[发明专利]燃煤电厂光催化氧化烟气脱硫脱硝系统

说明书

技术领域：

本发明属于能源工程和环境工程交叉领域，具体地说涉及一种燃煤电厂光催化氧化烟气脱硫脱硝系统。

背景技术：

燃煤产生的污染是我国大气污染的主要来源之一，在一次性能源消费量及其构成中，燃煤所占的比例高达70％左右，而我国的耗煤大户主要是燃煤电厂，其二氧化硫排放量占工业总排放量的55％左右，氮氧化物排放量占工业总排放量的43％左右。预计到2020年，我国的东北、华北、东南地区和四川盆地的SO₂排放量达3060万吨，NO_x排放量达2660万吨。因此削减和控制燃煤特别是燃煤电厂燃煤SO₂和NO_x污染，是目前我国大气污染控制领域最紧迫的任务之一。

烟气脱硫译自Flue Gas Desulfurization，以下简称FGD。目前，发达国家燃煤电厂大多安装了FGD装置。日本是世界上最早大规模应用FGD技术的国家，所用技术以石灰石/石膏法为主，占75％以上。美国的FGD技术研究较日本略迟，自20世纪70年代初开始。1978年美国重新修改了大气清洁法，否决了高烟囱排放，使FGD技术迅速发展，并取得了很大的进展。美国采用的脱硫工艺80％是石灰石/石膏法。欧洲的FGD技术以德国发展的最为迅速。德国在20世纪70年代后期，“黑森”大面积受害，不得不开展SO₂的防治工作。在引进日本、美国的先进技术的同时，立足于本国技术的开发。德国20世纪70年代末开始在燃煤电厂安装FGD装置。目前，德国90％以上的FGD装置采用石灰石/石膏法。此外，丹麦、芬兰、挪威、奥地利、荷兰等国对FGD技术也开展了大规模的研究，开发出许多先进工艺，如丹麦的SDA法，芬兰的LIFAC法、挪威的NID法和海水脱硫工艺，奥地利的DCFB循环流化床工艺以及荷兰的生物脱硫法等，不仅在本国安装了许多FGD装置，还向境外出口技术和设备。英国主张燃用低硫燃料及高烟囱稀释排放，而法国以核电为主，因此两国对FGD技术研究和应用不多。

我国早在20世纪70年代就开始了工业锅炉和火电厂锅炉的FGD技术的研究工作，先后有数十家高校、科研和生产单位对多种脱硫工艺进行了实验研究，取得了很多研究成果，涉及FGD技术的众多方法，但是多停留在实验阶段，没有大规模推广应用，只有少数单位如北京国电龙源环保和江苏苏源环保拥有自主知识产权的FGD技术。同时，我国相继引进了一批国外的先进技术，其中70％以上是日本的技术，如1993年重庆珞璜电厂引进的“湿式石灰石-石膏法”烟气脱硫装置；1996年山西太原第一发电厂引进的简易石灰石-石膏法脱硫装置，2006年江苏宜兴协联热电有限公司引进荷兰帕克环保公司的厌氧、好氧两步生物反应技术等。据初步测算，已向国外公司支付技术引进费3.2亿元，技术使用费3亿元。

纵观现有各项FGD技术，其建设投资较大，运行维护成本很高，厂家难以承受。以应用最为广泛的石灰石/石膏法湿式FGD装置为例，建设成本在200元/KW以上。但装机容量同样为300MW或600MW的两台燃煤发电机组，由于煤质相差大，如果脱硫效率均要求达到95％来满足排放的要求，其配套设施的参数就要发生显著的变化，从实际运行的情况来看，燃煤含硫量在3％(高硫煤)时的投资成本可达燃煤含硫1％(低硫煤)时的投资成本的1.5-2.5倍左右。运行成本主要包括电能消耗、脱硫剂消耗、工艺消耗及污水处理等，正常运行的平均费用为0.006-0.009元/千瓦·时，实际运行中甚至高达0.023元/千瓦·时。

燃煤电厂是NO_x最主要的排放源之一。氮氧化物已逐渐成为第一大酸性污染气体，同时也是主要温室气体之一。目前国家已强制性要求电厂专门建设烟气脱硝装置。由于控制大气污染的要求以及减排温室气体的压力，监管机构对脱硝的要求与对脱硫一样严格。