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火电厂脱硫脱硝除尘及烟塔一体化技术

发表时间：2021/4/28 来源：《电力设备》2020年第33期作者：周应求

[导读] 摘要:针对火电行业原有的脱硝，除尘，脱硫工艺各自单独设计后串联带来的占地大，费用高的弊端，开发新的污染物治理一体化和烟塔一体化技术已经成为新的发展趋势。

        （中电建湖北电力建设有限公司湖北武汉 430000）
        摘要:针对火电行业原有的脱硝，除尘，脱硫工艺各自单独设计后串联带来的占地大，费用高的弊端，开发新的污染物治理一体化和烟塔一体化技术已经成为新的发展趋势。笔者根据火电厂改造过程遇到的问题，结合国内外火电厂脱硫、脱硝、除尘及烟塔的一体化设计方案的市场调研，对火电厂脱硫、脱硝、除尘及烟塔的一体化设计方案进行探讨。
        关键词:火电厂;一体化设计
        我国以煤炭资源为主的能源结构决定了火电在我国电力建设中的核心地位。随着现代化社会的不断推进，为了确保社会中环保、节能、绿色的经济发展理念，我国对火电厂排放的大气污染物的管理与监督的要求也越来越高。但是由于我国大多数火电厂都是除尘器与脱硫脱硝工程进行分别设计施工，并且对烟塔的处理也是单独的，所以在改造过程中出现了场地空间位置不够，不同工艺由于参数调整和设备改造后的衔接困难等一系列的问题。于此同时，火电厂脱硫、脱硝、除尘及烟塔的一体化设计的理念引起了各国学者的广泛关注，这种设计思路相比于将不同工艺单独设计后串联，有着系统简单，占地少，投资运行费用低等优势，成为烟气净化发展的趋势。
        1火电厂一体化建设的意义
        我国现阶段的城市能源主要是由煤炭进行供给，火力发电依旧是我国的城市生活之中主要的能源供给。在我国北方的城市之中，除了火力发电对于煤炭的使用之外，冬天的寒冷天气下，建筑内部暖气的供暖也使用了大量的煤炭，煤炭的大量使用也导致在冬季，我国北方城市恶劣的空气环境。在南方城市，冬季虽然没有暖气和煤炭的大量使用，但是南方城市的室内取暖往往使用空调等电器进行，其耗能量远大于一般的家电，我国火力发电的使用量大，因此，过多的电器使用依旧导致了煤炭资源在冬季的大量使用。由此可知，我国的火电厂的电力生产在能源的使用之中占据很大的份额。但是，当前我国的火电厂的建设一般将各个生产步骤所在的厂房进行独立的建设，在实际生产之中存在生产空间不够和生产的污染较大的缺点。为了在未来的社会发展之中，火力发电依旧可以在生活和生产能源的供给之中发挥更加重要的作用，火电厂的生产设施的一体化建设将成为未来火电厂发展的趋势。
        2火电厂脱硫、脱硝、除尘一体化技术
        2.1吸附法
        （1）炭质材料吸附法采用耐磨、耐压、耐冲击性能优于活性炭的活性焦作为吸附材料，利用它的微孔吸附的功能，把二氧化硫吸附在活性焦的微孔中，通过对其的加热再生，促进高浓度的二氧化硫气体的产生，通过装置的转化形成浓硫酸、高纯硫磺等副产品。而烟气中的氮氧化物与通入的氨气在活性焦表面的催化作用下进行反应，生成氮气与水，从而排出大气，在实现脱销与脱硫工作的一体化的同时，还对烟气中的粉尘具有一定的处理效果。除此之外，此种方法还具有运行费用低、占地面积较小以及节约用水的优点。马双忱等人的研究中，采用向炭质材料进行吸附的方法，把二氧化硫转变为硫，氮氧化物转化为氮气，其对烟气的脱销脱硫率均达到96%。
        （2）CuO-Al2O3吸附法采用负载型的CuO作吸收剂在300~450℃时,CuO与烟气中的SO2在氧化性气氛中反应生成CuSO4，而CuSO4及CuO对氨气选择还原NOx有很高的催化活性;吸收饱和的CuSO4通过还原性气体进行再生，释放的SO2可制酸,还原得到金属铜或CuS,再用烟气或空气氧化,生成的CuO又重新用于吸收还原过程。20世纪70年代,美国PETC以CuO-Al2O3作为吸附剂对同时脱除烟气中NOx和SO2进行了研究,考察了吸附温度、流化床床层温度等各种因素的影响。在我国,中科院山西煤炭化学研究所煤转化国家重点实验室也对此进行了研究，但其所采用的载体为活性炭铜法吸收还原过程。该工艺的SO2和NOx脱除效率分别达到95%和90%。

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        2.2高能电子的氧化方法分析
        该方法是利用高能电子产生的强氧化性自由基等活性物质，把氧气中的二氧化硫、一氧化氮氧化为三氧化硫和二氧化氮等高价的氮氧化物以及硫化物并与水蒸气进行反应，形成雾状的硝酸以及硫酸，并与添加的氨进行反应，生成硝铵、硫铵，从而实现脱硫和脱硝的一体化，进而达到净化烟气的良好作用。根据产生高能电子的方式的不同又分为以下几种。
        （1）电子束法（EBA）
        该法是通过对电子加速器的运用，生成高能电子，从而产生具有强氧化性的自由基等的活性物质来氧化烟气中的一氧化氮与二氧化硫。该方法虽然操作简单，但是电子枪造价昂贵且寿命短，维护费用高等劣势限制了它的应用发展。在二十世纪八十年代，原子能研究所(JAERI)与日本茬原公司把该项技术使用到烟气脱销、脱硫的研究课题中去。
        （2）脉冲电晕等离子体技术(PCDP)
        该法是通过利用高压脉冲电源的放电来获取活化电子,并使气体烟体中的化学键断裂，在常温的状态下，获得大量的高能电子以及其他的活性自由基，例如O，OH，进而对工业废气中的气体分子进行降解以及氧化等反应。该法具有设备简单、操作简便,副产物可作为肥料回收利用等优点，但是高的能耗(约占电厂总发电量的5%)和高压脉冲电源寿命短是制约其应用发展的最大难题。
        3火电厂中烟塔一体化技术
        烟塔一体化技术最初起源于1982年的联邦德国，目前，国外已有超过30座冷却塔采用了冷却塔排烟技术。理论上来说，燃煤电厂通过冷却塔排放的热量约占电厂总热量的50%,排放的烟气具有抬升高、不易吹散等特点，利用冷却塔强大的烟气抬升能力来排放脱硫后烟气，以达到排放要求是可行的，并且对于新建的火电厂来说，减少烟囱就是减少了一部分工程投资和运行费用。
        3.1排烟冷却塔设计特点
        国外的烟塔一体化技术已经十分成熟，主要分为有旁路和无旁路两类，前者主要是考虑脱硫设备故障情况下，将锅炉烟气从旁路导入备用的处理设备，防止空排带来的大气污染。在大多数情况下,与常规烟囱相比，排经冷却塔排放烟气效果较好。为了确保排放的效果，相关的施工人员应该按照相关的要求在每根烟道的单点进行排放，将排放点设置在塔中心位置，并控制烟道的出口流速在每秒16-20米。即可保证排放效果。
        3.2制定冷却塔的防腐套管方案火电厂在对大气污染物进行处理的过程中，对于冷却塔防腐套管的应用方案设计要满足一下几个条件：一是，必须对高性能的混凝土进行合理的利用。向国外先进的经验进行研究与学习，对于不同的排气冷却塔应该使用不同的防腐套管，我国的工程化技术人员应该对其进行科学的筛选，对于冷却塔排除的气体状况对塔壁的防腐涂料进行使用；二是，应该对冷却塔进行油漆的保护措施，进而确保冷却塔的工作效率。
        4结语
        在经济全球化发展的今天，发展环保经济、绿色经济至关重要。针对火电厂的污染物治理出现的工艺设备占地大，设备工程费用高，电厂废热利用低少等问题，开发适合我国火电厂的脱硝，除尘，脱硫一体化处理技术和烟塔一体化技术，对火电厂污染物处理的设计方案进行改革和创新，进而促进火电厂向绿色经济发展模式更进一步。
        我国的火电厂使用对于当前生态环境的建设造成了很大的影响，针对实际生产过程，我国倡导进行发电、处理、排放的一体化设计，在降低建设成本额同时，提高生产效率，降低环境污染，促进火电厂建设的进一步发展。
        参考文献:
        ［1］广东火电厂脱硫工程全面启动［J］．广州环境科学，2003(03)．
        ［2］我国火电厂脱硫前景预测［J］．电站辅机，2001(03)．
        [3]单志峰,黄友明.国外烟气同步脱硫脱硝技术现状[J].冶金环境保护,1999,(4):40-45.