大型火電廠鍋爐脫硫脫硝及煙氣除塵方案探究

摘 要：大氣污染排放標(biāo)準(zhǔn)有日益苛刻的趨勢(shì)，給火電廠煙氣處理技術(shù)帶來(lái)了新的挑戰(zhàn)，通過(guò)簡(jiǎn)要分析，提出了煙氣脫硝、脫硫、除塵工藝的新技術(shù)路線，對(duì)大型電廠的設(shè)計(jì)有顯著的借鑒意義。

關(guān)鍵詞：大型火電廠；脫硫脫硝；煙氣除塵

當(dāng)今社會(huì)生態(tài)環(huán)境日趨惡化，為了實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)，將節(jié)能減排落實(shí)到工作中是必然的。而大型火電廠的鍋爐脫硫脫硝及煙氣除塵技術(shù)可以降低污染物的排放量。該技術(shù)是我國(guó)科學(xué)技術(shù)進(jìn)步的重要標(biāo)志，不僅處理技術(shù)較為先進(jìn)，對(duì)系統(tǒng)的優(yōu)化功能更是傳統(tǒng)技術(shù)無(wú)法比擬的，可以解決以往處理技術(shù)對(duì)設(shè)備的高腐蝕性問(wèn)題。

1 脫硝技術(shù)的發(fā)展過(guò)程

脫硝技術(shù)從技術(shù)途徑上可分為低氮燃燒技術(shù)和SCR煙氣脫硝技術(shù)。低氮燃燒技術(shù)主要是采用復(fù)合式的空氣分級(jí)低NOx燃燒技術(shù)，SOFA風(fēng)的比例從25%提高到35%，該燃燒技術(shù)在獲得較高的燃燒效率、確保煤粉安全穩(wěn)定燃燒的同時(shí)能有效降低NOx的排放，緩解爐后脫硝的壓力。

1.1 SCR的煙氣脫硝

SCR的煙氣脫硝是指在煙氣內(nèi)部投入化學(xué)劑，在發(fā)生化學(xué)反應(yīng)后會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的氣體以及水分。在進(jìn)行催化后，溫度可以上升空間較大，最高可以達(dá)到400℃，如此高溫可以與鍋爐與預(yù)熱器設(shè)備之間的溫度相比擬，這種技術(shù)的脫硝水平已經(jīng)達(dá)到成功率的一半以上。

1.2 SNCR的煙氣脫硝原理

SNCR的脫硝技術(shù)對(duì)溫度具有一定的要求，在進(jìn)行處理使需要將還原劑導(dǎo)入鍋爐內(nèi)部溫度較高的位置，一旦發(fā)生化學(xué)反應(yīng)就會(huì)隨之產(chǎn)生氣體，并與煙氣物質(zhì)進(jìn)行混合，最終形成氮?dú)猓@種技術(shù)需要依賴鍋爐進(jìn)行反應(yīng)，并完成氣體的消耗。但是這種技術(shù)的處理水平并不高，也不能達(dá)到處理技術(shù)的高標(biāo)準(zhǔn)要求。根據(jù)可靠數(shù)據(jù)的研究不難發(fā)現(xiàn)，以尿素做化學(xué)反應(yīng)劑由于其結(jié)構(gòu)組成特點(diǎn)，在進(jìn)行脫硝處理時(shí)，會(huì)釋放大量的二氧化碳，而該氣體可以直接影響空氣質(zhì)量，使大氣污染程度加劇。

1.3 SNCR與SCR的結(jié)合煙氣脫硝原理

這種技術(shù)是對(duì)SNCR與SCR兩種技術(shù)的有機(jī)結(jié)合，彌補(bǔ)兩者之間存在的不足并使其功效的發(fā)揮可以達(dá)到預(yù)期效果，并且穩(wěn)定性高，但是將兩者進(jìn)行結(jié)合后的SCR的脫硝效率不能過(guò)高。由于該技術(shù)是融合性技術(shù)，因此對(duì)技術(shù)的應(yīng)用性也就提出了更高的要求，并且在進(jìn)行技術(shù)處理時(shí)，需要控制雙面反應(yīng)，在運(yùn)行時(shí)難免會(huì)呈現(xiàn)出較為難以掌控、復(fù)雜的一面，所以在目前我國(guó)的脫硝技術(shù)中對(duì)此技術(shù)的應(yīng)用仍舊處于探索階段，對(duì)技術(shù)的應(yīng)用頻率普遍不高。

2 脫硫技術(shù)

2.1 填料塔的脫硫原理

在利用填料塔進(jìn)行脫硫處理時(shí)，需要在塔內(nèi)填充質(zhì)地較硬的固體材料，使液體漿能夠在材料表面完成流動(dòng)，在煙氣與漿液發(fā)生直接接觸后就會(huì)產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，脫硫也就隨之完成。填料塔的脫硫操作簡(jiǎn)單，結(jié)構(gòu)相對(duì)沒(méi)那么復(fù)雜，但是抗壓能力卻極弱，在進(jìn)行填充時(shí)常會(huì)發(fā)生不暢通問(wèn)題，所以這種脫硫技術(shù)通常不會(huì)被過(guò)多的使用。

2.2 液柱塔的脫硫原理

液柱塔可以不用進(jìn)行材料填充，該塔的技術(shù)方法是由氣體帶動(dòng)煙氣完成脫硫作業(yè)。液柱是由液體的上下噴射而形成的，煙氣可以從塔的兩端達(dá)到作用塔，一旦煙氣與液體進(jìn)行接觸并發(fā)生反應(yīng)時(shí)，就可以完成能量的傳遞，使二氧化硫被充分吸收，這種方法在進(jìn)行脫硫時(shí)不會(huì)發(fā)生堵塞問(wèn)題，運(yùn)行效率相對(duì)較高，但是煙氣在流轉(zhuǎn)過(guò)程中卻會(huì)受到一定損失。

2.3 噴淋吸收塔的脫硫原理

噴淋吸收塔由于其技術(shù)特點(diǎn)，被廣泛的應(yīng)用于脫硫處理中。煙氣的流轉(zhuǎn)方式是從下開(kāi)始，逐漸向上對(duì)漿液進(jìn)行吸收，最后由塔頂完成噴射，一般會(huì)呈現(xiàn)出垂直或者向下的形態(tài)，噴淋塔內(nèi)部的煙氣與漿液的直接接觸程度會(huì)直接影響噴淋的成分含量。噴淋吸收塔的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)易，因此其成本投入也就相對(duì)較少，脫硫完成質(zhì)量較高，缺點(diǎn)則是內(nèi)部煙氣常會(huì)聚堆分布，不易于分散。

2.4 鼓泡塔的脫硫原理

鼓泡塔通過(guò)噴射管將煙氣鼓入石灰石漿液面以下的部分，讓煙氣被漿液充分洗浴后鼓泡冒出，因此得名。該技術(shù)主要特點(diǎn)是脫硫效率高，煤種適應(yīng)性好，除塵效果好，煙氣流量分配均勻，缺點(diǎn)是阻力較大，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜。

在目前我國(guó)的高硫煤的排放要求具有一定的標(biāo)準(zhǔn)，因此必須將技術(shù)進(jìn)行融合，也就是運(yùn)用雙向脫硫方式，將需要應(yīng)用的吸收塔內(nèi)獨(dú)立安放噴淋層，煙氣可以在塔中進(jìn)行部分脫硫，并將脫離的二氧化硫與另外的污染物進(jìn)行二次吸收。將兩種塔進(jìn)行合并運(yùn)用可以加大脫硫效率，使脫硫處理能夠達(dá)到預(yù)期標(biāo)準(zhǔn)，并將排放質(zhì)量控制在一定范圍內(nèi)，但是這種合并處理通常會(huì)占用較大區(qū)域，并且形成的技術(shù)系統(tǒng)難以把控，操作起來(lái)具有一定的復(fù)雜性。我國(guó)在長(zhǎng)期的實(shí)踐中，將液柱塔與噴淋塔進(jìn)行自主結(jié)合。在進(jìn)行脫硫處理時(shí)，首先需要經(jīng)過(guò)液柱塔對(duì)煙氣中的二氧化硫進(jìn)行大范圍的吸收，而后再進(jìn)入噴淋塔對(duì)剩余的二氧化硫再次脫離，直到符合排放標(biāo)準(zhǔn)為止，這種結(jié)合型的脫硫技術(shù)基本可以達(dá)到完全脫離點(diǎn)，而串聯(lián)吸收塔的成本投入及運(yùn)行難度相對(duì)之下比較大，而脫硫結(jié)果卻基本一致，但是后者卻更易掌控，資金投入也比較少，因此在目前的脫硫中大多采用液柱塔與噴淋塔雙向結(jié)合的處理技術(shù)。

3 煙氣除塵技術(shù)

3.1 電除塵技術(shù)

影響電除塵效率的因素大體上可分為三類：工況條件：燃煤特性（成分、揮發(fā)分、發(fā)熱量、灰熔特性等），飛灰性質(zhì)（成分、力度、密度、比電阻、粘附性等），煙氣性質(zhì)（溫度、濕度、煙氣成分、露點(diǎn)溫度等）；電除塵器的技術(shù)狀況：如極配型式、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、振打方式及其加速度大小、氣流分布的均勻性及電場(chǎng)劃分情況、電氣控制特性等。

靜電除塵器的優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)：靜電除塵器的運(yùn)行效率普遍較高，比較細(xì)小的粉塵也可以輕易去除，基本可以達(dá)到完全去除水平；在進(jìn)行除塵作業(yè)時(shí)，可以不受高溫影響，并可以在此環(huán)境下繼續(xù)除塵作業(yè)，輕易不會(huì)受到任何阻力影響；可以進(jìn)行高強(qiáng)度的處理作業(yè)，設(shè)備磨損小，使用年限可以得到基本保證。但是此設(shè)備同樣具有一定的缺點(diǎn)：靜電除塵器在進(jìn)行設(shè)備安裝的過(guò)程中會(huì)耗費(fèi)大量的人力及物力，對(duì)安裝水準(zhǔn)具有一定的規(guī)范化要求，日常的維護(hù)處理要及時(shí)進(jìn)行，否則機(jī)器磨損程度會(huì)不斷加快，除此之外該設(shè)備對(duì)于待處理的粉塵存在一定的挑剔性，不會(huì)進(jìn)行全面清除，細(xì)小粉塵難以去除。

3.2 旋轉(zhuǎn)電極除塵器

旋轉(zhuǎn)電極除塵器與以往的除塵器的清除內(nèi)容基本一致，都是由前后兩部分電場(chǎng)共同組成。旋轉(zhuǎn)電極的陽(yáng)極電場(chǎng)中配備了可以進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的除灰刷，當(dāng)灰塵達(dá)到一定厚度時(shí)就可以進(jìn)行完全去除，在灰塵區(qū)域以外也同樣可以進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)去除，所以不會(huì)增加再次清除難度，使除塵效率得到較大提升，使其能夠符合排放標(biāo)準(zhǔn)。

旋轉(zhuǎn)電極除塵器的功能優(yōu)勢(shì)為：陽(yáng)極板不會(huì)存在灰塵大量附著問(wèn)題，更減少了反電暈的發(fā)生頻率，將電阻對(duì)灰塵去除的阻礙進(jìn)行消化及分解，使細(xì)小粉塵的去除不再成為難題；在灰塵減少的同時(shí)，電除塵器的功能優(yōu)勢(shì)也得到了較強(qiáng)發(fā)揮；這是對(duì)傳統(tǒng)除塵器的優(yōu)化，而其體積也就相對(duì)縮小，對(duì)占地面積的影響同樣不再那么強(qiáng)烈。其缺點(diǎn)為：由于旋轉(zhuǎn)電極除塵器的結(jié)構(gòu)具有一定的復(fù)雜性，這就對(duì)設(shè)備的安裝要求更為嚴(yán)格及規(guī)范。

3.3 濕式靜電除塵器

區(qū)域不同，對(duì)粉塵的排放標(biāo)準(zhǔn)也就具有不同要求。因此對(duì)于部分要求較高的區(qū)域，不能夠單純的依靠電除塵器進(jìn)行粉塵處理，還需要濕式靜電除塵器配合完成。而其運(yùn)行原理與干式除塵器并無(wú)區(qū)別，唯一不同的是濕式靜電除塵器是用水進(jìn)行噴刷達(dá)到除塵的排除目的。在進(jìn)行水分噴刷時(shí)不僅可以帶動(dòng)周圍的細(xì)小粉塵的運(yùn)動(dòng)，更能將電阻頻率減小，便于粉塵向極板方向快速行動(dòng)，其除塵效果可以達(dá)到50%以上，除此之外濕式靜電除塵器還可以對(duì)空氣中的各類細(xì)小污染物進(jìn)行去除。

參考文獻(xiàn)

[1]李磊.熱電廠鍋爐煙氣脫硫除塵工程的研究與實(shí)施[D].華東理工大學(xué)，2014.

[2]黎景越.火電廠煙氣脫硝技術(shù)的經(jīng)濟(jì)效益分析[D].華北電力大學(xué)，2013.