大气污染防治中脱硫脱硝及烟气除尘的应用——以火电领域为例

国能宝清煤电化有限公司 徐彬彬

我国的火力发电技术是支撑我国居民以及工业用电的重要技术，而这项技术给我国的环境带来了一定污染，为了继续发挥我国的火力发电技术，并且减少发电过程中对环境的污染，需要及时地脱除火力发电所产生的极具空气污染性的气体，主要是含硫、含氮元素的气体以及含有大颗粒的烟尘。在这一方面需要应用到一些有效的脱硫脱硝技术以及烟气除尘技术，并综合分析各种技术的优缺点，更有效地发挥污染性气体的脱除技术的优势。

一、脱硫脱硝及烟气除尘技术的发展现状

在火力发电过程中，产生的含硫含氮气体，如二氧化硫，三氧化二硫，一氧化氮，二氧化氮等都是大气污染的主要污染源，而在气体排放的过程中，气体不经过处理同时会携带大量的烟尘进入大气中，使得大气颗粒物含量超标，严重影响我国的空气质量和人们的正常生活。为了有效地解决污染性气体和烟尘，我国提出了针对性的脱硫脱硝技术以及除尘技术。具体来说，脱硫脱硝技术是分别对产生的含硫含氮气体进行脱除，对于含硫气体的脱除，应用到的技术手段有物理方面的吸附脱除、化学吸附脱除以及物理化学联合吸附脱除技术，其中物理化学结合的吸附脱除技术应用广泛。对于含氮气体的脱除，主要用到的是催化还原性的脱除技术、非催化还原技术以及臭氧脱除技术。在火电领域，排放出的废气所含有含硫、含氮气体含量并不大，但由于实际的火力发电供电需求量极大，使得在实际的火力发电过程中会排放大量的含硫含氮气体，但随着脱硫脱硝技术的发展，我国对于排放气体的脱硫脱硝有着较高的效率，有效地降低火力发电所产生的大气污染。对于烟尘除尘技术来说，主要用到的是布袋除尘以及湿法除尘，可以使大气排放物的烟尘含量降到最低，在火电领域的烟尘除尘方面也得到了较好的应用。

二、脱硫技术的分析及在火电领域应用

我国在火电领域所应用到的脱硫方法主要根据所使用的脱除剂的状态分为湿法脱硫、干法脱硫以及创新发展的半干法脱硫技术。湿法脱硫技术主要是应用处于液态的吸收剂对排放出来的气体进行选择性吸附和脱硫。具体的脱硫技术包括石灰石直接脱硫、石灰石间接脱硫以及液相催化脱硫等。而在众多的脱硫方法中，石灰石直接脱硫是最为实用的一种方法，主要是利用石灰石将废气中的二氧化硫吸收，生成亚硫酸钙之后，再对亚硫酸钙进行氧化生成硫酸钙进行利用，其实际的脱硫效率可高达百分之九十，也是我国脱硫技术方面应用最为广泛的一种湿法脱硫技术。其脱硫效率较高，使用的吸附脱除剂价格低廉，更具工业经济性，但其所用的设备投资较高，占地面积较大，一般适合用于大型发电厂废气的脱硫。

干法脱硫技术是利用粉末或者颗粒状态的吸附剂来脱除污染性气体中含硫物质，此种方法的特点是工艺流程极其简单，进行脱硫之后不会产生需要处理的污染性气体。具体来说，干法脱硫的主要方法包括活性炭脱硫法、电子束辐射法以及氧化物脱硫等方法。其中最为常见的是活性炭吸附法，即利用活性炭来吸附排放出来的含硫污染性气体，但由于活性炭的价格较高，活性炭吸附方法的脱硫速度较慢，脱硫效率较低，一般在火电领域不常应用此种方法，主要用于实验研究和方法优化。

半干法脱硫技术主要有NID新型脱硫技术、鲁奇公司的CFB烟气脱硫技术等。半干法脱硫技术主要用到的原料是消石灰，借助创新型的设备实现排放废气的含硫污染物质的脱除。其实际的废气脱硫率范围在百分之八十五左右，部分方法的废气脱硫率高达百分之九十以上。

对于火力发电厂所产生的废气的脱硫主要是从以上三个方面来选择，具体在应用的过程中需要根据含硫物质的脱除率要求、经济性要求以及发电厂实际的技术水平和设备条件等来科学地选择和应用脱硫技术。

三、脱硝技术的分析及在火电领域的应用

在火电领域对于排放的废气中含氮污染性气体的脱除也称为脱硝技术，在脱硝方面一般的发电厂所采用的技术有以下三种。一是非催化还原技术脱硝，此项技术依靠氨水以及尿素等来作为还原剂用于排放废气的还原，使得废气中的含氮氧化物转化为无毒害的氮气。此项技术的控制难点是还原反应的温度，具体来说需要严格控制温度在1000摄氏度（±100摄氏度）的条件下才能够有着较高的还原效率。而非催化还原技术因其实际的操作流程简单，投资较小以及脱硝的效率较高等特点使得这项技术在火电领域实际的脱硝中有着广泛应用。第二项技术是催化还原技术实现含氮污染性气体的脱硝，主要是利用金属作为催化剂，选用合适的还原剂来催化还原含氮氧化物，包括一氧化氮、二氧化氮等，使其转变生成大气中所含的氮气和水，但由于这项技术使用到了金属催化剂，对于实际的操作流程来说有一定的难度，并且实际的操作温度也需要得到稳定地控制，从而才能够真正地实现高效率的催化还原脱硝。第三种脱硝技术主要是臭氧脱硝技术。这是一种湿法脱硝技术，也是国内外在低温脱硝时所采用的一种常用脱硝技术。这项技术主要是利用臭氧的强氧化性来将具有污染性的氮氧化合物氧化为氮元素的高价态形式，并且可以很好地溶于水中，进而实现湿法脱硝。这项技术得到国内外脱硝行业的青睐的主要原因是其成本低廉。此外，由于是在低温条件下进行操作，从而能够相对安全地实现臭氧的氧化脱硝。目前我国在臭氧脱硝技术方面取得了一定的研究成效，并且投产和建成了臭氧脱硝的整套设备，并结合自动化的相关技术，从而极大地实现了自动化脱硝。

以上是在火电领域的废气排放过程中常用到的脱硝技术，对比这三种脱硝技术，非催化还原技术操作简单，成本也较低，脱硝效率较高，但温度不易控制是火电领域常见的一种脱硝技术手段。而催化还原脱硝技术是利用金属催化剂，实际的操作难度更大，设备也相对复杂，但脱硝的效率很高，在专业的设备和反应器的工作下有较高的安全性，其中的一些催化控制条件和技术也有待进一步优化。臭氧氧化脱硝是三种脱硝技术工艺中安全性最高的，但我国在这一方面的操作技术尚不成熟，很多的火电厂较少使用臭氧氧化的技术手段来实现排放废气的脱硝，臭氧氧化脱硝技术手段在火电领域的脱硝方面有着较为广阔的发展前景。

四、烟尘除尘技术的分析及在火电领域的应用

在火电厂发电所产生的废气中含有大量的烟尘，这些烟尘也是大气的主要污染物，严重危害着我国的环境。在火电领域主要应用到的除尘技术包括布袋除尘技术以及湿法除尘技术。具体来说，布袋除尘技术是一种常用的捕获型除尘技术，即利用过滤材料来阻挡这些烟尘，并将烟尘中的大颗粒以及一些小颗粒进行捕获。在现阶段为了提高布袋除尘的除尘效率优化了布袋除尘的一些工艺，并制订了一些有效的布袋除尘控制方案，如为布袋除尘设备设置合适的除尘负荷，这能够有效地加快布袋除尘的效率。此外还有定时的方式，可以定期做好布袋除尘器的清灰工作，提高除尘输灰效率。湿法除尘是一种原理简单的除尘工艺，主要用到的原料是水，将含有粉尘的气体通过施加一定的压力压到具有合适高度和水量的水箱中，以水浴以及淋浴的方式来吸收气体中的颗粒灰尘以及一些细小的粉末。在实际的工艺操作过程中，气体和水是逆向相遇，有助于提高实际的烟尘除尘的效率。湿法除尘的工艺操作手段，不仅可以有效地除去排放废气中的烟尘，也可以有效地除去一些污染性的气体，如二氧化硫。在操作的过程中其实际的安全性较高，可用于较高温度的气体的除尘，节省了过热气体的冷却费用，是一种清洁、高效，安全性能较高的操作工艺。

五、脱硫脱硝除尘一体技术的研究和发展

在火电领域的脱硫脱硝以及除尘技术方面，除了单独地对产生的废气进行脱硫脱硝以及除尘技术外，还存在整套的脱硫脱硝以及除尘技术。具体来说，火电厂产生的工业废气的污染物质包括含硫氧化物，含氮氧化物以及大颗粒的烟尘。对这些物质在一套设备中进行脱除，可以有效地节省工厂的空间，实现高效率的污染物质的脱除，是科学有效的污染物脱除工艺设想。目前，对于脱硫脱硝以及烟尘脱除工艺的研究主要是提出了干法脱硫脱硝以及湿法脱硫脱硝两种实用的方法。具体来说，干法脱硫脱硝的一种方法是利用等离子电束来将排放出来废气进行氧化，使得其中的含硫含氮物质的氧化物转变为高价态的无污染性的物质，之后再进行排放。干法脱硫脱硝的另一种方法是利用石灰石化合物作为吸附剂，从而能够吸附和脱除含硫含氮的有污染性气体，但这种方法的脱除效率较低。对于湿法脱硫脱硝技术，主要是指利用氯酸作为氧化剂来氧化含硫含氮物质，并将其转化为无毒害的气体。在脱硫脱硝技术实施之后再将气体进行进一步的湿法除尘，在除去烟尘的同时，也可以有效地吸附一些残留的污染性气体。而这样的整套用于脱硫脱硝以及除去烟尘的实际工艺尚未正式投入生产和使用，是具有极大发展前景的脱硫脱硝以及除尘的技术。

六、结语

火力发电为我国的居民用电以及工业用电提供了充足的电力供应，但由于火力发电过程中产生的废气对大气有着极大的污染，所以需要利用到一定的技术手段来实现污染物质以及烟尘的脱除，实际的脱硫脱硝以及除尘技术的选择需要根据发电厂的空间以及实际经济状况来进行合理选择，从而能够推动我国火电领域的清洁高效发展。