新型脱硫脱硝与烟气除尘技术在电厂锅炉中的运用

新型脱硫脱硝与烟气除尘技术在电厂锅炉中的运用

发布时间：2021-09-06T13:57:37.935Z 来源：《中国电力企业管理》2021年5月 作者： 赵佳新

[导读] 煤、天然气和石油等化石燃料一直用于工业生产、商业和住宅用电。由于其成本相对较低，且世界范围内储量丰富，因此煤炭在能源生产中一直扮演着重要的角色。使用煤炭发电的缺点也很明显如产生大量的空气污染物颗粒物、硫氧化物和氮氧化物等。

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摘要：煤、天然气和石油等化石燃料一直用于工业生产、商业和住宅用电。由于其成本相对较低，且世界范围内储量丰富，因此煤炭在能

源生产中一直扮演着重要的角色。使用煤炭发电的缺点也很明显如产生大量的空气污染物颗粒物、硫氧化物和氮氧化物等。对于燃煤而

言，主要的空气污染物是颗粒物（PM）、二氧化硫（SO2）和氮氧化物（NOX），这些污染物来自煤中的灰，硫和氮等元素。颗粒物会降

低空气能见度，形成区域雾霾，“粗”颗粒（直径2.5～10μm,PM10）和“细”颗粒（直径小于2.5μm,PM2.5）会积聚在呼吸系统，加剧健康问

题，例如哮喘或导致呼吸道症状和疾病增加。硫和氮氧化物的排放会与大气中的水发生反应，从而沉积在湖泊和土壤中，从而导致酸化。

由此可见，开展燃煤烟气的除尘、脱硫、脱硝技术研究势在必行。本文浅析燃煤除尘、脱硫脱硝技术的应用和发展现状。

关键词：电厂锅炉；新型脱硫脱硝；烟气除尘技术；运用

我国已经步入“十四五”时期，开启全面建设社会主义现代化国家新征程，但随着经济发展的同时环保问题越来越受到重视，其中电厂排放的锅炉烟气一直都是造成我国空气污染的重要污染源之一，锅炉排放烟气进入大气层后氮氧化物、硫氧化物迅速增加，进而导致酸

雨、引起人们的呼吸疾病等，这不仅会对经济发展造成巨大的损失，也会产生不可挽救的消极影响。故本文对电厂烟气除尘及脱硫脱硝技

术进行了分析，为实际工作提供帮助。

1新型烟气除尘工艺

近年来，中国东部地区和北京地区经历了长期的大面积雾霾现象，引起了社会和政府的高度关注。先进的集尘器，例如静电除尘器和织物过滤器，已广泛应用于电站中以减轻颗粒物的排放。旋风除尘器利用离心力分离烟气中的颗粒物，对细颗粒的分离效率低，通常仅用

作工业应用中的预除尘设备。相比之下，利用惯性碰撞和拦截来分离烟道气中的颗粒的过滤器式集尘器，对粗颗粒和细颗粒的分离效率很

高。但由于运行阻力大且过滤材料性能不稳定，因此在中国的电力和冶金行业中较少使用。为此潘铁一等人设计了切向旋风除尘器，以促

进干气灰中铁和碳的回收；王伟文等人研究了一种新型的低压旋风分离效率高的循环旋风除尘器；徐义书等人提出了一种炉内PM还原技

术，该技术应通过在炉内添加添加剂来减少煤燃烧过程中超细PM的形成，并研究了炉内高岭土添加对1 000 MW配备静电除尘器（ESP）的

燃煤电站锅炉PM2.5的形成和排放特性的影响。

湿式静电除尘器利用电场将带电粒子驱动到集尘板中，覆盖集尘电极表面的透明水膜有效地捕获了带电粒子，从而避免了粒子再次逃逸到气流中。因此，实现了更高的集尘器效率。有研究表明，湿式静电除尘器的去除小于2μm的PM表现出良好性能，去除效率可以达到

79.71%～90.23%。在静电除尘器中，颗粒物主要被电场捕获，除尘效率受粒子的带电特性影响。因此张潘等人将旋风分离器离心除尘与湿式电除尘机理相结合，开发出了旋风湿式静电除尘器，利用离心力和电场在湿式除尘环境中去除颗粒物，结果表明除尘器内部具有出色的

电场性能，带有L1000D130和L750D80电晕极的集尘器上进行除尘效率测试，除尘效率分别达到98.04%和97.59%，在不同的风速下，不同

粒径的细颗粒的除尘率可达到90%以上。

2烟气脱硫脱硝技术

2.1新型烟气脱硫技术

烟气脱硫技术分为三类：干法脱硫技术（活性炭法）、半干法脱硫技术（密流吸收塔法、喷雾干燥吸附法、MEROS法、循环流化床法）和湿法脱硫（石灰石-石膏法，双碱法，氨法，镁法）。与其他两种脱硫技术相比，半干式脱硫技术由于具有多污染物协同控制，节

水，设备投资少等优点而得到了越来越多的应用。

目前最有效的脱硫技术是石灰石-石膏湿法烟气脱硫（WFGD）。但由于环境污染的加剧，必须进一步提高WFGD的效率。崔林等人为实现超低SO2排放，提高WFGD的效率并降低其能耗，为了实现这些目标，提出了一种利用冷凝热交换器（CHE）将WFGD与冷凝脱硫结合

的技术。在湿式烟气冷凝过程中向烟气中注入Ca(OH)2，可以在烟气中形成Ca(OH)2的分散性异质核心，从而增强SO2的传质，大大提升脱

硫效率。研究结果表明，湿法烟气冷凝过程中，WFGD后残留的SO2进一步被CHE表面的水膜吸收，这可以显着降低WFGD的总L/G，实现

SO2的超低排放量。但该方法会增加热交换器管结垢的风险，故将该技术应用到工业中之前，需要解决此问题。刘洁等人提出并研究了一种新型的海水曝气强化膜通过理化作用改善传质吸收烟气脱硫技术。与正常的膜吸收过程相似，海水和烟道气的流速通过改变膜表面附近

的流体流动，极大地影响了吸收烟气过程。同时向海水中引入气泡可以提高整体传质系数和SO2去除率，这对气泡性质（包括流速和类

型）有明显影响。SO2的总传质系数可从不充气的1.15～1.5×10-3 m/s增加到1.35～1.85×10-3 m/s。长期使用后对膜表面特性（包括形态和疏

水性）但该种方法会导致疏水性在一定程度上降低，并观察到结垢现象。模块入口附近的膜显示出更严重的疏水性降低，这可能是由于海

水流动的物理作用所致。

2.2新型烟气脱硝技术 烟气的反硝化技术主要可分为选择性催化还原（SCR），活性炭技术和臭氧氧化吸收。近来，已经致力于开发SCR催化剂。其中，过渡金属或稀土金属氧化物因其丰富的价态，出色的氧化还原能力和强大的储氧能力而变得越来越重要，其中包括CeO2、Fe2O3、CuO、

MnOx等。

国内研究人员研究表明通过一步浸渍法制备了一系列Ce/Mo掺杂改性的VW/Ti型催化剂，以期在选择性催化还原反应区中实现NO和挥发性有机化合物（VOCs）的协同去除。以750 mL/min的烟气模拟燃煤烟气的反硝化区，CeO2的不同加载量（0～17 wt%）或MoO3(3～7.5

wt%）和催化剂制备过程进行了研究，结果表明在500℃下煅烧的VW/Ti催化剂上负载10.75 wt%的CeO2和4.5wt%MoO3表示同时去除NO的最佳效果。该研究将成为燃煤电厂的污染物减排提供了一种有效的方法。

另外通过向模拟烟气管道中注入O3和乙醇混合物，开发了一种新的选择性反硝化工艺，称为O3-乙醇氧化法。通过O3氧化乙醇产生的有机自由基，可以将NO氧化成NO2，最后变成重要的工业原料，即硝酸盐有机物或硝酸盐水溶液。选择性实验探究表明烟气中的CO32-、

HCO3-和SO2对NOx的去除几乎没有任何影响。与传统的O3氧化方法相比，显著更高了NO选择性氧化，更高的NOx去除率和更少的O3消耗，电厂可以实现更低的初始投资和运行成本。

现阶段国内开发了一种新型的微波激活H2O2/PS（过硫酸盐）双氧化剂系统，用于去除烟气中的NO。探究了微波激活H2O2/PS氧化系统去除NO的几个基本问题：优化技术参数、确定自由基和产物、揭示NO去除机制并进行了一系列实验和表征。在开发的微波激活H2O2/PS

氧化系统中，SO4-,-OH,HO2-,H2O2和PS被认为是去除NO的活性物质，其中-OH起着主导作用。这种新的去除工艺不仅可以作为一种新的反

硝化设备，还可以直接应用于现有/旧锅炉和窑炉的反硝化改造，具有良好的应用前景。

3结束语

综上所述，国内的烟气除尘、脱硫脱硝技术已相对成熟，但进入“十四五”时期，烟气除尘、脱硫脱硝的任务会更加艰巨，开发研究新型的烟气除尘、脱硫脱硝技术势在必行。对企业来说烟气同时脱硫脱硝工艺与传统工艺相比较在技术和经济上均具有优势，则大力发展同

时脱硫脱硝技术具有重要的现实意义。

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