低碳经济环境下的燃煤电厂脱硫脱硝除尘技术

骜骐

摘 要：截至2019年，煤炭资源虽然在我国的能源总消费量中已经下降到50%以下，但使用总量仍然遥遥领先于其他能源。而燃煤电厂锅炉在实际运转过程中会排放大量有害气体，对生态环境造成严重破坏。因此，加强在低碳经济下的燃煤电厂脱硫脱硝除尘技术分析，不仅可以解决人员与环境保护的问题，而且推动低碳经济更加快速地发展。

关键词：低碳经济;煤电厂;脱硫脱硝除尘技术

中图分类号：X773文献标识码：A文章编号：1674-1064（2021）06-085-03

DOI：10.12310/j.issn.1674-1064.2021.06.041

随着社会经济的高速发展，工业及科技也取得了长足进步。但是在发展过程中仍然有很多问题有待解决，比如因为煤炭燃烧所导致的环境污染问题已经变得愈加严重。电厂排放的二氧化硫及其他有害物质，如果不加以处理，就会对环境造成较大破坏，也会对社会经济造成不可估量的损失。因此就需要解决在发展过程中所存在的能源与环境保护问题，对此就需要通过先进的技术，以此降低煤炭中SO2、NO2等气体的排放量，实现可持续发展，全面构建新型低碳经济。

1 脱硫脱硝除尘技术应用概述

其已经广泛应用于各大煤电厂，也是综合应用性较强的技术，原理就在于通过石灰等碱性液体所存在的吸收作用，达到预期设计目标。但是在客观环境下存在诸多因素影响，因此产生较大的波动几率也就无可避免，所以从结果上看也就不能完全保证其成功几率，但是却具备优良的除尘效果。而该技术最大的优点就在于可以同时进行除尘及脱硫、脱硝，并且对企业而言，使用成本低廉，在促进环境转向良好的同时，也能够保障企业的经济效益[1]。在低碳经济推动下，也在不断提高燃煤电厂的环保质量，尤其是在硫化物和硝化物以及烟尘的排放标准方面，变得更加严格。脱硫脱硝除尘技术属于有效保障燃煤电厂稳步发展的技术，该技术工艺与其他工艺具有明显区别，其主要原理就是将水当成原料，然后再经过高温影响产生相应的化学反应，从而促使云状液体悬浮于炉膛内的气流当中。而这些物质一旦与硫化物和氧化物等悬浮颗粒相接触，就能够实现最终目标。因此，该技术不仅具备高效的除尘能力，并且投入资金相对较少，能够取得较好的效果，常见脱硫脱硝流程如图1所示。

2 采用脱硫脱硝除尘工艺的必要性

现代火电厂在实际运转过程中可以排放大量有害气体，不仅会对空气造成严重污染，同时也会危及到人们的身体健康，如果任其继续发展下去，后果必然极其严重。此外，火电厂煤燃料在燃烧过程中会排放氮氧化物，但是在经过紫外线照射后，会产生明显的化学反应导致化学因素形成，而人体在吸收这些有毒气体后，会对呼吸系统造成严重伤害。此外，还会伴随大量的粉尘出现，在严重情况下也会引起肺水肿、支气管炎等相关疾病。

3 脱硫脱硝除尘工艺的作用

由于燃煤电厂本身属于能源消耗型企业，尤其是在正常运转过程中，必然会消耗大量资源，同时也会释放出各种有害物质，严重污染环境并影响到人们的身体健康。如今，随着人们环保意识的提升，因此必须要采用先进工艺技术以降低对环境的污染。但由于实际生产阶段所排放污染物不仅会对大气及自然环境造成严重的污染与破坏，也会伴生酸雨及化学烟雾问题，在破坏生态环境的同时也会导致各种疾病产生。因此，有必要运用脱硫脱硝除尘工艺，在有助于提升煤炭燃烧率的同时，也为燃煤电厂清洁高效生产提供技术支持，能够有效改善生产环节当中出现的污染问题，以此保障低碳环保生产顺利推进。

4 燃煤电厂脱硫工艺

虽然电厂排放的废气中氮硫浓度不高，但是其总量非常大，因此在采用烟气脱硫脱硝组合工艺与吸附工艺时，无论是投资、管理，还是后期的实际运营，都会带来一定的困难。近些年，随着科技的不断提升，以及对该领域研究的加深，很多工业大国都开展了同时脱硫脱氮技术的研发。而我国在这方面也取得了不错的成绩，总共研发了60多种新型技术，极大降低了后期管理和实际运营成本。

4.1 选煤技术

对于煤炭的选择，能够最大程度减少燃烧过程中的粉尘及硫的含量，因此通过加强对质量的分类，可以有利于实现煤炭的分配使用。其中，洗煤可以提高燃烧的可靠性及对资源的利用效率，在提升经济收益的同时，也减少了对环境的污染。而在当前的煤炭制备技术当中，使用最广泛的就是物理法，能够更加高效地实现脱硫。

4.2 循环锅炉技术

采用该方法的最大优点在于，能够合理控制二氧化硫气体的排放量，而目前该项技术早已在很多工业化国家得到了充分应用，并且也取得了良好效果，成为当前主要的脱硫手段之一。随着环保意识不断加深，企业也认识到，在发展经济的同时也需要注重社会效益。因此，在低碳经济条件下我国企业和相关机构也在不断研发流化床，其目的在于进一步提升脱硫效率，增加发电厂的经济收益。

4.3 烟气脱硫技术

这也是当前世界各国常用的脱硫手段之一，但是整体步骤相对比较麻烦。首先，需要用石灰脱硫技术，其系统就包含了烟气、吸收、氧化等诸多技术，这也是當前我国大多数煤电厂所采用的技术。此外，烟气脱硫技术及其工艺制作原理，虽然同石灰脱硫工艺非常相似，但是在经过不断的革新和简化后，相比前者，能够大幅有效减少电厂的投资及运营成本。而海水脱硫技术充分利用自然水的可溶性盐，包括了氯化镁、氯化钠所存在的碱性特征，具有较强的吸收能力。并且，烟气在冷却过程中一旦雨水进行接触，也能够起到较好去除SO2的作用。海水经过沉积以后，水质也恢复到正常状态，可以顺利返回大海，整个过程也不会对水资源造成严重损害，所需要的设备和技术相对比较简单，更不需要使用其他化学物质进行催化，也不会产生任何有害废液，因此具有成本低、稳定运行的特点。最后，磷酸铵盐脱硫技术主要是以氨气和磷矿为原材料，并且在脱硫过程中需要使用回收的磷酸铵复合原料，整个技术工艺相对简单，同时还存在明显的经济附加值。喷淋脱硫技术，主要应用于欧美地区，其原理就在于用石灰浆与SO2进行化学反应，在干燥情况下脱硫效率比较高。

4.4 活性炭技术

该技术的主要原理就在于加入一定数量的N，然后再通过O2与水蒸气的作用，然后再借助氧气与水蒸气作用，将硝酸根离子与二氧化硫去除。采用这种方法，具有极高的脱硫效率，但由于部分二氧化硫仍然沉淀于装置内部，因此还需要进行再次加工处理，在使用一定量的催化剂后就会产生化学反应，最终形成N2。此外，在设备当中存留的活性炭还富含少量硫酸，对此需要通过高温进行处理，转变为SO2可以直接排放[2]。因此，在经过再加工以后，处理效果更为理想。并且综合各方面的数据显示，当前大多数火电厂的烟气处理方案基本上都会使用该技术，而且在对该技术进行深入研究后，目前的效率可以达到95%左右。

4.5 单脱硫技术

针对脱硫技术体系的总体结构而言，目前能够满足燃煤电厂脱硫生产工艺的主要有两大类，分别为：湿法脱硫工艺及干法脱硫工艺，两者的侧重点各不相同。

4.5.1 湿法脱硫工艺

该工艺具体流程主要是，首先需要准备好石灰石粉放置于燃煤电厂硫化物中，由于其吸附效果极佳，可以顺利实现脱硫;接下来还需要准备适量的清水直接倒入干燥的石灰石粉中，然后还需要使用工具进行均匀搅拌，并且还需要呈液态状。在此环境下会产生一系列的化学反应，因为空气中的氧气及水分与石灰石粉形成碳酸氢钙。在中间物质达到没电厂吸收区、氧化区时与区域中酸性条件中H+产生中和反应，去除部分H+，就可以生成钙离子。至于其他的钙离子与硫酸氢根离子及氟离子产生化学反应后，会形成硫酸氢钙及氟化钙，这样就能够达到脱硫的预期目标。

4.5.2 干法脱硫工艺

这项技术其实是对上一个技术工艺的优化革新，因此也就具备较强的环保性，其本质就是对湿法工艺中所存在的颗粒浓度进行更加细致的处理。其具体流程就是，首先要将适量的石灰粉直接喷洒进炉膛中，在经过高温作用后，就会形成氧化钙;然后再与燃煤电厂所排放烟气中的二氧化硫相结合，再经过化学反应以后就形成了硫酸钙。就目前来看，此方法投入成本相对较高，并且整个脱硫过程相对复杂，在实际成效上和其他工艺相比，并不具备太大优势。但是，其主要特点就在于能耗较低，也符合当前低碳生产的要求，并且在此过程中也不会产生任何污水。

4.5.3 单纯脱硝技术

当前主要使用的方法还是燃烧法与催化还原法。其中，前者主要是指在燃烧时温度及氧气的浓度等相关因素，也就直接决定了NOx生成量。因此，就需要在保证氧气浓度处于合理状态的情况下，实现对燃烧温度的科学调整，以便实现对氮化物排放量的有效控制。而催化还原法就是通过将适量的氨气、碳酰二胺同氧化氮经过还原反应从而生成水与氮气，目前该方法已经普遍应用于燃煤电厂脱硝工艺当中，主要特点就在于效率高、成本低，极具经济价值。

4.5.4 单纯除尘技术

当前，该技术主要有三大类：首先是静电除尘技术，其标准为捕获范围大于6Lm，但是该技术在整体资金投入上成本相对较高，因此对于普通的燃煤企业而言是难以承受的，但是其实际效果极其显著，具有良好的社会效益。颗粒除尘技术，主要是将颗粒过滤器应用于生产环节，因此在捕获范围上已经可以实现10Lm，因此无论是面积还是最终效果，也明显高于前者。但是，考虑到电厂实际生产环境，在高温条件作用下极易导致过滤设备出现堵塞现象，因此在除尘效率上也会因为环境的不同，导致最终效果出现明显变化。陶瓷过滤技术，其过滤装置是以纤维带或陶瓷材料为主，因此对于烟尘排放量的控制相对比较优秀，主要原因还是在于陶瓷本身就具备耐高温特性，因此就算是长期处于超高温环境下，其除尘效果也不会受到任何影响。而且到了后期，在维护成本上和上述两项技术相比也明显具备优势，因此在目前，该技术已经得到较为广泛的应用。

5 燃煤电厂脱硝技术

合理选择相应的设备，以此控制煤炭在燃烧过程中所产生的化学反应，能够有效减少各种污染物的生成概率。通过对燃烧温度的控制，也能有效减少其生成概率。此外，氧气浓度的高低也会改变燃烧的温度，能减少或是回避氮化物的生成。但是，这种方法存在较为明显的缺陷，那就是尽管改变条件和温度能够减少其生成概率，但在实际使用过程中还需要配合循环燃烧。

6 燃煤电厂中的除尘技术

电厂锅炉在实际运转过程中所排放出的大量烟尘粉尘，会对环境造成严重污染，并且当人体吸收过后，也会导致人们的各项身体机能产生病变，甚至还有可能会引发癌变。因此，这不仅仅是环境问题，也是极其重要的社会问题，对此就需要采用科学有效的方式对其进行治理。此外，也不要将粉尘排放当作洪水猛兽，而是应当用正确的眼光去看待烟气排放，在治理过程中就需要提前做好保护措施，从而降低其对人体所造成的伤害，也能够减少对环境的污染，提高生态环境的质量。

当前，对于烟尘的治理方式，主要有以下两方面：首先从技术角度出发，为了能够彻底解决燃煤电厂导致的污染问题，需要社会积极开发绿色能源。但是从研发再到实际使用的整个过程极其漫长，还需要相关科研人员不断进行探究。在此过程中，需要从现实角度出发解决燃烧过程中出现的污染问题，尽量降低不必要的损耗，提升煤炭资源利用效率，降低企业生产成本。此外，为了实现生态资源健康持续发展，因此还需要适当控制燃煤电厂的废气排放量。其也是治理生态环境污染工作的重点，考虑到企业所肩负的社会责任，因此有必要大力推广除尘设备的应用。随着科技的快速发展，相关设备的种类也在不断增多，考虑到燃煤电厂的特殊性，因此就可以采用静电式除尘器，因为这种设备的工作环境非常适合高温高压，并且在工作效率上也可以达到90%以上的除尘效果[3]。还有机械式，虽然成本低，但是除尘力度与前者相比要弱一些。目前，这些设备只应用于具体预处理环节当中。煤电厂在注重经济效益的同时，也必须要深刻了解烟气对生态及人们所造成的危害，因此就需要不断加强技术投入，使用先进的除尘技术。只有通过科学合理的方式，才能够有效解决燃气导致的污染现象，从而实現对资源的循环利用，有效解决目前污染严重的问题。

7 结语

综上所述，低碳环保是当今各行各业发展的基本方向。由于煤电厂脱硫脱硝除尘技术涉及众多领域，为了能够最大可能减少煤炭在燃烧过程中释放的有害气体，相关企业在加强技术研究的同时，煤炭行业也需要及时更新相关设备，加强对排放烟气中的颗粒及毒害气体的净化。虽然脱硫脱硝除尘技术存在诸多优点，也取得了不错的成效，但总的来说缺点依然存在，不能掉以轻心。需要不断完善现有技术，增强设备研发，推出更加经济有效的除尘技术，确保经济与自然能够和谐发展。

参考文献

[1] 王国奎.低碳经济中的燃煤电厂脱硫脱硝除尘工艺发展[J].化工管理，2021（02）：59-60.

[2] 蔡铁城，黄志祥.低碳经济环境下的燃煤电厂脱硫脱硝除尘技术[J].中国战略新兴产业，2018（16）：70.

[3] 殷国庆，谷志国.低碳经济环境下的燃煤电厂脱硫脱硝除尘技术[J].现代工业经济和信息化，2017，7（07）：37-38.