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【节能环保】浅析国内火电厂脱硫脱硝技术及治理方法

作者：论文网来源：论文网时间：2016-06-29 14:24 浏览：人次字体：T | T　繁体打印

煤炭富含碳、氮、氧、硫等多种元素，一经燃烧，就会生成CO、CO2、NO、S02等有害气体，同时伴有矿物质微粒杂质形成的烟尘。我国目前的电力的近80%来自火力发电，其原料就是煤炭，在火电厂的专用锅炉中，燃煤温度可以达到1200℃以上，大量的有害气体通过烟囱排到大气中，污染周边环境，致使呼吸道疾病增加，农业减产，各种工业民用设施用品遭到酸雨腐蚀。NO、S02是产生酸雨的主要原因，我国的酸雨污染以硫酸，哨酸复合型为主要特征，烟气脱硫脱硝技术是自动化程度高，管理简便的脱硫脱硝技术，现阶段，该技术是有效控制SO2、NO等有害气体的最好办法，其方法分作：干法、湿法、生物法、活性炭再生法等。
1. 烟气治理方法
火电厂排放的有害气体与烟气是相伴的，清理火电厂烟气，清除微粒杂质污染，是为了充分发挥烟气脱硫脱硝技术的应用。使用除尘器对微粒杂质进行处理。该方法主要是机械除尘、静电除尘、布袋除尘及湿式电除尘等。
机械除尘，是通过旋转运动产生离心力，吸附高温环境中漂流的尘埃物。成本低、自动化程度低，多适用于小型火电厂。其缺点是无法吸附直径小于10μm的微粒杂质，因此，机械除尘只是初级除尘。
静电吸尘，是利用静电吸附原理，在高温高压的锅炉管道中，将带有不同正负电荷的SiO、A1₂O₃等粉尘，通过静电场的吸附作用，达到捕捉微粒杂质的目的。该方法可以吸附直径10μm以下的灰尘，成本不算太高，多用于大中型锅炉设施。
布袋除尘是另一种高效的除尘方法，是使用无纺布、针刺毡等材料做成的布袋，对微粒杂质进行过滤吸收，除尘率可以达到99.9%以上，是目前使用最为广泛的方法。其缺点是布袋受腐蚀、高温、水汽等影响较大，其使用的效率与方便性受到限制。
湿式电除尘，前面几种方法虽然有良好的除尘效果，但是都属于初级水平，不能达到精细化的除尘效果。在空气质量要求较高的地区，在脱硫系统后加装湿式电除尘器，其原理与静电除尘一样，具体的方式是用水冲代替了震动，通过三级加装，可以有效消除PM2.5以下的微尘。

2. 脱硫脱硝技术综述
自上世纪60年代，发达国家开始研究脱硫脱硝，在70年代形成了比较成熟的脱硫脱硝技术，并逐渐推广开来。随着科学技术的不断进步，脱硫脱硝技术主要有干法、湿法、生物法、活性炭再生法等。在此做一个比较详细的论述。
2.1 干法脱硫脱硝技术
干法主要有脉冲电晕同步脱硫脱硝技术、电子束辐照烟气脱硫脱硝技术，主要优点是投资较低，流程简单，无废弃物。
(1)脉冲电晕同步脱硫脱硝技术
该技术与上世纪80年代被提出，其基本原理是：利用电晕放电产生高能电子，激活烟气中的H₂O、O₂等分子，使其发生裂解或电离，生成具有强氧化性的O^-、OH^-等自由基，与SO和NO等发生催化氧化反应，生成SO₄和NO₃或相应的酸，然后加入氨等化学原料，得到铵盐，最终沉降下来。该技术成本低，无二次污染，需要注意的是磁脉冲调制、脉冲电源Tes La变压器谐振充电等技术的匹配问题;烟气中飞灰，水蒸气等各种成分对脱除反应的影响问题。解决好这两方面的问题，才可以大范围使用。
(2)电子束辐照烟气脱硫脱硝技术
该技术是物理与化学原理相结合的脱硫脱硝技术。其工作原理是：安置电子加速器，用电子束撞击烟气中的NO和S0，将其氧化成N0₂和SO₃，再与水蒸气反应，生成雾状的硝酸和硫酸，然后加入氨气，生成硝铵和硫铵，加以收集利用，最终达到脱硫脱硝的效果。该技术投资与运行成本低。
(3)其它干法技术
近年来，干法烟气脱硫脱硝技术在不断发展，新出现了一些技术，例如：活性焦吸附法、NH₃/VO一TiOz法、流光放电等离子体法、电催化氧化法等。总之，干法烟气脱硫脱销技术依据同样的原理，使用不同的催化介质，派生出众多的新式方法，具有广阔的发展前景，但是，这些技术要从实验阶段进入到工业化生产阶段，还存在若干问题亟待解决。
2.2 湿法脱硫脱硝技术
湿法主要有钙基吸收剂催化氧化烟气脱硫脱硝法、KMnO4―NaOH溶液脱硫脱硝法、酸性NaCI02溶液脱硫脱硝法、臭氧氧化结合化学吸收脱硫脱硝法等，其主要优点是脱硫脱硝效率高，粉尘对外界的影响小。
(1)钙基吸收剂催化氧化烟气脱硫脱硝法
该技术是利用Ca(OH)2与SO根和NO根可以在常温下发生反应的原理，在传统的石灰石―石膏法中，用Ca(OH)2替代石灰石，作为吸收剂和反应物，利用OH根的氧化性，催化NO根，达到同时实现脱硫脱硝的目的。该技术使用方便，原料成本低廉，方便设备升级换代，唯一的问题是脱硝率比较低，需要加入高活性的添加剂。
KMnO4―NaOH溶液脱硫脱硝法，是在此基础上，使用KMnO4作为高活性的添加剂，提高脱硝率的方法。
(2)酸性NaC102溶液脱硫脱硝法
该项技术在上世纪70年代就有初步研究，其原理是：利用高浓度NaCIO2和NaOH溶液，对烟气中的NO根和SO根进行氧化吸收，最终达到脱硫脱硝的目的。其优点是脱硫脱硝的效率高，无结垢，投资成本与维护费用低等。
(3)臭氧氧化结合化学吸收脱硫脱硝法
O3具有高氧化性，其氧化能力来自臭氧的自由基，在脱硫脱硝的技术应用中，利用臭氧的自由基把NO根氧化为高价态的氨氧化物，输送到在洗涤塔内，把氮氧化物与二氧化硫转化为溶于水的物质，达到脱除的目的。结合尾部湿法洗涤装置，可以同时对SO根和NO根进行脱除，脱硫效率几近100%，脱硝率可达到85%以上。
2.3 生物脱硫脱硝法
生物脱硫脱硝法是利用自然界的嗜硫菌、嗜硝菌对硫离子、硝离子的吞噬性，通过生物降解方式，达到脱硫脱硝的目的。嗜硫菌、嗜硝菌本身就喜欢生活在高温高湿的环境中，上世纪80年代，我国科技人员利用轻质陶粒生物滴滤塔，模拟出了生物脱硫脱硝的试验状态。经研究表明，该技术一旦使用，具有脱硫脱硝效率高、设备简单、投资及运行费用低、操作维护简单、无污染等优点，是很好的研究发展方向。
2.4 活性炭再生法
活性炭材料复杂的微孔结构构成了活性位，吸附在活性位上的氧形成了富氧官能团。活性炭在脱硫脱硝中的物理吸附是指活性炭微孔吸附;化学吸附是富氧官能团的化学反应结果。
当没有水蒸汽和氧离子存在时，主要发生物理吸附，吸附量较小;当烟气中富含水蒸汽和氧离子时，主要发生化学吸附。其反应速度取决于活性炭中SO2的吸附量。当烟气中SO2的浓度比较高时，活性炭内进行的是SO2脱除反应，当烟气中SO2的浓度较低时，主要是NH根的催化还原法，NO根的脱除反应占主导地位。活性炭再生是指当活性炭在高温水蒸气状态中，活性炭中的C元素可以将H2SO4还原成SO2，从而可以增加活性炭中SO2的吸附量，继而提高反应速度。
3 结论
随着国家对环保要求的提高，脱硫脱硝技术成为治理大气污染的研究重点，开发出效果明显、经济实用的脱硫脱硝技术是科研工作者的努力方向。

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