论文部分内容阅读
摘 要：目前火力发电仍然是我国最主要的发电方式，同时也是造成空气污染的主要因素之一，为了改善这种情况，火电厂会采用脱硝技术来减少煤炭在燃烧时产生的氮氧化物。本文主要从减少有害气体的排放的角度来分析脱硝技术在火电厂运行过程中的应用，结合我国在此领域的科学技術水平研究了脱硫脱硝一体化在实际应用中的可行性，并在可持续发展的背景下探讨了其发展趋势及发展前景。
关键词：火电厂；脱硝技术；脱硫脱硝一体化；发展
我国火电厂使用的能源主要为煤，煤炭在燃烧的过程中会产生大量的硫化物及氮氧化物，这些有害气体的排放会造成我国空气质量下降，严重时还会形成酸雨等环境问题。目前脱硫脱硝技术被广泛的应用于火电厂中，这在一定程度上减轻了环境的压力，其中脱硝技术主要有烟气脱硝及炉内脱硝两种，而在脱硫脱硝一体化上，受技术水平的影响还需要进一步的研究优化。
1 脱硝技术及应用
1.1 脱硝技术的应用
在煤炭脱硝过程中，可以在其燃烧的3个阶段进行氮氧化物（NOx）的处理，根据脱硝效果及脱硝成本等因素的影响，在火电厂主要使用的脱硝技术为烟气脱硝，此过程主要应用在煤炭燃烧中及燃烧后。在燃烧的过程中利用低氮氧化物燃烧技术使炉内空气温度处于一个相对较低的温度，并降低炉内的空气系数，通过烟气循环的原理来减少NOx的生成。而在煤炭燃烧之后需要利用脱硝技术对烟气中NOx的进行脱氮处理，在烟气脱硝技术发展中主要是利用催化还原技术来分解烟气中的氮氧化物，而如何进行具有选择性的氮氧化物催化还原是目前在脱硝技术重点关注的部分。
1.2 脱硝技术的分类
（1）低NOx燃烧技术。低NOx燃烧技术是通过将燃烧条件和方式进行改变来限定NOx产生以及降低燃料中N向NOx的转化率。改变燃烧条件的方法有3种，可降低空气比、缩短空气预热、减少燃烧室热负荷，来限定NOx的生成。改变燃烧方式的方法也包括3种，即低NOx燃烧器、二段燃烧法以及烟气再循环法，减少低NOx的生成。
（2）烟气脱硝技术。烟气脱硝技术可分为湿法脱硝和干法脱硝，目前主要使用的技术有气相反应法、液体吸收法、吸附法、液膜法等。
2 国内外脱硝技术的应用
目前SCR是发达国家主要使用的脱硝技术，这种技术可以对烟气中的NOx进行有效的脱氮处理，同时这种技术在使用中由于催化剂活性较短及技术应用等因素使其成本较高，不过SCR仍然是现今最成熟的脱硝技术。
2.1 国外脱硝技术应用
以美国为例，国内发电所用能源依旧以煤炭为主，氮氧化物的排放量居高不下，根据美国使用的燃烧设备及燃烧技术来看，其通过低公害燃烧及三段燃烧技术来减少NOx的含量，并应用SCR对烟气进行脱氮，利用氨作为选择催化还原剂，在还原氮氧化物后不会产生其他化学反应生成其他化合物，是一种高效、简便、成熟的烟气脱硝技术。
2.2 我国脱硝技术应用
我国在脱硝技术领域的研究上起步较晚，现今并没有形成特别完善的脱硝技术，并且在烟气脱硝中需要使用的技术难度较大，并且成本较高，受多方面条件的制约我国脱硝技术仍需要进一步的完善。目前我国主脱硝技术主要应用SCR，根据环境发展的理念，脱硝技术虽然成本较高，但相关机构及环保组织依旧将其作为重点科研项目。
3 脱硫脱硝一体化技术应用及发展趋势
在原有的脱硫脱硝技术中，因两种技术无法联用，因此需要在锅炉房内装置两种处理烟气用的设施，因此成本及占地成了烟气处理中不可忽视的缺点，而两种技术一体化则弥补了这部分存在的不足。在技术一体化中可以分为技术联合使用及同时使用两种，对于两种技术的使用研究成果较多，以下主要选取具有代表性及针对性的几种技术进行介绍。
3.1 联合脱硫脱硝技术和应用
（1）SNOX技术。在现今市场中这种技术覆盖范围较为广泛，因其在脱硫脱硝过程不会受锅炉型号及使用特点的影响，并且非常高的脱硫、脱硝率使其成为非常受欢迎的一种技术，同时，其设备运行及技术使用中只需要氨气，技术使用效果较为稳定，除去前期购买设备、能源消耗、设备储运等产生的成本等因素，是使用效率较高的一种技术。
（2）烟气脱硫脱硝一体化技术。利用氨气将NOx转化为N2和水，烟气经脱硝、除尘后脱硫，与石灰结合转化为石膏，经过分离得到的粉煤灰混合还能够综合利用。此技术的脱硫脱硝率高，有效的解决了二次污染问题。
3.2 同时脱硫脱硝技术和应用
（1）干式同时脱硫脱硝工艺。第一种，电子束照射法，此种方法是我国火电厂中主要使用的同时脱硫脱硝工艺技术，其操作简单、方便，不会产生多余的废弃物，较为安全；第二种，NOx/SO技术，该技术是一种再生技术，对烟气中的SO2的净化率可达到90%以上，不过此项技术需要大量的吸附剂，而且设备的成本、消耗相对较大；第三种，活性炭脱硫脱氮法，其主要是应用活性炭的吸附能力来进行脱硫脱硝处理，其使用非常稳定且效率较高，并且活性炭可以进行回收利用。
（2）湿式同时脱硫脱硝工艺。第一种，氯酸氧化工艺，其包括氧化吸收塔和碱式吸收塔两部分，其脱氮率可以高达95%以上，目前此种工艺处于研发阶段；第二种，湿式配合吸收工艺，采用湿式洗涤系统联合脱硫工艺，可以脱除60%以上的NOx和90%的SO2，目前此种工艺在研发的过程中存在的能源损耗造成的成本过高影响此种工艺的研发及普及，因此还需进一步研究鏊合物的再生使用。
综上所述，火电厂在运行的过程中需要依据生产需要及生产条件来选择适当的脱硝技术，这种技术的应用在处理氮氧化物上有一定的成效，同时在上文中也表明了通过脱硫脱硝一体化技术可以对煤炭烟气中产生的NOx更好提取及处理。我国在脱硫脱硝联用及一体化上的研究较多，技术一体化在使用效率、成本等方面要优于分类进行处理的技术，从此角度来看，其有良好市场价值及推广意义，值得深入研发。
参考文献
[1]王飞.浅谈火电厂脱硝技术与应用以及脱硫脱硝一体化发展趋势[J].城市建设理论研究：电子版，2015，（21）：127.
[2]王海峰.火电厂脱硝技术与应用以及脱硫脱硝一体化发展趋势[J].科技资讯，2015，13（23）：37-38.
（作者单位：中国能源建设集团辽宁电力勘测设计院有限公司）
关键词：火电厂；脱硝技术；脱硫脱硝一体化；发展
我国火电厂使用的能源主要为煤，煤炭在燃烧的过程中会产生大量的硫化物及氮氧化物，这些有害气体的排放会造成我国空气质量下降，严重时还会形成酸雨等环境问题。目前脱硫脱硝技术被广泛的应用于火电厂中，这在一定程度上减轻了环境的压力，其中脱硝技术主要有烟气脱硝及炉内脱硝两种，而在脱硫脱硝一体化上，受技术水平的影响还需要进一步的研究优化。
1 脱硝技术及应用
1.1 脱硝技术的应用
在煤炭脱硝过程中，可以在其燃烧的3个阶段进行氮氧化物（NOx）的处理，根据脱硝效果及脱硝成本等因素的影响，在火电厂主要使用的脱硝技术为烟气脱硝，此过程主要应用在煤炭燃烧中及燃烧后。在燃烧的过程中利用低氮氧化物燃烧技术使炉内空气温度处于一个相对较低的温度，并降低炉内的空气系数，通过烟气循环的原理来减少NOx的生成。而在煤炭燃烧之后需要利用脱硝技术对烟气中NOx的进行脱氮处理，在烟气脱硝技术发展中主要是利用催化还原技术来分解烟气中的氮氧化物，而如何进行具有选择性的氮氧化物催化还原是目前在脱硝技术重点关注的部分。
1.2 脱硝技术的分类
（1）低NOx燃烧技术。低NOx燃烧技术是通过将燃烧条件和方式进行改变来限定NOx产生以及降低燃料中N向NOx的转化率。改变燃烧条件的方法有3种，可降低空气比、缩短空气预热、减少燃烧室热负荷，来限定NOx的生成。改变燃烧方式的方法也包括3种，即低NOx燃烧器、二段燃烧法以及烟气再循环法，减少低NOx的生成。
（2）烟气脱硝技术。烟气脱硝技术可分为湿法脱硝和干法脱硝，目前主要使用的技术有气相反应法、液体吸收法、吸附法、液膜法等。
2 国内外脱硝技术的应用
目前SCR是发达国家主要使用的脱硝技术，这种技术可以对烟气中的NOx进行有效的脱氮处理，同时这种技术在使用中由于催化剂活性较短及技术应用等因素使其成本较高，不过SCR仍然是现今最成熟的脱硝技术。
2.1 国外脱硝技术应用
以美国为例，国内发电所用能源依旧以煤炭为主，氮氧化物的排放量居高不下，根据美国使用的燃烧设备及燃烧技术来看，其通过低公害燃烧及三段燃烧技术来减少NOx的含量，并应用SCR对烟气进行脱氮，利用氨作为选择催化还原剂，在还原氮氧化物后不会产生其他化学反应生成其他化合物，是一种高效、简便、成熟的烟气脱硝技术。
2.2 我国脱硝技术应用
我国在脱硝技术领域的研究上起步较晚，现今并没有形成特别完善的脱硝技术，并且在烟气脱硝中需要使用的技术难度较大，并且成本较高，受多方面条件的制约我国脱硝技术仍需要进一步的完善。目前我国主脱硝技术主要应用SCR，根据环境发展的理念，脱硝技术虽然成本较高，但相关机构及环保组织依旧将其作为重点科研项目。
3 脱硫脱硝一体化技术应用及发展趋势
在原有的脱硫脱硝技术中，因两种技术无法联用，因此需要在锅炉房内装置两种处理烟气用的设施，因此成本及占地成了烟气处理中不可忽视的缺点，而两种技术一体化则弥补了这部分存在的不足。在技术一体化中可以分为技术联合使用及同时使用两种，对于两种技术的使用研究成果较多，以下主要选取具有代表性及针对性的几种技术进行介绍。
3.1 联合脱硫脱硝技术和应用
（1）SNOX技术。在现今市场中这种技术覆盖范围较为广泛，因其在脱硫脱硝过程不会受锅炉型号及使用特点的影响，并且非常高的脱硫、脱硝率使其成为非常受欢迎的一种技术，同时，其设备运行及技术使用中只需要氨气，技术使用效果较为稳定，除去前期购买设备、能源消耗、设备储运等产生的成本等因素，是使用效率较高的一种技术。
（2）烟气脱硫脱硝一体化技术。利用氨气将NOx转化为N2和水，烟气经脱硝、除尘后脱硫，与石灰结合转化为石膏，经过分离得到的粉煤灰混合还能够综合利用。此技术的脱硫脱硝率高，有效的解决了二次污染问题。
3.2 同时脱硫脱硝技术和应用
（1）干式同时脱硫脱硝工艺。第一种，电子束照射法，此种方法是我国火电厂中主要使用的同时脱硫脱硝工艺技术，其操作简单、方便，不会产生多余的废弃物，较为安全；第二种，NOx/SO技术，该技术是一种再生技术，对烟气中的SO2的净化率可达到90%以上，不过此项技术需要大量的吸附剂，而且设备的成本、消耗相对较大；第三种，活性炭脱硫脱氮法，其主要是应用活性炭的吸附能力来进行脱硫脱硝处理，其使用非常稳定且效率较高，并且活性炭可以进行回收利用。
（2）湿式同时脱硫脱硝工艺。第一种，氯酸氧化工艺，其包括氧化吸收塔和碱式吸收塔两部分，其脱氮率可以高达95%以上，目前此种工艺处于研发阶段；第二种，湿式配合吸收工艺，采用湿式洗涤系统联合脱硫工艺，可以脱除60%以上的NOx和90%的SO2，目前此种工艺在研发的过程中存在的能源损耗造成的成本过高影响此种工艺的研发及普及，因此还需进一步研究鏊合物的再生使用。
综上所述，火电厂在运行的过程中需要依据生产需要及生产条件来选择适当的脱硝技术，这种技术的应用在处理氮氧化物上有一定的成效，同时在上文中也表明了通过脱硫脱硝一体化技术可以对煤炭烟气中产生的NOx更好提取及处理。我国在脱硫脱硝联用及一体化上的研究较多，技术一体化在使用效率、成本等方面要优于分类进行处理的技术，从此角度来看，其有良好市场价值及推广意义，值得深入研发。
参考文献
[1]王飞.浅谈火电厂脱硝技术与应用以及脱硫脱硝一体化发展趋势[J].城市建设理论研究：电子版，2015，（21）：127.
[2]王海峰.火电厂脱硝技术与应用以及脱硫脱硝一体化发展趋势[J].科技资讯，2015，13（23）：37-38.
（作者单位：中国能源建设集团辽宁电力勘测设计院有限公司）