摘要:燃煤电厂是当前我国社会发展中必不可少的一个关键组成部分,文章通过对大气污染环境状况进行概述回顾,对电厂脱硫脱硝的必要性展开论述,分析了工艺的基本原理以及工业化应用情况,并对于未来脱硫脱硝技术的发展趋势进行了讨论,指出具有应用前景的脱硫脱稍技术并给出建议。
关键词:电厂;脱硫脱硝一体化技术;研究与应用
一、脱硫脱硝的重要性
在21世纪的今天,人们面临各种环境问题,而大气污染是最严重的,该污染是因为空气中含有的SO2以及氮氧化合物造成的,这两种化学物质都来源于煤燃烧,多数都是来自于发电厂煤燃烧,通常煤在燃烧后出现的SO2在空气中发生氧化作用转化成三氧化硫。水和三氧化硫相融往往会形成一种酸雨现象,严重影响庄稼以及建筑物,但是氮氧化合物具有一定的镀锌,大气污染物除了对人们的日常生活造成影响,还会影响现代化多种既定,在直接情况下,人们都深受大气污染造成的影响。因此,电厂脱硫脱硝是非常有必要的,利用脱硫脱硝才能够简洁有效治理污染物,这样除了影响我国发展,还会影响世界发展。而脱硫脱硝,主要是指煤经过后出现的NO2以及SO2等等经过处理和有效控制。
二、脱硫脱硝技术的应用现状
大气污染作为严重的环境污染问题,已逐渐成为世界各国的研究重点,相应的脱硫脱硝技术也受到了巨大推动。而现阶段虽然我国对电力行业烟气的治理投入了较大的力度,更是加大了对相关人力物力的投入,取得了一定的阶段性成效,特别是2015年,我国火力发电项目增速较快,伴随着节能环保技术的不断进步,火电对环境的影响程度逐年下降。就目前的技术来看,执行新标准的排放要求并不存在困难。我国现阶段的脱硫技术较为成熟,且在相关设备方面较为先进,同时培养具有高专业素养的技术人才。电厂烟气治理运行稳定,而随着现阶段相关脱硫脱硝技术的不断完善、发展,技术人员更需要不断锻炼、强化自身,逐渐加强对脱硫脱硝一体化工艺的掌握。
三、干法同时脱硫脱硝技术
3.1SNRB工艺
SNRB工艺是把所有SO2,NOx和颗粒的处理都集中在一个高温的集尘室内。其原理是在省煤器后喷入钙基吸收剂脱SO2,在气体进入悬浮有选择性催化还原催化剂的布袋前喷入NH3,在布袋除尘器的滤袋中悬浮选择性催化还原催化剂以去除NOx。该工艺脱硝效率高、占地小、运行稳定,并且在脱氮之前已除去只要和颗粒物,工艺适用性好,因而减少了催化剂层的堵塞、磨损和中毒。但其工艺的不足在于需要采用特制的耐高温陶瓷纤维编织的过滤袋,因而增加了成本,距离大规模工业应用还有一定的差距。而且有废渣产生。
3.2电子束辐射技术
电子束辐射技术主要是高能电子束辐射作用下,利用除尘器使烟气中的固体颗粒和灰尘净化,然后在冷却塔内进行冷却降温,在烟气进入反应器之前,注入接近化学计量的氨气,然后进入反应器,再利用高能电子束辐射烟气,使N2,O2、水蒸气等发生电离辐射,产生自由基等活性物质。这些高价的硫氧化物和氮氧化物与水蒸气反应生成雾状的硫酸和硝酸,烟气中的SOz和NOx被氧化成S03和NO2,然后与进入的氨发生反应生成硫钱和硝钱经造粒处理后可作化肥。
3.3脉冲电晕法脱硫脱硝技术
脉冲电晕等离子体技术的基础是电子束辐射法,脉冲电晕法使用高压电源电晕放电来取代昂贵的电子加速器产生高能电子,电子束照射法是由加速器产生的,二者基本原理相同,其反应机理是在放电过程中会产生大量的高能量电子、离子和其他粒子,这些活性粒子在与污染物互相碰撞时,经过一系列复杂的电化学反应,会形成单原子分子,并产生臭氧,与烟气中的水形成相应的酸,酸再和氨形成酸钱,达到同时脱硫脱硝的目的。
四、电厂脱硫脱硝一体化工艺研究与应用
4.1金属络合法
这一方法的原理就是将一氧化氮与过渡金属络合物反应而形成金属亚硝酰化合物,从而将一氧化氮溶解于液相中,进入一氧化氮液相和还原剂中反应并生成氨气与氮气,进而有效的将一氧化氮脱除。近些年来,很多关注的一种技术就是络合亚铁湿法脱硫脱硝一体化技术,其不仅能安装在一套装置中,并在低温条件下将二氧化硫与氮氧化物进行高效脱除,而且能将投资与运行成本降低,但是因为吸收剂再生较为困难,导致其难以实施工业化。将亚硫酸钠、硫化钠和尿素加入乙二胺四乙酸螯合溶液中,能有效的完成脱硝的工作,且在添加还原组分时,能利用超声-活性炭来影响整个脱硝的过程,并利用亚硫酸钠和硫化钠对于乙二胺四乙酸螯合进行还原再生。由此可见,不管是超声波还是活性炭,均能使得亚硫酸钠吸收液能有效的再生,而尿素则对络合铁吸收剂的再生和吸收均具有不利的影响。但是乙二胺四乙酸配位试剂的价格昂贵,所以需要采取廉价氮川三乙酸配体试剂来替代乙二胺四乙酸,同时氮川三乙酸配体试剂其在平衡常数上要大于乙二胺四乙酸。利用这一技术进行脱硫脱硝时,吸收液难以完全高效的循环和利用,目前的再生方法的经济性还有待提升,加上其运行条件具有不稳定的特点,使得其要想实现工业化推广和应用还有很长的一段路要走。
4.2固体吸附/再生法
(1)碳质物料
根据吸附物料的不同,可以对其进行细化:活性炭和活性焦进行吸附两种方法,这两种方法区别不是很大。活性炭在吸附中,有两个工艺环节,分别为吸附塔和再生塔。活性焦进行吸附的工艺比较单一,只有吸附塔,脱销分为上层、脱销分为下层,活性焦在这个过程中上下移动,烟气为横向流动。
(2)NO×SO
美国对活性氧化铝进行吸附,并让其实现脱硫脱硝技术的于1880年开始研究。这项技术的吸附剂的载体为r-氧化铝,将载体使用碱溶液进行喷洒涂抹,然后将吸附剂记行浸泡,泡好之后再进行加热和干燥,去除多余水分。吸附剂饱和之后还可再生,其再生是通过将吸附剂在600度的加热器中加热,释放出NOX,再将NOX连续送入锅炉中。NOX在燃烧过程中可以形成N2,而且在锅炉中也能达到平衡。通过在再生器中加入还原气体,会产生SO2及H2S的混合气体,并能够对硫磺进行有效回收。
4.3高级氧化法
这一技术是把一氧化氮进行氧化处理之后,与烟气内的酸性气体一道脱除,比如,二氧化硫、氯化氢、氢氟酸等,但是必须要有碱液洗涤装置来支持。常见的高级氧化剂主要有氯酸钠、氯酸、高锰酸钾、白磷等,而活性自由基主要有氧、氢氧根、臭氧、水等。所以在这一技术应用过程中,就必须加强系统能耗与氧化剂消耗量的控制。例如某电厂在海水脱硫装置中采取高级氧化法试验,氧化剂是50%双氧水,其得到的氮氧化物氧化率是60%。而在此基础上对氧化剂以及氧化剂与尿素相配合时作为两种添加剂,其中氧化剂与尿素相配合时所制作的添加剂,其效果要远比只用氧化剂要好,其脱硝、脱硫率分别是35%和99%。并采取FLUENT软件构建烟道数学模型,对烟道内部的烟气流动情况进行了模拟,并对喷嘴装置和喷淋层数给烟气流场带来的影响进行了分析,就给烟道与喷淋层设计优化在数据上提供了支持。
结语:
总而言之,我国最重要的能源是煤炭,煤炭在燃烧中会出现多种污染物,比如:SO2以及氮氧化合物等等。目前,我国脱硫脱硝技术中主要是干法脱硫托少一体化,将来必须要进一步研究湿法脱硫脱稍技术。整体来讲,必须要以我国国情为切入点,尽管电厂脱硫脱稍技术起到重要的作用,但还是谈不上工业化应用。对于当前的大气污染情况,最佳的方法就是脱硫脱稍一体化技术。
参考文献:
[1]卢国俊.浅谈电厂脱硫脱硝一体化工艺研究与应用[J].民营科技,2018(12):73.
[2]周冰.浅析燃煤电厂烟气脱硫脱硝一体化工艺研究与应用[J].中国金属通报,2018(08):268+270.