火電廠鍋爐脫硫脫硝及煙氣除塵的技術(shù)研究

李子敬

摘 要：我國政府積極提倡建設(shè)環(huán)保型社會、節(jié)約型社會，為了響應(yīng)這一號召，火電廠應(yīng)該采取有效的措施減少煤碳燃燒中的污染，這就需要積極研究鍋爐脫硫脫硝及煙氣除塵技術(shù)，使煤碳燃燒的效率得以提高減少，煤碳燃燒的環(huán)境污染。本文對火電廠鍋爐脫硫脫硝和煙氣除塵技術(shù)進(jìn)行了分別介紹，在未來的研究中，應(yīng)該將脫硫脫硝和煙氣除塵技術(shù)結(jié)合起來，形成一體化新技術(shù)。

關(guān)鍵詞：煙氣除塵；脫硫脫硝；火電廠

在經(jīng)濟(jì)發(fā)展的過程中，我國燃燒的煤碳總量越來越多，而煤碳燃燒會帶來非常嚴(yán)重的環(huán)境污染，對人們的正常生產(chǎn)和生活造成極其惡劣的影響。在發(fā)電的過程中火電廠必然要使用到煤碳，為了減小環(huán)境污染，火電廠應(yīng)該積極推進(jìn)脫硫脫硝、煙氣除塵技術(shù)的創(chuàng)新和發(fā)展。

一、脫硫脫硝技術(shù)和煙氣除塵技術(shù)

（一）脫硫技術(shù)

當(dāng)前火電廠常用的脫硫技術(shù)是石灰石-石膏濕法，吸收塔是脫硫技術(shù)的關(guān)鍵，脫硫技術(shù)的效果會受到吸收塔形式的影響。在當(dāng)前的火電廠中常用的吸收塔形式主要有4種：液柱塔、填料塔、鼓泡塔、噴淋吸收塔。然而這4種吸收塔各有弊端，單獨使用均不能達(dá)到良好的脫硫效果[1]。

1、液柱塔。液柱塔屬于無填料塔，其液柱主要是由下往上垂直噴射的液柱形成的，通過塔底或者塔頂，煙氣會進(jìn)入吸收塔內(nèi)，液體和氣體產(chǎn)生強(qiáng)烈的擾動，并吸收二氧化硫。但是液柱塔中的煙氣會產(chǎn)生較多的阻力，出現(xiàn)較大的脫硫損失。

2、填料塔主要是將固體填料裝設(shè)在塔內(nèi)，填料層表面流淌下漿液，在穿過填料的過程中，煙氣就會和漿液接觸并發(fā)生反應(yīng)。這種技術(shù)雖然具有簡單的結(jié)構(gòu)，但是很容易出現(xiàn)堵塞，不利于實際操作。

3、鼓泡塔主要是使用噴射管，使煙氣進(jìn)入漿液面以下的部分。通過漿液的洗浴之后，煙氣會鼓泡并冒出來。鼓泡塔具有較好的脫硫效果和除塵效果，而且具有良好的適應(yīng)性，但是結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜，阻力較大，占地面積較大，具有較高的造價。

4、噴淋吸收塔，該技術(shù)雖然在造價上和結(jié)構(gòu)上都有一定的優(yōu)勢，但是不能均勻地分布煙氣。

（二）脫硝技術(shù)

常用的脫硝技術(shù)主要有兩種： SNCR 煙氣脫硝技術(shù)、SCR煙氣脫硝技術(shù)，同時當(dāng)前還出現(xiàn)了聯(lián)合煙氣脫硝技術(shù)。SNCR 煙氣脫硝技術(shù)、SCR煙氣脫硝技術(shù)的優(yōu)點在于其能夠促使煤碳充分燃燒，并且使鍋爐內(nèi)部的壓力提高。

1、SCR脫硝技術(shù)（選擇性催化還原法）煙氣脫硝技術(shù)是一種成熟的NOx控制處理方法.這種方法是指在有氧條件下且合適的溫度范圍內(nèi)，用還原劑NH3在催化劑的作用下將NOx有選擇性地還原為氮氣和水，脫硝效率能夠達(dá)到60%至90%。

2、SNCR脫硝技術(shù)（非選擇性催化還原法），是指在沒有催化劑參與的情況下，用氨（NH3）或尿素（CO（NH2）2）等還原劑將煙氣中的NOX還原為N2和水。爐膛是該技術(shù)的主要反應(yīng)器，爐膛溫度要保持在900-1100℃，脫硝效率受鍋爐設(shè)計、鍋爐負(fù)荷等因素的影響較大，脫硝效率較低，在30%～60%之間，因此多用于低NOx燃燒器的輔助工程。而且作為還原劑的尿素又會產(chǎn)生一定的N2O，會對臭氧造成一定的破壞。

3、SNCR/SCR 聯(lián)合煙氣脫硝技術(shù)。鑒于以上兩種脫硝技術(shù)各有優(yōu)缺點，因此可以將以上兩種脫硝技術(shù)聯(lián)合使用，其脫硝效率能夠達(dá)到60%-80%。但是在該工藝中，必須對SCR 脫硝效率進(jìn)行控制，不得超過30%。這種技術(shù)具有比較復(fù)雜的運(yùn)行系統(tǒng)，實際應(yīng)用較少。

脫硝技術(shù)的主要發(fā)展方向就是積極開發(fā)，聯(lián)合使用爐后 SCR 煙氣脫硝技術(shù)和低 NOx燃燒技術(shù)，同時積極研發(fā)低溫催化劑[2]。

（三）煙氣除塵技術(shù)

在火力發(fā)電廠的鍋爐生產(chǎn)過程中，相比脫硫脫硝技術(shù)而言，除塵技術(shù)的效率更高，而且該技術(shù)也比較穩(wěn)定。除塵技術(shù)的發(fā)展方向是旋轉(zhuǎn)電極除塵，也就是使用旋轉(zhuǎn)的清灰刷、回轉(zhuǎn)的陽極板作為旋轉(zhuǎn)電極的陽極部分，只需定期進(jìn)行一次除塵，清除積累的煙塵即可。該方法具有良好的效果，能夠極大的降低煙塵排放的濃度，使其達(dá)到國家的煙塵排放標(biāo)準(zhǔn)。

以旋轉(zhuǎn)電極除塵技術(shù)為基礎(chǔ)，一些對除塵有較高要求的火電廠又加設(shè)了濕式靜電除塵器，能夠?qū)щ娯?fù)離子進(jìn)行吸附，將灰塵吸附掉。濕式電除塵器的除塵效率比干式電除塵器高65%-75%。

二、火電廠鍋爐脫硫脫硝與煙氣除塵的一體化技術(shù)

將脫硫脫硝技術(shù)和煙氣除塵技術(shù)結(jié)合起來，是火電廠鍋爐生產(chǎn)的一個重要的發(fā)展方向，這也對火電廠的可持續(xù)發(fā)展起到了重要的作用。當(dāng)前火電廠對脫硫脫硝技術(shù)和煙氣除塵技術(shù)的運(yùn)用仍然存在一定的問題。要使用脫硫脫硝和煙氣除塵技術(shù)必然要投入較多的成本，這也會影響火電廠的運(yùn)營成本，給火電廠帶來一定的壓力。而且脫硫脫硝和煙氣除塵設(shè)備，所需的場地較大，用電量較大。這些都嚴(yán)重影響了火電廠的生產(chǎn)運(yùn)營，不能滿足火電廠的生產(chǎn)和發(fā)展需要。

鑒于此，火電廠應(yīng)該將煤碳燃燒技術(shù)和和煙氣脫硝技術(shù)聯(lián)合使用，節(jié)約設(shè)備投入。而且鍋爐低負(fù)荷的溫度如果達(dá)到了催化，那么催化劑就會發(fā)生一定的溫度反應(yīng)，可以在該溫度區(qū)域內(nèi)加裝脫硫裝置，達(dá)到脫硫的目的[3]。

火電廠在運(yùn)用脫硫技術(shù)時，可以將噴淋和液柱兩種吸收塔的形式結(jié)合起來，也就是運(yùn)用雙塔技術(shù)。使用液柱塔作為前塔，將煙氣中的大部分二氧化硫清除出去，該階段大約能去除煙氣中70%左右的二氧化硫，然后再使煙氣進(jìn)入逆流噴淋塔，對煙氣中剩余的二氧化硫進(jìn)行脫除，使煙氣達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。雙塔技術(shù)具有很高的脫硫效率，能夠超過98%。

火電廠也可以將煙氣除塵技術(shù)和脫硫技術(shù)結(jié)合起來使用，也就是在除塵時，在脫硫之前先用干式旋轉(zhuǎn)電極除塵器進(jìn)行除塵，在脫硫之后再使用濕式電極除塵器進(jìn)行除塵，提高脫硫和除塵的效果。另外，國家電投遠(yuǎn)達(dá)環(huán)保工程有限公司的沸騰式泡沫傳質(zhì)構(gòu)件加高效除霧器技術(shù)，也可以將脫硫吸收塔出口二氧化硫含量≤35mg/Nm?（標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)，干基，6%O2），粉塵含量≤5mg/Nm?。與此同時，還應(yīng)該在煙氣系統(tǒng)中設(shè)置熱量回收裝置，也可以對灰塵清除的效率進(jìn)行提高。為了滿足更為嚴(yán)格的環(huán)保要求，同時考慮到設(shè)備成本和技術(shù)水平，火電廠還可以應(yīng)用將石灰石-石膏濕脫硫技術(shù)和SCR脫硝技術(shù)結(jié)合起來，并且將低溫省煤器布置的脫硫裝置之前，再將濕式電除塵器安裝在脫硫裝置之后。

三、結(jié)語

火電廠生產(chǎn)的過程中必然需要煤碳燃燒，但是煤碳燃燒發(fā)電又會帶來一定的環(huán)境污染，這就需要火電廠采取各種有效的脫硫脫硝、煙氣除塵技術(shù)，減少各種有害氣體的排放。我國社會對于大氣污染排放的重視程度越來越高，也制定了更為嚴(yán)格的大氣污染排放標(biāo)準(zhǔn)。為了得到持續(xù)、穩(wěn)定的發(fā)展，火電廠必須積極研發(fā)脫硫脫硝和煙氣除塵的聯(lián)合新技術(shù)。