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                  淺析火電廠脫硫脫硝技術與治理

                  發布時間:2018-08-23
                    煤炭富含碳、氮、氧、硫等多種元素,一經燃燒,就會生成CO、CO2、NO、S02等有害氣體,同時伴有礦物質微粒雜質形成的煙塵。我國目前的電力的近80%來自火力發電,其原料就是煤炭,在火電廠的專用鍋爐中,燃煤溫度可以達到1200℃以上,大量的有害氣體通過煙囪排到大氣中,污染周邊環境,致使呼吸道疾病增加,農業減產,各種工業民用設施用品遭到酸雨腐蝕。NO、S02是產生酸雨的主要原因,我國的酸雨污染以硫酸,哨酸復合型為主要特征,煙氣脫硫脫硝技術是自動化程度高,管理簡便的脫硫脫硝技術,現階段,該技術是有效控制SO2、NO等有害氣體的最好辦法,其方法分作:干法、濕法、生物法、活性炭再生法等。
                  1 煙氣治理方法
                  火電廠排放的有害氣體與煙氣是相伴的,清理火電廠煙氣,清除微粒雜質污染,是為了充分發揮煙氣脫硫脫硝技術的應用。使用除塵器對微粒雜質進行處理。該方法主要是機械除塵、靜電除塵、布袋除塵及濕式電除塵等。
                  機械除塵,是通過旋轉運動產生離心力,吸附高溫環境中漂流的塵埃物。成本低、自動化程度低,多適用于小型火電廠。其缺點是無法吸附直徑小于10?m的微粒雜質,因此,機械除塵只是初級除塵。
                  靜電吸塵,是利用靜電吸附原理,在高溫高壓的鍋爐管道中,將帶有不同正負電荷的SiO、A12O3等粉塵,通過靜電場的吸附作用,達到捕捉微粒雜質的目的。該方法可以吸附直徑10?m以下的灰塵,成本不算太高,多用于大中型鍋爐設施。
                  布袋除塵是另一種高效的除塵方法,是使用無紡布、針刺氈等材料做成的布袋,對微粒雜質進行過濾吸收,除塵率可以達到99.9%以上,是目前使用最為廣泛的方法。其缺點是布袋受腐蝕、高溫、水汽等影響較大,其使用的效率與方便性受到限制。
                  濕式電除塵,前面幾種方法雖然有良好的除塵效果,但是都屬于初級水平,不能達到精細化的除塵效果。在空氣質量要求較高的地區,在脫硫系統后加裝濕式電除塵器,其原理與靜電除塵一樣,具體的方式是用水沖代替了震動,通過三級加裝,可以有效消除PM2.5以下的微塵。
                  2 脫硫脫硝技術綜述
                  自上世紀60年代,發達國家開始研究脫硫脫硝,在70年代形成了比較成熟的脫硫脫硝技術,并逐漸推廣開來。隨著科學技術的不斷進步,脫硫脫硝技術主要有干法、濕法、生物法、活性炭再生法等。在此做一個比較詳細的論述。
                  2.1 干法脫硫脫硝技術
                  干法主要有脈沖電暈同步脫硫脫硝技術、電子束輻照煙氣脫硫脫硝技術,主要優點是投資較低,流程簡單,無廢棄物。
                  (1)脈沖電暈同步脫硫脫硝技術
                  該技術與上世紀80年代被提出,其基本原理是:利用電暈放電產生高能電子,激活煙氣中的H2O、O2等分子,使其發生裂解或電離,生成具有強氧化性的O-、OH-等自由基,與SO和NO等發生催化氧化反應,生成SO4和NO3或相應的酸,然后加入氨等化學原料,得到銨鹽,最終沉降下來。該技術成本低,無二次污染,需要注意的是磁脈沖調制、脈沖電源Tes La變壓器諧振充電等技術的匹配問題;煙氣中飛灰,水蒸氣等各種成分對脫除反應的影響問題。解決好這兩方面的問題,才可以大范圍使用。
                  (2)電子束輻照煙氣脫硫脫硝技術
                  該技術是物理與化學原理相結合的脫硫脫硝技術。其工作原理是:安置電子加速器,用電子束撞擊煙氣中的NO和S0,將其氧化成N02和SO3,再與水蒸氣反應,生成霧狀的硝酸和硫酸,然后加入氨氣,生成硝銨和硫銨,加以收集利用,最終達到脫硫脫硝的效果。該技術投資與運行成本低。
                  (3)其它干法技術
                  近年來,干法煙氣脫硫脫硝技術在不斷發展,新出現了一些技術,例如:活性焦吸附法、NH3/VO一TiOz法、流光放電等離子體法、電催化氧化法等??傊?,干法煙氣脫硫脫銷技術依據同樣的原理,使用不同的催化介質,派生出眾多的新式方法,具有廣闊的發展前景,但是,這些技術要從實驗階段進入到工業化生產階段,還存在若干問題亟待解決。
                  2.2 濕法脫硫脫硝技術
                  濕法主要有鈣基吸收劑催化氧化煙氣脫硫脫硝法、KMnO4―NaOH溶液脫硫脫硝法、酸性NaCI02溶液脫硫脫硝法、臭氧氧化結合化學吸收脫硫脫硝法等,其主要優點是脫硫脫硝效率高,粉塵對外界的影響小。
                  (1)鈣基吸收劑催化氧化煙氣脫硫脫硝法
                  該技術是利用Ca(OH)2與SO根和NO根可以在常溫下發生反應的原理,在傳統的石灰石―石膏法中,用Ca(OH)2替代石灰石,作為吸收劑和反應物,利用OH根的氧化性,催化NO根,達到同時實現脫硫脫硝的目的。該技術使用方便,原料成本低廉,方便設備升級換代,唯一的問題是脫硝率比較低,需要加入高活性的添加劑。
                  KMnO4―NaOH溶液脫硫脫硝法,是在此基礎上,使用KMnO4作為高活性的添加劑,提高脫硝率的方法。
                  (2)酸性NaC102溶液脫硫脫硝法
                  該項技術在上世紀70年代就有初步研究,其原理是:利用高濃度NaCIO2和NaOH溶液,對煙氣中的NO根和SO根進行氧化吸收,最終達到脫硫脫硝的目的。其優點是脫硫脫硝的效率高,無結垢,投資成本與維護費用低等。
                  (3)臭氧氧化結合化學吸收脫硫脫硝法
                  O3具有高氧化性,其氧化能力來自臭氧的自由基,在脫硫脫硝的技術應用中,利用臭氧的自由基把NO根氧化為高價態的氨氧化物,輸送到在洗滌塔內,把氮氧化物與二氧化硫轉化為溶于水的物質,達到脫除的目的。結合尾部濕法洗滌裝置,可以同時對SO根和NO根進行脫除,脫硫效率幾近100%,脫硝率可達到85%以上。
                  2.3 生物脫硫脫硝法
                  生物脫硫脫硝法是利用自然界的嗜硫菌、嗜硝菌對硫離子、硝離子的吞噬性,通過生物降解方式,達到脫硫脫硝的目的。嗜硫菌、嗜硝菌本身就喜歡生活在高溫高濕的環境中,上世紀80年代,我國科技人員利用輕質陶粒生物滴濾塔,模擬出了生物脫硫脫硝的試驗狀態。經研究表明,該技術一旦使用,具有脫硫脫硝效率高、設備簡單、投資及運行費用低、操作維護簡單、無污染等優點,是很好的研究發展方向。
                  2.4 活性炭再生法
                  活性炭材料復雜的微孔結構構成了活性位,吸附在活性位上的氧形成了富氧官能團?;钚蕴吭诿摿蛎撓踔械奈锢砦绞侵富钚蕴课⒖孜?化學吸附是富氧官能團的化學反應結果。
                  當沒有水蒸汽和氧離子存在時,主要發生物理吸附,吸附量較小;當煙氣中富含水蒸汽和氧離子時,主要發生化學吸附。其反應速度取決于活性炭中SO2的吸附量。當煙氣中SO2的濃度比較高時,活性炭內進行的是SO2脫除反應,當煙氣中SO2的濃度較低時,主要是NH根的催化還原法,NO根的脫除反應占主導地位?;钚蕴吭偕侵府敾钚蕴吭诟邷厮魵鉅顟B中,活性炭中的C元素可以將H2SO4還原成SO2,從而可以增加活性炭中SO2的吸附量,繼而提高反應速度。
                  3 結論
                  隨著國家對環保要求的提高,脫硫脫硝技術成為治理大氣污染的研究重點,開發出效果明顯、經濟實用的脫硫脫硝技術是科研工作者的努力方向。