1.前言

 

      煤炭在我國能源結(jié)構(gòu)中占有的比例超過了70%，并且這一情況在很長一段時間內(nèi)不會改變。燃煤會產(chǎn)生SO2和NOx等一系列大氣污染物，進而引發(fā)酸雨和光化學煙霧等環(huán)境問題。

 

      火電廠燃煤量在我國工業(yè)煤炭消耗量中占了很大的比重，帶來的污染非常嚴重。據(jù)統(tǒng)計，2010年，火電廠產(chǎn)生的SO2和NOx分別占我國SO2和NOx總排放量的52.8%和65.1%。國家環(huán)境保護“十二五”規(guī)劃重點工作部門分工方案中指出，要繼續(xù)推進電力行業(yè)污染減排，新建燃煤機組要同步建設(shè)脫硫脫硝設(shè)施。

 

      對于未安裝脫硫設(shè)施的現(xiàn)役燃煤機組要加快淘汰或者建設(shè)脫硫設(shè)施，并且加快燃煤機組低氮燃燒技術(shù)改造和煙氣脫硝設(shè)施建設(shè)。因此，對火電廠煙氣脫硫脫硝技術(shù)進行深入研究是十分有必要的。

 

      煙氣脫硫脫硝協(xié)同控制技術(shù)從整體上來講可以分為兩類，即煙氣分別脫硫脫硝技術(shù)和煙氣同時脫硫脫硝技術(shù)。煙氣分別脫硫脫硝技術(shù)是指在不同的反應塔內(nèi)對煙氣中的SO2和NOx分別進行去除。由于SO2引起的酸雨問題早在二十世紀八十年代中期就已經(jīng)在全球范圍內(nèi)顯現(xiàn)出來同時廣泛受到了社會各界的關(guān)注，并且我國在“十一五”期間也明確的提出了SO2的減排目標，而NOx的控制卻是在近些年才逐步被提出。

 

      所以我國現(xiàn)有的大部分火電廠都安裝有配套的脫硫設(shè)施，而缺少相應的脫硝設(shè)施。為了使火電廠煙氣能夠達標排放，就要對現(xiàn)有的火電廠進行改造，最簡單易行的方法就是在脫硫設(shè)施后端加裝一定的脫硝裝置，這也就構(gòu)成了煙氣分別脫硫脫硝系統(tǒng)。但是這樣的方法造價高，系統(tǒng)發(fā)雜，運行費用高，不易于管理。所以開發(fā)了煙氣同時脫硫脫硝技術(shù)。

 

      煙氣同時脫硫脫硝技術(shù)是指在同一套設(shè)備內(nèi)對煙氣中的SO2和NOx同時去除。該方法不但節(jié)約用地，投資較低，是目前最具發(fā)展前景的脫硫脫硝技術(shù)。本文重點介紹了幾種煙氣同時脫硫脫硝技術(shù)并分析了其優(yōu)劣。

 

2.煙氣分別脫硫脫硝技術(shù)

 

      煙氣分別脫硫脫硝技術(shù)是目前世界上應用最廣泛，技術(shù)相對比較成熟的脫硫脫硝技術(shù)。

 

      對于控制燃煤電廠煙氣SO2的方法中，有燃燒前燃燒中和燃燒后三種，而廣泛使用并且技術(shù)成熟，運行穩(wěn)定，脫硫效率高的是煙氣脫硫（FGD）。煙氣脫硫技術(shù)在發(fā)展了幾十年后，已經(jīng)形成了幾百種工藝，不同的工藝都具有特定的有點，但是也相應的存在一定的缺陷。目前在我國應用最為廣泛的就是石灰石-石膏法，占據(jù)了我國在建及已建煙氣脫硫機組的90%。

 

      控制火電廠NOx排放主要有低氮燃燒技術(shù)和煙氣脫硝技術(shù)。低氮燃燒技術(shù)指在燃燒中通過控制燃燒條件來降低NOx的生成煙氣脫硝技術(shù)主要分為非選擇性催化還原（SNCR）和選擇性催化還原（SCR）。SNCR是指向鍋爐煙氣中噴入NH3或者尿素等還原性物質(zhì)，在高溫范圍（900-110℃）內(nèi)，將煙氣中的NOx還原為N2和H2O。

 

      該方法雖然不使用昂貴的催化劑，并且一次性投資較低，但是其反應溫度過高，能耗較大，脫硝效率僅為30%～50%，適用于老機組的改造，且對NOx排放要求不高的地區(qū)。SCR是目前全球范圍內(nèi)應用最為廣泛，技術(shù)最成熟的煙氣脫硝技術(shù)。我國環(huán)保部在2010年1月發(fā)布了《火電廠氮氧化物防治技術(shù)政策》，其中規(guī)定了“新建，改建，擴建的燃煤機組，在去除氮氧化物時宜選用SCR法”。

 

      SCR技術(shù)是由美國Eegelhard公司開發(fā)，在20世紀70年代末和80年代初首先在日本有所發(fā)展，由于其較高的脫硫效率，很快在全球范圍內(nèi)得以推廣和應用。SCR煙氣脫硝技術(shù)是在300～400℃的條件下，在特定的催化劑的作用下，給煙氣中通入一定量的NH3，并與煙氣中的NOx在催化劑上發(fā)生氧化還原反應，從而使NOx變?yōu)闊o毒無害的N2隨煙氣排放。

 

      目前市場上應用最為廣泛的就是石灰石石膏法脫硫-選擇性催化還原脫硝技術(shù)。該方法具有較高的脫除污染物的效率，其中脫硫率可達90%，脫硝率可達80%。但是該方法工藝流程復雜，投資運行費用高，容易造成管道的堵塞，并且副產(chǎn)物資源化利用空間較小。所以，開發(fā)工藝和設(shè)備簡單，經(jīng)濟性能優(yōu)良，副產(chǎn)物可資源化利用的脫硫脫硝技術(shù)是十分有必要的。

 

3.煙氣同時脫硫脫硝技術(shù)

 

      煙氣同時脫硫脫硝技術(shù)也稱之為煙氣脫硫脫硝一體化技術(shù)。該方法可以在同一反應塔內(nèi)同時脫除兩種甚至多種污染物，工藝流程簡單，減小了反應裝置的占地，同時也降低了一次性投資費用。煙氣同時脫硫脫硝技術(shù)目前在全世界范圍內(nèi)都是研究的熱點，但絕大部分還處于實驗室研究階段，還沒有真正實現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)化應用。

 

      煙氣同時脫硫脫硝技術(shù)主要有等離子法，液體吸收法，固體吸附法等。

 

3.1等離子法

 

3.1.1電子束輻照技術(shù)(EBA法)

 

      電子束輻照技術(shù)是利用能量大約在800keV～1MeV的高能電子束照射煙氣，使煙氣中O2，N2，H2O等分子生成具有強氧化性的活性物質(zhì)，并且將SO2和NOx氧化成硫酸和硝酸后，進一步和噴入煙氣中的NH3反應生成相應的鹽。

 

      EBA法最早于20世紀70年代在日本研發(fā)，現(xiàn)已建成的各類裝置有30余座，其中工業(yè)化應用的裝置僅有5座。我國對該技術(shù)的研發(fā)開始于20世紀80年代，并于1997年在成都熱電廠建成了3.0×105m³/h的示范裝置，緊接著在杭州，北京分別建成了相應的商業(yè)化裝置和高技術(shù)產(chǎn)業(yè)化示范工程。

 

      日本、德國等部分發(fā)達國家已有比較成熟的示范車間，其運行結(jié)果表明電子束系統(tǒng)去除SO2的總效率超過了95%，對NOx的去除率也可以高達80%。但是在我國成都的示范裝置脫硫率可達80%左右，而脫硝率在20%左右。如何有效提高工業(yè)應用上電子束氨法的脫硫脫硝效率還有待進一步研究。