摘 要: 造成大氣污染、酸雨的產(chǎn)生以及光化學(xué)煙霧的主要原因就是氮氧化物,而且在火電廠的燃煤過(guò)程中主要排放這些氮氧化物,所以當(dāng)前我國(guó)火電廠在運(yùn)行過(guò)程中首先要解決的一個(gè)重要問(wèn)題就是對(duì)燃燒中的氮氧化物的排放量進(jìn)行最大程度的降低.因此本文就是對(duì)火電廠脫硝技術(shù)與應(yīng)用以及脫硫脫硝一體化的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了具體的研究.

關(guān)鍵詞: 脫硝技術(shù)與應(yīng)用 脫硫脫硝 一體化發(fā)展趨勢(shì)

當(dāng)前世界上廣泛應(yīng)用的不可再生資源以及火電廠主要應(yīng)用的焦點(diǎn)能源就是煤炭[1].我國(guó)煤炭的使用量是非常巨大的,因此許多的氮氧化合物以及硫氧化合物在煤炭燃燒過(guò)程中產(chǎn)生,從而對(duì)大氣造成污染,所以對(duì)火電廠脫硝技術(shù)與應(yīng)用以及脫硫脫硝一體化的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行研究是非常有必要的.

1 火電廠脫硝技術(shù)與應(yīng)用

1. 1 脫硝技術(shù)的類型

爐內(nèi)脫硝工藝和煙氣脫硝工藝是使氮氧化合物排放量減少的主要的方法.當(dāng)前世界上氮氧化合物降低的普遍使用的方式就是煙氣脫硝法,未來(lái)脫硝技術(shù)的研究方式主要是選擇性催化還原技術(shù).聯(lián)合脫硫脫硝法和同時(shí)脫硫脫硝法是煙氣脫硫脫硝一體化技術(shù)主要的兩個(gè)方面.氮氧化合物的脫氮可以在三個(gè)階段進(jìn)行,即燃燒之前、燃燒中和燃燒之后.目前脫氮技術(shù)普遍使用在燃燒過(guò)程中和燃燒之后.

⑴低氮氧化合物的燃燒技術(shù).將燃燒條件和方式進(jìn)行改變,從而可以使產(chǎn)生的氮氧化合物以及氮元素向氮氧化合物的轉(zhuǎn)換率得以降低,是使氮氧化合物降低燃燒的主要方式.主要通過(guò)以下幾個(gè)方法對(duì)燃燒條件進(jìn)行改變: 將空氣比減小、將空氣預(yù)熱進(jìn)行縮小以及將燃燒室熱負(fù)荷進(jìn)行降低等這些方式使產(chǎn)生的氮氧化合物可以減少[2].燃燒轉(zhuǎn)化的方式主要有以下幾個(gè): 將氮氧化合物然器進(jìn)行降低、煙氣循環(huán)法以及二段燃燒法將產(chǎn)生的氮氧化合物進(jìn)行降低.

⑵煙氣脫硝法.濕法脫硝、干法脫硝、液體接收法以及氣相反應(yīng)法等都是煙氣脫硝的主要方式,其中電子束照射法以及脈沖電暈等離子法是氣相反應(yīng)的主要方法,自由基是利用高能電子形成的,從而將一氧化氮變成二氧化氮,然后有效利用二氧化氮與水和氨氣等經(jīng)過(guò)化學(xué)反應(yīng)形成的化肥.選擇性催化還原法以及選擇性非催化還原法等方式進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)的條件就是催化或者半催化,其進(jìn)行反應(yīng)的原料主要是氨氣和碳等還原性化合物以及氮氧化合物,將氮氧化合物還原成無(wú)害的氮?dú)馐沁@一化學(xué)反應(yīng)的主要目的.

1. 2 國(guó)內(nèi)外應(yīng)用的脫硝技術(shù)

選擇性催化還原法是當(dāng)前世界上相對(duì)成熟而且具有較高效率的脫硝方法,國(guó)外一些發(fā)達(dá)國(guó)家以及歐洲的一些大型水電廠對(duì)排放的氮氧化合物的控制,就是利用這項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行的,這項(xiàng)技術(shù)的缺點(diǎn)主要是具有較高的成本以及在短時(shí)間內(nèi)難以應(yīng)用催化劑活性.

⑴國(guó)外應(yīng)用的脫硝技術(shù).在國(guó)際上占據(jù)首位的就是美國(guó)電廠的裝機(jī)總量,雖然當(dāng)前不斷增加燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電和天然氣鍋爐的數(shù)量,但是主要對(duì)熱能進(jìn)行提供的還是燃煤發(fā)電機(jī),這也是無(wú)法將氮氧化合物排放總量進(jìn)行降低的主要原因.美國(guó)主要是結(jié)合低公害燃燒器和低公害型燃燒的方式進(jìn)行使用,同時(shí)還對(duì)三段燃燒的技術(shù)方法進(jìn)行使用,從而對(duì)氮氧化合物的排放總量進(jìn)行控制.德國(guó)主要是對(duì)多種產(chǎn)生氮氧化合物進(jìn)行降低的燃燒器進(jìn)行研制,煙氣中氮氧化合物含量低于排放標(biāo)準(zhǔn)的目標(biāo)基本上所有的脫氮方法都可以實(shí)現(xiàn)[3].其主要是對(duì)二級(jí)脫氮,如選擇性催化還原脫氮和非催化還原等脫氮方法進(jìn)行使用,一般情況作為還原試劑的就是氨氣.在德國(guó)選擇性非催化還原的實(shí)例就是大部分的小功率發(fā)電機(jī).

⑵我國(guó)應(yīng)用的脫硝技術(shù).當(dāng)前我國(guó)在實(shí)現(xiàn)煙氣脫硝的技術(shù)方法過(guò)程中存在著一定的難度,造成這種現(xiàn)象的主要原因是技術(shù)所需要的相關(guān)設(shè)備具有非常昂貴的價(jià)格,因此只有很少的國(guó)家對(duì)煙氣脫硝的設(shè)備進(jìn)行了普遍的安裝.我國(guó)與發(fā)達(dá)國(guó)家之間的經(jīng)濟(jì)實(shí)力還存在著一定的差距,有許多的先天不足存在于脫硝技術(shù)的過(guò)程中[4].但是,由于脫硝產(chǎn)業(yè)的發(fā)展前景比較廣闊,因此有些環(huán)保企業(yè)和科研單位已經(jīng)對(duì)先進(jìn)的脫硝方法進(jìn)行研究.選擇性催化還原法是當(dāng)前我國(guó)主要使用的脫硝方式.

2 脫硫脫硝一體化的發(fā)展趨勢(shì)

二氧化硫和氮氧化物的排放量是通過(guò)鍋爐燃燒燃料的過(guò)程中同時(shí)對(duì)其進(jìn)行控制的,如果兩套設(shè)備進(jìn)行同時(shí)安裝,不僅會(huì)使占地面積增加,同時(shí)還大大增加了火電廠的投資成本,對(duì)其經(jīng)濟(jì)效益造成一定的影響.但是對(duì)脫硫脫硝一體化技術(shù)進(jìn)行使用不但可以使空間的利用率大大增加,同時(shí)還可以將投資方的投資成本進(jìn)行降低,將脫硫脫硝的工作效率大大提高,從而使其經(jīng)濟(jì)收益也大大增加.其中聯(lián)合脫硫脫硝技術(shù)方法和同時(shí)脫硫脫硝技術(shù)方法是主要的脫硫脫硫一體化技術(shù)的內(nèi)容.

2. 1 聯(lián)合脫硫脫硝工藝方法和利用

充分融合脫硫和脫硝兩種工藝的技術(shù)手段就是聯(lián)合脫硫脫硝的工藝方式.根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)可知,60 多種是聯(lián)合脫硫脫硝技術(shù)方法的數(shù)量: ①SNOX 技術(shù)方法.商業(yè)化設(shè)備是這項(xiàng)技術(shù)主要應(yīng)用的設(shè)備,設(shè)備在工作期間不會(huì)被化學(xué)反應(yīng)原理所影響,因此所有型號(hào)的鍋爐都可以使用這項(xiàng)技術(shù)[5].由于較高的脫硫率和脫硝率是 SNOX 技術(shù)所具備的,因此氨氣是其主要的化學(xué)試劑,在整個(gè)工藝過(guò)程中具有較低的維修護(hù)理費(fèi),可信性非常高,但是其具有較高的成本和耗能,濃硫酸的運(yùn)輸也存在一定難度,因此只有較高排放標(biāo)準(zhǔn)的條件適合這項(xiàng)技術(shù); ②煙氣脫硫脫硝一體化的工藝.利用氨氣和相應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)將氮氧化合物轉(zhuǎn)化成氮?dú)夂退?煙氣轉(zhuǎn)化成石膏的過(guò)程主要是利用脫硫和石灰的化學(xué)反應(yīng)完成的,可以二次使用分離處理提取的粉煤灰,這種方法具有較高的效率,在很大程度上對(duì)二次污染的問(wèn)題進(jìn)行了很好的解決; ③活性炭脫硫脫硝的一體化工藝.活性炭脫硫脫硝一體化工藝與吸附塔的活性炭液化床吸附具有相似的原理,而且由于可以循環(huán)利用活性炭,因此其具有很高的工作效率和廣闊的發(fā)展前景.

2. 2 同時(shí)脫硫脫硝工藝方法和利用

在一個(gè)實(shí)際的過(guò)程中將兩步的反應(yīng)共同完成這就是同時(shí)脫硫脫硝的工藝方法,其大大提高了工作效率,干法和濕法同時(shí)脫硫脫硝工藝是其主要的兩種方式.

⑴干法同時(shí)脫硫脫硝工藝: ①電子束照射法.噴霧干燥是當(dāng)前我國(guó)廣泛推廣的方法之一,這種方法不但可以同時(shí)使脫硫脫硝工作完成,而且可以為高效率的工作提供保障,使污染環(huán)境的化學(xué)產(chǎn)物不會(huì)產(chǎn)生,同時(shí)可以使二次利用的化肥產(chǎn)品得以形成,還具有非常簡(jiǎn)單的操作; ②活性炭脫硫脫氮法,主要由日本研發(fā)出這種方法,其主要是回收利用硫元素以及進(jìn)行吸收.這種方法在相同的工作環(huán)境中,其轉(zhuǎn)化率會(huì)非常高; ③脈沖電暈法,這種方法也屬于離子法,其對(duì)活化電子的釋放主要是通過(guò)高壓脈沖電源進(jìn)行的,從而對(duì)煙氣氣體分子的相關(guān)化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行阻止,其與電子束照射法基本上具有相同的脫硫脫硝的效率,因此當(dāng)前最需要解決的就是兩者的耗能問(wèn)題.

⑵濕法同時(shí)脫硫脫硝工藝: ①氯酸氧化的方法.吸附塔和堿性吸附塔兩方面是這種方法主要包括的內(nèi)容.如果脫氮工作的轉(zhuǎn)化率高于95% ,其在工作過(guò)程中還可以吸附氣體中的有毒元素,當(dāng)前還在不斷研究和優(yōu)化這種技術(shù)方法; ②濕法配合吸收方法.通過(guò)對(duì)濕法洗滌體系的聯(lián)合脫硫方法進(jìn)行使用,可以對(duì)超過(guò) 60%的氮氧化合物和超過(guò) 90%的二氧化硫進(jìn)行清除.當(dāng)前也在不斷的研究和優(yōu)化這種方法,相關(guān)研究的瓶頸問(wèn)題就是相關(guān)化合物的損失和再生.

3 結(jié)論

由此可見,在火電廠的運(yùn)行過(guò)程中只有對(duì)脫硝技術(shù)和脫硝脫硫一體化技術(shù)的應(yīng)用力度不斷強(qiáng)化,才能使氮氧化合物的排放量不斷降低.但是其具有一定的使用條件,這就對(duì)脫硝技術(shù)和脫硝脫硫一體化技術(shù)的應(yīng)用造成了一定的影響,因此一定要對(duì)最適合的脫硫脫硝工藝進(jìn)行選擇,從而可以使火電廠中產(chǎn)生的氮氧化合物不斷減少.

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