火電廠鍋爐脫硫脫硝及煙氣除塵的技術(shù)研究

◎李新祥

火電廠鍋爐脫硫脫硝及煙氣除塵的技術(shù)研究

◎李新祥

隨著社會(huì)的發(fā)展，我國(guó)的經(jīng)濟(jì)得到了快速發(fā)展，煤炭能源在我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)發(fā)展過(guò)程中占有重要的地位，而且，隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國(guó)的煤炭能源的使用也在不斷增多。但是與此同時(shí)，煤炭燃燒的過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的污染物，隨著我國(guó)空氣污染情況被更多的重視，減少煤炭燃燒過(guò)程中產(chǎn)生的污染物是非常必要的。因此，火電廠鍋爐排放處理裝置的深化改進(jìn)，煤炭燃燒率的提高刻不容緩。本文主要從目前脫硝技術(shù)在火電廠鍋爐中的發(fā)展、脫硫技術(shù)在火電廠鍋爐中的發(fā)展、煙氣除塵技術(shù)在火電廠鍋爐中的發(fā)展和關(guān)于火電廠鍋爐脫硫脫硝及煙氣除塵一體化的建議等四個(gè)方面對(duì)火電廠鍋爐相關(guān)問(wèn)題進(jìn)行闡述。

改革開(kāi)放以來(lái)，我國(guó)的經(jīng)濟(jì)得到了快速的發(fā)展，煤炭能源在我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)發(fā)展過(guò)程中占有重要的地位，而且，隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國(guó)的煤炭能源使用也在不斷增多。每年有12萬(wàn)余噸的煤炭直接用于燃燒，這其中火電廠企業(yè)便是主要的煤炭消耗企業(yè)之一，煤炭的使用量一直處于增長(zhǎng)的趨勢(shì)，而煤炭在燃燒的過(guò)程中會(huì)排放出大量的污染物，這些污染物包括氮氧化物、二氧化硫及煙粉塵等都是污染非常嚴(yán)重的物質(zhì)，這些污染物會(huì)對(duì)當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境造成很大的影響，甚至有一些地區(qū)會(huì)產(chǎn)生酸雨，對(duì)當(dāng)?shù)厝藗兊纳a(chǎn)和生活造成了非常大的不利影響。

氮氧化物作為主要的大氣污染物之一，它自身是一種一次污染物，同時(shí)它會(huì)參加大氣光化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行二次污染，其中一次污染過(guò)程會(huì)對(duì)人體健康造成較大的危害，而在二次污染過(guò)程中氮氧化物會(huì)參加大氣光化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生酸雨、灰霾和臭氧等二次污染物。而火電廠鍋爐作為氮氧化物等污染物的主要排放源之一，對(duì)火電廠鍋爐采取脫硫脫硝及煙氣除塵技術(shù)對(duì)煤炭資源進(jìn)行處理是非常必要的，這樣做既可以保證火電廠企業(yè)的發(fā)展，同時(shí)也能保證生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展，保證人們的正常生活及身體健康。

脫硝技術(shù)在火電廠鍋爐中的發(fā)展

從目前火電廠鍋爐的生產(chǎn)及治理情況來(lái)看，脫硝技術(shù)在火電廠鍋爐的生產(chǎn)過(guò)程中得到了較為廣泛的應(yīng)用。這種技術(shù)的脫硝方式分為兩種來(lái)進(jìn)行。這兩種方式分別為低氮燃燒技術(shù)和SCR煙氣脫硝技術(shù)。這兩種方式可以保證它們能夠進(jìn)行充分燃燒，這是它們?cè)诨痣姀S鍋爐被采用的主要原因之一，其次它們還可以促使更多的火電廠脫硝功能，并且火電廠鍋爐內(nèi)部的壓力也得以提高。現(xiàn)在SNCR煙氣脫硝技術(shù)也可以被采用到進(jìn)行脫硝，針對(duì)的是鍋爐內(nèi)部的煙氣。將尿素即還原劑放置在煙氣中經(jīng)過(guò)化學(xué)反應(yīng)生成水和氮?dú)猓谶@個(gè)化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中，溫度會(huì)非常高，在300℃-400℃之間，這就是這種技術(shù)的施工工藝。在這種施工工藝中會(huì)提高煙氣脫硝的效率，大概會(huì)有60～90%的上升比例，并且爐膛是這種SNCR煙氣脫硝技術(shù)的反應(yīng)器，脫硝還原劑會(huì)在爐膛達(dá)到850～1100℃的溫度時(shí)分解出氮?dú)猓⒃跔t膛內(nèi)部反應(yīng)生成一氧化氮，與此同時(shí)，SNCR會(huì)與其發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成氮?dú)?。其次，這種技術(shù)的脫硝效率在20～50%之間，效率并不是很高，而這種情況下會(huì)產(chǎn)生一氧化二氮，這種污染物排放到大氣中會(huì)嚴(yán)重影響臭氧的生成。雖然SNCR/SCR聯(lián)合煙氣脫硝技術(shù)的脫硝效率在60～80%，但是它的系統(tǒng)比較復(fù)雜，在實(shí)際的生產(chǎn)過(guò)程中還是不經(jīng)常被采用的。

脫硫技術(shù)在火電廠鍋爐的發(fā)展

石灰石或者石膏濕法脫硫技術(shù)是常用的脫硫技術(shù)。但是對(duì)于重點(diǎn)技術(shù)在吸收塔的火電廠來(lái)說(shuō)，吸收塔有很多種型號(hào)、吸收塔樣式有很大的不同，以上幾點(diǎn)都會(huì)使這種脫硫技術(shù)的有很大不同的效果。一般情況下，吸收塔有填料塔、液柱塔、噴淋吸收塔和鼓泡塔四種類型。第一種是填料塔，填料塔內(nèi)部有固定的填料，在這種填料層表面，可以使?jié){液流下，爐內(nèi)的煙氣會(huì)與其發(fā)生融合反應(yīng)，這樣就可以將脫硫過(guò)程完成，但是這種方式有一定的缺點(diǎn)，就是堵塞的情況會(huì)比較容易發(fā)生，而且操作也比較少。第二種是液柱塔，液柱塔是通過(guò)煙氣，使它們與氣、液進(jìn)行融合，使傳質(zhì)的完成更加充分，可以將脫硫過(guò)程完成，但是同樣這種方式也有一定的缺點(diǎn)，在生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)造成較多的脫硫損失。第三種是噴淋吸收塔，這種噴淋吸收塔是目前脫硫技術(shù)中應(yīng)用比較廣泛的一種，因?yàn)闋t內(nèi)的煙氣是通過(guò)自上而下的方式進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，噴淋吸收塔可以更加充分的吸收煙氣，因?yàn)樗沁M(jìn)行向下噴射的喇叭狀裝置，這種裝置會(huì)進(jìn)行垂直向下噴射或者以一定角度向下噴射。雖然它相較于前兩種在結(jié)構(gòu)和造價(jià)上都有優(yōu)勢(shì)，但是煙氣分布不均勻是它的一個(gè)缺點(diǎn)。第四種是鼓泡塔，這種鼓泡塔的煙氣會(huì)被石灰石壓在下面，這樣煙氣就可與漿液進(jìn)行融合，融合過(guò)程之后會(huì)產(chǎn)生鼓泡，這樣的脫硫效果比較好，也有比較高的效率，但同樣也有缺點(diǎn)，就是它的結(jié)構(gòu)會(huì)比較復(fù)雜，而且會(huì)產(chǎn)生比較大的阻力。

煙氣除塵技術(shù)在火電廠鍋爐的發(fā)展

火電廠煙氣除塵技術(shù)，效率比較高的還是電除塵技術(shù)，旋轉(zhuǎn)電極的方式在電除塵技術(shù)中是比較經(jīng)常被采用的方式，在這種方式中的旋轉(zhuǎn)電極電場(chǎng)中，回轉(zhuǎn)的陽(yáng)極板和旋轉(zhuǎn)的清灰刷是在這種電場(chǎng)中陽(yáng)極部分采用的方式。反電暈厚度是煙塵厚度的一個(gè)極限值，當(dāng)達(dá)到這個(gè)極限值時(shí)，這種技術(shù)就可以將徹底清除上面積累的灰塵，并且二次煙塵的情況不會(huì)發(fā)生，因此，這種除塵技術(shù)效果比較好，而且也會(huì)降低煙塵的排放濃度。此外，有一些火電廠的粉塵排放標(biāo)準(zhǔn)會(huì)相對(duì)定的比較高，這種情況下，增加濕式靜電除塵器是很有必要的，由于電負(fù)離子可以被煙氣中的粉塵顆粒吸附，所以吸附積塵比較適合的方式就是濕式靜電除塵器，這種濕式靜電除塵器的效率可以達(dá)到70%，相對(duì)于干式電除塵器效率更高。

關(guān)于火電廠鍋爐脫硫脫硝及煙氣除塵控制技術(shù)一體化的建議

關(guān)于火電廠鍋爐脫硫脫硝及煙氣除塵一體化的必要性?；痣姀S鍋爐脫硫脫硝及煙氣除塵一體化的開(kāi)發(fā)有一定的必要性，主要原因如下：

二氧化硫和氮氧化物都屬于酸性氧化物的種類，脫硫脫硝同時(shí)進(jìn)行在理論上是可行的。目前安裝煙氣脫硫設(shè)施在我國(guó)的火電廠是基本具備的設(shè)施，如果可以開(kāi)發(fā)出火電廠脫硫脫硝協(xié)同控制技術(shù)，將其與現(xiàn)有的脫硫技術(shù)相結(jié)合，脫硝技術(shù)的改造成本會(huì)有很大程度的降低。

目前我國(guó)使用的脫硫技術(shù)和脫硝技術(shù)都有其不足之處，比如上文所說(shuō)的SNCR會(huì)與其發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成氮?dú)?，效率并不是很高，而這種情況下會(huì)產(chǎn)生一氧化二氮，這種污染物排放到大氣中會(huì)嚴(yán)重影響臭氧的生成。SNCR/SCR聯(lián)合煙氣脫硝技術(shù)的系統(tǒng)比較復(fù)雜，在實(shí)際的生產(chǎn)過(guò)程中還是不經(jīng)常被采用的。

目前火電廠鍋爐脫硫脫硝及煙氣除塵系統(tǒng)技術(shù)都具有比較緊湊的結(jié)構(gòu)，也具有比較低的投資和運(yùn)行費(fèi)用，也很方便運(yùn)行管理，這種技術(shù)是非常符合我國(guó)目前火電廠鍋爐情況的，大規(guī)模推廣是可以進(jìn)行的。

火電廠脫硫脫硝及煙氣除塵協(xié)同控制技術(shù)研究。在火電廠鍋爐中，煤炭燃燒技術(shù)可以在脫硫技術(shù)的時(shí)候與煙氣脫硝技術(shù)相結(jié)合，這樣在成本和能源上都可以有一定的節(jié)約作用。在脫硫技術(shù)過(guò)程中，可以采用省煤器進(jìn)行分段，并且，鍋爐有高負(fù)荷和低負(fù)荷等不同狀態(tài)，在低負(fù)荷狀態(tài)的時(shí)候，有一些區(qū)域的溫度是催化劑的活化反應(yīng)溫度可以被滿足的，可以把脫硝設(shè)置在這種區(qū)域增設(shè)，這樣也可以達(dá)到節(jié)能的需求。在脫硝技術(shù)過(guò)程中，可以采用兩種吸收塔相結(jié)合的技術(shù)進(jìn)行控制，比較推薦的一種結(jié)合方式就是液柱塔+噴淋吸收塔雙塔結(jié)合的方式，液柱塔由于可以出去除煙氣中70%左右的二氧化硫，因此可以作為前塔，在前塔吸收完之后進(jìn)入到逆流噴淋吸收塔，這樣可以將剩余的二氧化硫進(jìn)一步脫除，這樣經(jīng)過(guò)雙塔處理之后的氣體就可以達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，脫硫效率最高可以達(dá)到98.5%；同時(shí)在除塵技術(shù)上，可以采用干式旋轉(zhuǎn)電機(jī)除塵器和濕式除塵器結(jié)合使用的方式進(jìn)行除塵，干式旋轉(zhuǎn)電機(jī)除塵器放在脫硫前使用，濕式除塵器放在脫硫后使用，與此同時(shí)熱量回收裝置也可以安裝在煙氣系統(tǒng)中，這樣除塵效率也可以得到提高。

總而言之考慮到火電廠的成本、技術(shù)和設(shè)施等方面，為了使火電廠可以更好更快地發(fā)展，并且可以滿足嚴(yán)苛的環(huán)保要求，火電廠鍋爐脫硫脫硝技術(shù)以及煙氣除塵技術(shù)應(yīng)該實(shí)現(xiàn)一體化。

目前，我國(guó)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，人們生活水平不斷提高，人們對(duì)于生活水平質(zhì)量和身體健康的需求也在不斷增加，同時(shí)大氣污染問(wèn)題關(guān)系到每個(gè)人的身體健康和生態(tài)環(huán)境，因此火電廠鍋爐煤炭燃燒的污染問(wèn)題引起了更多人們和相關(guān)部門的重視，而且針對(duì)火電廠污染問(wèn)題，國(guó)家制定了一系列的法律法規(guī)來(lái)進(jìn)行控制約束，需要提高火電廠整體生產(chǎn)過(guò)程中的環(huán)保意識(shí)。為了從根本上降低火電廠鍋爐燃燒造成的污染，必須進(jìn)行技術(shù)改造升級(jí)，提高脫硫脫硝及煙氣除塵的效率，使這三種技術(shù)能夠有效的結(jié)合在一起，使火電廠可以更快更好的健康發(fā)展。

（作者單位：大唐華銀金竹山火力發(fā)電分公司）