摘 要: 造成大气污染、酸雨的产生以及光化学烟雾的主要原因就是氮氧化物,而且在火电厂的燃煤过程中主要排放这些氮氧化物,所以当前我国火电厂在运行过程中首先要解决的一个重要问题就是对燃烧中的氮氧化物的排放量进行最大程度的降低.因此本文就是对火电厂脱硝技术与应用以及脱硫脱硝一体化的发展趋势进行了具体的研究.
关键词: 脱硝技术与应用 脱硫脱硝 一体化发展趋势
当前世界上广泛应用的不可再生资源以及火电厂主要应用的焦点能源就是煤炭[1].我国煤炭的使用量是非常巨大的,因此许多的氮氧化合物以及硫氧化合物在煤炭燃烧过程中产生,从而对大气造成污染,所以对火电厂脱硝技术与应用以及脱硫脱硝一体化的发展趋势进行研究是非常有必要的.
1 火电厂脱硝技术与应用
1. 1 脱硝技术的类型
炉内脱硝工艺和烟气脱硝工艺是使氮氧化合物排放量减少的主要的方法.当前世界上氮氧化合物降低的普遍使用的方式就是烟气脱硝法,未来脱硝技术的研究方式主要是选择性催化还原技术.联合脱硫脱硝法和同时脱硫脱硝法是烟气脱硫脱硝一体化技术主要的两个方面.氮氧化合物的脱氮可以在三个阶段进行,即燃烧之前、燃烧中和燃烧之后.目前脱氮技术普遍使用在燃烧过程中和燃烧之后.
⑴低氮氧化合物的燃烧技术.将燃烧条件和方式进行改变,从而可以使产生的氮氧化合物以及氮元素向氮氧化合物的转换率得以降低,是使氮氧化合物降低燃烧的主要方式.主要通过以下几个方法对燃烧条件进行改变: 将空气比减小、将空气预热进行缩小以及将燃烧室热负荷进行降低等这些方式使产生的氮氧化合物可以减少[2].燃烧转化的方式主要有以下几个: 将氮氧化合物然器进行降低、烟气循环法以及二段燃烧法将产生的氮氧化合物进行降低.
⑵烟气脱硝法.湿法脱硝、干法脱硝、液体接收法以及气相反应法等都是烟气脱硝的主要方式,其中电子束照射法以及脉冲电晕等离子法是气相反应的主要方法,自由基是利用高能电子形成的,从而将一氧化氮变成二氧化氮,然后有效利用二氧化氮与水和氨气等经过化学反应形成的化肥.选择性催化还原法以及选择性非催化还原法等方式进行化学反应的条件就是催化或者半催化,其进行反应的原料主要是氨气和碳等还原性化合物以及氮氧化合物,将氮氧化合物还原成无害的氮气是这一化学反应的主要目的.
1. 2 国内外应用的脱硝技术
选择性催化还原法是当前世界上相对成熟而且具有较高效率的脱硝方法,国外一些发达国家以及欧洲的一些大型水电厂对排放的氮氧化合物的控制,就是利用这项技术进行的,这项技术的缺点主要是具有较高的成本以及在短时间内难以应用催化剂活性.
⑴国外应用的脱硝技术.在国际上占据首位的就是美国电厂的装机总量,虽然当前不断增加燃气轮机发电和天然气锅炉的数量,但是主要对热能进行提供的还是燃煤发电机,这也是无法将氮氧化合物排放总量进行降低的主要原因.美国主要是结合低公害燃烧器和低公害型燃烧的方式进行使用,同时还对三段燃烧的技术方法进行使用,从而对氮氧化合物的排放总量进行控制.德国主要是对多种产生氮氧化合物进行降低的燃烧器进行研制,烟气中氮氧化合物含量低于排放标准的目标基本上所有的脱氮方法都可以实现[3].其主要是对二级脱氮,如选择性催化还原脱氮和非催化还原等脱氮方法进行使用,一般情况作为还原试剂的就是氨气.在德国选择性非催化还原的实例就是大部分的小功率发电机.
⑵我国应用的脱硝技术.当前我国在实现烟气脱硝的技术方法过程中存在着一定的难度,造成这种现象的主要原因是技术所需要的相关设备具有非常昂贵的价格,因此只有很少的国家对烟气脱硝的设备进行了普遍的安装.我国与发达国家之间的经济实力还存在着一定的差距,有许多的先天不足存在于脱硝技术的过程中[4].但是,由于脱硝产业的发展前景比较广阔,因此有些环保企业和科研单位已经对先进的脱硝方法进行研究.选择性催化还原法是当前我国主要使用的脱硝方式.
2 脱硫脱硝一体化的发展趋势
二氧化硫和氮氧化物的排放量是通过锅炉燃烧燃料的过程中同时对其进行控制的,如果两套设备进行同时安装,不仅会使占地面积增加,同时还大大增加了火电厂的投资成本,对其经济效益造成一定的影响.但是对脱硫脱硝一体化技术进行使用不但可以使空间的利用率大大增加,同时还可以将投资方的投资成本进行降低,将脱硫脱硝的工作效率大大提高,从而使其经济收益也大大增加.其中联合脱硫脱硝技术方法和同时脱硫脱硝技术方法是主要的脱硫脱硫一体化技术的内容.
2. 1 联合脱硫脱硝工艺方法和利用
充分融合脱硫和脱硝两种工艺的技术手段就是联合脱硫脱硝的工艺方式.根据相关数据可知,60 多种是联合脱硫脱硝技术方法的数量: ①SNOX 技术方法.商业化设备是这项技术主要应用的设备,设备在工作期间不会被化学反应原理所影响,因此所有型号的锅炉都可以使用这项技术[5].由于较高的脱硫率和脱硝率是 SNOX 技术所具备的,因此氨气是其主要的化学试剂,在整个工艺过程中具有较低的维修护理费,可信性非常高,但是其具有较高的成本和耗能,浓硫酸的运输也存在一定难度,因此只有较高排放标准的条件适合这项技术; ②烟气脱硫脱硝一体化的工艺.利用氨气和相应的化学反应将氮氧化合物转化成氮气和水,烟气转化成石膏的过程主要是利用脱硫和石灰的化学反应完成的,可以二次使用分离处理提取的粉煤灰,这种方法具有较高的效率,在很大程度上对二次污染的问题进行了很好的解决; ③活性炭脱硫脱硝的一体化工艺.活性炭脱硫脱硝一体化工艺与吸附塔的活性炭液化床吸附具有相似的原理,而且由于可以循环利用活性炭,因此其具有很高的工作效率和广阔的发展前景.
2. 2 同时脱硫脱硝工艺方法和利用
在一个实际的过程中将两步的反应共同完成这就是同时脱硫脱硝的工艺方法,其大大提高了工作效率,干法和湿法同时脱硫脱硝工艺是其主要的两种方式.
⑴干法同时脱硫脱硝工艺: ①电子束照射法.喷雾干燥是当前我国广泛推广的方法之一,这种方法不但可以同时使脱硫脱硝工作完成,而且可以为高效率的工作提供保障,使污染环境的化学产物不会产生,同时可以使二次利用的化肥产品得以形成,还具有非常简单的操作; ②活性炭脱硫脱氮法,主要由日本研发出这种方法,其主要是回收利用硫元素以及进行吸收.这种方法在相同的工作环境中,其转化率会非常高; ③脉冲电晕法,这种方法也属于离子法,其对活化电子的释放主要是通过高压脉冲电源进行的,从而对烟气气体分子的相关化学反应进行阻止,其与电子束照射法基本上具有相同的脱硫脱硝的效率,因此当前最需要解决的就是两者的耗能问题.
⑵湿法同时脱硫脱硝工艺: ①氯酸氧化的方法.吸附塔和碱性吸附塔两方面是这种方法主要包括的内容.如果脱氮工作的转化率高于95% ,其在工作过程中还可以吸附气体中的有毒元素,当前还在不断研究和优化这种技术方法; ②湿法配合吸收方法.通过对湿法洗涤体系的联合脱硫方法进行使用,可以对超过 60%的氮氧化合物和超过 90%的二氧化硫进行清除.当前也在不断的研究和优化这种方法,相关研究的瓶颈问题就是相关化合物的损失和再生.
3 结论
由此可见,在火电厂的运行过程中只有对脱硝技术和脱硝脱硫一体化技术的应用力度不断强化,才能使氮氧化合物的排放量不断降低.但是其具有一定的使用条件,这就对脱硝技术和脱硝脱硫一体化技术的应用造成了一定的影响,因此一定要对最适合的脱硫脱硝工艺进行选择,从而可以使火电厂中产生的氮氧化合物不断减少.
参考文献
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[4]杨垒. 火电厂脱硝技术与应用以及脱硫脱硝一体化发展趋势[J].科技风,2014( 09) .
[5]韩秀娟,张伟,杜婷婷. 火电厂脱硫技术探讨及脱硫脱硝一体化发展趋势[J]. 中国新技术新产品,2017( 11) : 28.
