低碳经济中的燃煤电厂脱硫脱硝除尘工艺发展探究

张小乐

摘要：我国是个用煤大国，因此离不开燃煤电厂的运转。脱硫脱硝除尘工艺能有效地解决燃煤电厂在运作中带来的污染气体排出问题，契合当今的环保理念。本文从低碳经济的立场出发，对燃煤电厂脱硫脱硝除尘工艺发展进行了探究，意在表述脱硫脱硝除尘工艺在燃煤电厂中的重要性，以及其对环境保护作出的贡献。

关键词：脱硫技术;脱硝技术;除尘技术;低碳经济

前言：现如今，世界各国都对环境保护问题非常重视，因此燃煤电厂的排污问题成为了备受关注的焦点。燃煤电厂脱硫脱硝除尘工艺的发展和进步，严格地控制了燃煤电厂空气污染物的排放。为此，加深对燃煤电厂脱硫脱硝除尘工艺发展的分析和研究，对我国的低碳经济发展有着重要意义。

1燃煤电厂脱硫脱硝除尘工艺对低碳经济发展的重要性

在推进社会经济发展的过程中，高碳资源的使用量日渐增多，这完全与低碳经济的理念背道而驰。燃煤电厂作为将煤炭、石油等高碳资源转化为电力资源的场所，不可避免地带来了严重的空气污染问题。诸如温室效应、气候变暖、酸雨等问题，都是因为大气污染物增多造成的。而我们在没有更好的能源技术支持和无法减少高碳资源使用量的状况下，要还想继续保持发展并且不忽视环境污染问题，就不得不想出有效的应对之策。燃煤电厂的脱硫脱硝除尘工艺极大程度上解决了目前的问题，它能有效地脱去SO2、氮氧化物和粉尘等有害污染物，防止其进入大气中造成空气污染。低碳经济理念的宗旨之一是通过减少高碳资源的使用来实现保护环境的目的，而燃煤电厂脱硫脱硝除尘工艺的作用效果与低碳经济的理念不谋而合，这是目前该技术对低碳经济的重要意义[1]。

2脱硫工艺

近年来，由于机动车数量增加，燃煤电厂工作密集，SO2产生量越发增多，而二氧化硫作为大气环境中的主要污染物，引发的酸雨现象严重影响到了建筑物和土壤环境。因此，对脱硫技术进行研究非常重要。鉴于烟气脱硫技术（以下简称FGD）是当今应用最广泛、脱硫效率最高的一种脱硫技术，且其是燃煤电厂中最主要的控制SO2排放的方法，所以接下来主要介绍此种脱硫工艺。根据脱硫产物的状态可以分为干法FGD技术和湿法FGD技术：

2.1干法FGD技术

该法属于燃烧后脱硫，主要是应用吸附剂等来脱去烟气中含硫的气体。例如：将炉膛内的CaCO3通过高温的煅烧使之分解为氧化钙，然后与烟气中的SO2反应，生成硫酸钙。

2.2湿法FGD技术

此法在全世界内的应用都很广泛，脱硫效率高达95%，主要分为石灰法和石灰石法。有数据统计显示，这两种方法在世界各国的大型火电厂中，有着高达90%的使用率。以下是两者主要的化学反应机理：

石灰法：SO2+CaO+1/2H2O→CaSO3·1/2H2O

石灰石法：SO2+CaCO3+1/2H2O→CaSO3·1/2H2O+CO2

另外，还有取得了较大进展的海水脱硫技术，其原理是利用海水的碱性度来脱除烟气中的二氧化硫。具体是在脱硫工作塔内，通过用海水对燃煤烟气进行喷洗，燃煤烟气中的二氧化硫、三氧化硫就会被大量的海水吸收，被净化后的烟气再经过除雾、加热等操作后就可以被排出，而吸收过二氧化硫的海水和未利用到的海水还要经过曝气等一系列操作，直至达标后方可排出。

通过以上几种方法，能够有效地将烟气中二氧化硫、三氧化硫有害气体脱除，对减少大气污染有着重要意义。以下表1为几种烟气脱硫工艺的主要优缺点对比：

3脱硝工艺

煤在燃烧过程中会产生氮氧化物，而氮氧化物是造成空气污染的主要元凶之一。根据统计，70%的氮氧化物排放来源于煤炭的燃烧，用于火力发电的燃煤电厂每年排放氮氧化物量占总氮氧化物排放量的40%。由此可见，对烟气进行脱硝处理十分必要。现阶段，主要的脱硝工艺有以下几种：

3.1选择性非催化还原法（SNCR技术）

该技术是一种不使用催化剂，凭借尿素或者氨等材料，在一定高温范围内对氮氧化物进行还原的方法。这种方法由于缺陷诸多，已逐渐沦为一种补充处理技术手段。

3.2选择性催化还原法（SCR技术）

SCR技术是目前烟气脱硝领域最成熟的技术，属于燃烧后脱硝手段。SCR技术系统一般采用高温模式，温度范围为315度至400度，在金属催化剂的作用下，通过還原剂，有选择地与氮氧化物反应，生成N2和H2O，而不是被O2氧化。

3.3电子束技术

此法是比较先进的烟气处理技术，是通过用高能量密度的电子束对烟气进行辐照，将烟气中的氮氧化物转化为硝酸铵。同时，该技术对烟气中的二氧化硫也有作用，可以将其转化为硫酸铵[2]。

以上几种方法是目前国内外较为通用的脱硝技术手段，其主要优缺点的对比如下表所示：

4除尘工艺

我国是比较依赖煤炭的国度，煤炭在燃烧过程中，除了会产生SO2、氮氧化物等危害气体，还会产生大量的烟尘和粉尘，这两者也是污染大气环境的主要因素，同时，烟尘、粉尘对人体的肺功能伤害也很大，粉尘中含有的微量重金属元素甚至会对人产生致命的危害。现阶段，应用较广泛的除尘方式主要有以下几种：

4.1袋式除尘

袋式除尘在工业生产中的应用非常广泛，其中袋式除尘器既有很高的捕集粉尘效率，又有很高的净化效率。其原理为：含有粉尘的气体进入袋式除尘器时，颗粒较大、较重的粉尘会因为重力作用的影响而下沉;当粉尘颗粒直径较内部过滤纤维材料直径大时，会被筛留下来，同时，当内部有气流通过时，较大颗粒由于惯性作用，也会被阻隔下来;至于一微米以下的较小颗粒，由于热运动的原理，各分子之间相互碰撞，会增加粉尘与纤维材料的接触，进而提升了捕集效果，同时，过滤纤维材料越紧密，捕集率就越高，除尘效果就越显著。

4.2静电除尘

在低碳经济的理念之下，我国新建立的燃煤电厂和一些规模较大、效率较高的老燃煤电厂，大多都开始采用静电除尘的方式，并且在使用静电除尘器的过程中，取得了良好的成效。静电除尘器的主要工作原理是当含有粉尘的气体在通过高压电场时，在电离、电场力的作用下，粉尘颗粒与带电的气体离子会进行一系列的相互碰撞，最后将沉积在电极板上，而被净化后的干净气体会从除尘器中排出[3]。

4.3陶瓷过滤器

目前，陶瓷过滤器已经广泛应用在各大工业领域，但其最突出的作用还是体现在燃煤电厂的烟尘净化处理上。因为煤在加热直到气化后，要进入到气燃机中，其中关键的步骤就是要把煤气中的粉尘和杂质除去，要做到全面净化。由于大多数发电厂除尘系统都需要高温高压的环境，所以陶瓷过滤器以其突出的高强度和抗热震优势成为了除尘的首要选择，甚至成为了最有发展前景的高温除尘设备。

下表为以上几种除尘工艺主要的优缺点对比：

结语：总而言之，我国作为最大的发展中国家，离不开煤炭资源和燃煤电厂的支持。脱硫脱硝除尘工艺的发展是推动燃煤电厂可持续发展的重要手段，在其工艺技术的处理之下，能有效地减少空气污染，进而免除了燃煤电厂输出电力资源的后顾之忧，为我国社会的经济发展和环境保护作出了双重贡献。

参考文献：

[1]王迅.低碳经济的发展模式研究[J].长江技术经济，2020，4（S2）：128-129.

[2]徐国烽，林喆，王孟雨，等.燃煤电厂烟气脱硫脱硝一体化技术发展趋势[J].科技风，2020（23）：19.

[3]黄佳莉，何宽畅，钟育恒，等.燃煤电厂脱硫脱硝除尘工艺评述[J].广东化工，2019，46（23）：74-75.