催化脱硫脱硝工艺
        炭基催化脱硫脱硝工艺原理及流程。炭基催化脱硫脱硝工艺使用到活性炭、活性焦以及活性炭纤维作为基础性的材料,因为其具有较大的表面积和良好的吸附力,能够为化学催化反应提供较大表面的反应空间,炭基材料还可作为催化剂催化反应的发生。炭基催化脱硫脱硝工艺进行处理工作时,烟气污染物可在系统冷却降温后在吸收塔内向上运动,使得SO2被氧化生成硫酸气溶胶,从而在氨气作用下将氮氧化物一并除去,活性炭可以再生利用。炭基催化脱硫脱硝工艺特点和存在的问题。作为一种可再生的脱硫脱硝技术,对于烟气中的硫化物进行了二次收集工作,对于副产物也进行再次利用。其优势在于工艺流程简单、操作容易,减少了加热装置的外来能源供应,具有着良好的处理效果。除此之外,相应工艺中的炭基材料催化剂来源广泛也成为了较大的优势之一。但是实际的工作中炭基催化脱硫脱硝工艺将会消耗大量的炭基材料,因此成本较高,另外氨气作用下会使得活性炭的粘附力增强,对于塔内气流的分布产生十分不利的影响。
        2.6联合脱硫脱硝
        对比以往提出的脱硫脱硝技术分析可知,新时代发展提出的联合脱硫脱硝技术应用价值更高,且具有明显的工作效果。由于其还具备选择性还原技术,所以在全面清除烟雾中氮氧化物的基础上,还会处理其他杂质,从而在最终实现预期设定的工作目标。同时,在火电厂运行期间,工作人员引用这一技术还能结合脱硫系统、石膏烟气等有效转化SO2,最终就能完成清除氮氧化物的工作目标。因此,在社会经济和科学技术持续革新的引导下,国外很多发达国家都增加了联合脱硫脱硝技术的探索力度,并在实践应用中越发娴熟,相信在未来发展中不仅可以有效处理SO2和NOx,还可以保障实践清除概率可以达到百分之九十左右。了解当前我国这一技术应用情况可知,最为显著的内容就是一塔式液相氧化吸收脱硫脱硝,其是以WFGD为核心提出的设备装置,在实践运行中能有效进行塔内脱硫工作,且最终工作效果非常有效,能有效分离出脱硝液与脱硫液。
        3烟气脱硫脱硝技术的未来发展展望
        未来发展中燃煤电厂需要在已有的脱硫脱硝基础之上对其进行创新与改进,首先,操作人员需要在理论方面进行进一步提升,因为理论知识是所有时间技术的发展基础,也是重要的前提条件。只有理论知识足够完善,才会使脱硫脱硝技术更上一层楼。烟气脱硫脱硝技术在进行选择设备时也应该有所改变,但确保在完全安全的前提下进行成本的控制,围绕绿色发展来开展工作。机械除尘通过设备的旋转动作带动烟气旋转,在离心力的作用下,烟气中较大的颗粒被集中到边缘位置,吸收烟气中漂浮的粉尘。虽然这种方法自动化程度低,但成本投资少,可用于小型电厂一次除尘,能够在很大程度上对粉煤灰进行回收利用。与此同时,煤炭的燃烧温度一般会在1200℃以上,一些烟尘会变为带电的粉尘。如果是在高压静电场环境中,由于静电作用,它会被吸附在吸附层上,从而达到烟气处理的效果。与机械除尘相比,该方法可以在很大程度上细化除尘程度。具体而言,其对烟气的除尘效果远超90%,且整个系统包含的设备价格合理。人员经过简单培训即可投入工作,总体投资成本低。
        结语
        综上所述,目前的各种数据表明,我国以煤为主的能源结构短期内不会发生根本上的改变,所以当下SO2、NO等污染物对环境造成的巨大压力难以在源头上减轻。针对当前燃煤锅炉燃烧下产生的各种污染现象,做好脱硫脱硝处理具有重要意义。在日后还应该不断研究和创新新型的脱硝技术措施,以减低环境污染、提高燃烧效率。
        参考文献
        [1]王海斌.烟气同时脱硫脱硝技术工艺及其特点[J].云南化工,2019,46(6):143-144.
        [2]焉海波.火电厂锅炉烟气脱硫脱氮技术分析[J].科技与创新,2016(8):124-125.
        [3]石华.烟气干法脱硫脱氮新工艺诞生[J].化工管理,2016,34(7):70.
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