大型火電廠脫硫、脫硝、除塵設(shè)計(jì)探討

楊加龍

摘 要：大型火電廠在我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的過(guò)程中發(fā)揮了重要的作用，但是在火電廠運(yùn)行的過(guò)程中因?yàn)槿剂虾辛蚝拖醯任镔|(zhì)，如果煙氣不經(jīng)過(guò)處理就排放到大氣中，就會(huì)對(duì)大氣造成一定的污染。所以為了積極響應(yīng)我國(guó)政府節(jié)能減排的政策號(hào)召，就需要對(duì)火電廠煙氣進(jìn)行脫硫、脫硝和除塵處理，以降低對(duì)環(huán)境的污染。文章對(duì)火電廠的脫硫、脫硝和除塵設(shè)計(jì)進(jìn)行了分析，對(duì)于促進(jìn)火電廠的可持續(xù)發(fā)展具有重要的意義。

關(guān)鍵詞：火電廠；脫硫；脫硝；除塵

前言

煤炭作為火電廠日常運(yùn)行的重要燃料，其在燃燒的過(guò)程中會(huì)釋放大量的含硫、含硝物質(zhì)，并且會(huì)產(chǎn)生煙塵，這些物質(zhì)如果不經(jīng)過(guò)處理就會(huì)對(duì)大氣造成一定的污染，嚴(yán)重影響到空氣質(zhì)量和人們的身體健康。所以對(duì)火電廠進(jìn)行脫硫、脫硝和除塵設(shè)計(jì)非常重要，消除煙氣中的有害物質(zhì)，讓排放的煙氣達(dá)標(biāo)是大型火電廠能夠安全穩(wěn)定運(yùn)行的重要保障。在脫硫、脫硝和除塵設(shè)計(jì)中，不僅要遵循一定的原則，還需要保證設(shè)計(jì)的可靠性，能夠最大程度的降低煙氣中的有害物質(zhì)含量。

1 火電廠脫硫設(shè)計(jì)分析

目前在大型火電廠中比較常用的脫硫技術(shù)為濕法脫硫，以石灰粉作為脫硫吸收劑，在設(shè)計(jì)的過(guò)程中主要應(yīng)該注意吸收塔的形式，其對(duì)脫硫效果有很大的影響?，F(xiàn)階段主要有四種吸收塔形式，但是每種形式都各有利弊，所以為了達(dá)到較好的脫硫效果，可以根據(jù)火電廠的實(shí)際運(yùn)行狀況，有針對(duì)性的選擇吸收塔的形式，也可以相互配合使用，以達(dá)到最佳脫硫效果。

1.1 液柱塔

液柱塔中沒(méi)有填料，主要是利用由下向上垂直噴射的液柱進(jìn)行脫硫處理，煙氣經(jīng)過(guò)塔底或者塔頂進(jìn)入吸收塔中，就會(huì)與液體產(chǎn)生強(qiáng)烈的擾動(dòng)，從而吸收煙氣中的二氧化硫。但是在液柱塔中的煙氣會(huì)產(chǎn)生一定的阻力，從而降低液體吸收二氧化硫的效果，最終影響到脫硫效率。

1.2 填料塔

填料塔主要是利用吸收塔中的填料進(jìn)行脫硫處理，在吸收塔內(nèi)裝設(shè)固體填料，煙氣在經(jīng)過(guò)吸收塔時(shí)就會(huì)與填料層流淌的漿液接觸并且發(fā)生反應(yīng)，從而去除煙氣中的硫。填料塔的結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，但是在運(yùn)行的過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)填料堵塞的現(xiàn)象，增加實(shí)際操作的難度，會(huì)直接影響到脫硫效果。

1.3 鼓泡塔

鼓泡塔的運(yùn)行主要是將煙氣輸送到漿液面以下，在液流與氣流相遇時(shí)，煙氣就會(huì)從漿液中鼓泡冒出。這種脫硫效果比較好，并且還能夠達(dá)到除塵的目的，也具有較好的適應(yīng)性。但是鼓泡塔的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，在運(yùn)行的過(guò)程中還存在較大的阻力，并且設(shè)備的占地面積較大，初期投入成本較高。

1.4 噴淋塔

這種形式的吸收塔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)比較簡(jiǎn)單，所以初期成本投入較少，但是在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，進(jìn)入的煙氣不能夠均勻的分布，所以脫硫效果一般。

2 火電廠脫硝設(shè)計(jì)分析

目前在火電廠中比較常見(jiàn)的脫硝技術(shù)主要有SNCR煙氣脫硝、SCR煙氣脫硝，還可以將二者綜合利用，這兩種脫硝技術(shù)能夠提高煤炭的燃燒效率，同時(shí)還能夠提高鍋爐內(nèi)部壓力，所以應(yīng)用范圍較廣。

2.1 SCR脫硝技術(shù)

SCR即為選擇性催化還原法，這種脫硝技術(shù)比較成熟，脫硝效果較好，能夠達(dá)到60%到90%。主要是在有氧的條件下，保證一定的溫度，在催化劑的作用下，使用NH3將NOX有選擇性的還原為氮?dú)夂退?，從而達(dá)到脫硝的目的。

2.2 SNCR脫硝技術(shù)

是指在沒(méi)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(jì)、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(huì)產(chǎn)生一定的N2O，會(huì)對(duì)臭氧造成一定的破壞。

2.3 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(diǎn)，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(duì)SCR脫硝效率進(jìn)行控制，不得超過(guò)30%。這種技術(shù)具有比較復(fù)雜的運(yùn)行系統(tǒng)，實(shí)際應(yīng)用較少。

脫硝技術(shù)的主要發(fā)展方向就是積極開(kāi)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(shí)積極研發(fā)低溫催化劑。

3 火電廠煙氣除塵設(shè)計(jì)

在煤炭燃燒的過(guò)程中所產(chǎn)生的顆粒會(huì)隨著煙氣流動(dòng)，流動(dòng)時(shí)就會(huì)附著在設(shè)備的內(nèi)壁或者隨著煙氣一起排出。如果不進(jìn)行除塵處理，不僅會(huì)污染空氣，而且會(huì)影響到設(shè)備運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性，所以需要進(jìn)行煙氣除塵。相對(duì)于脫硫和脫硝技術(shù)而言，除塵技術(shù)更加穩(wěn)定和成熟，所以除塵效率較高。在火電廠中一般都會(huì)選擇旋轉(zhuǎn)電極除塵技術(shù)，將旋轉(zhuǎn)的清灰刷以及回轉(zhuǎn)的陽(yáng)極板作為旋轉(zhuǎn)電極的陽(yáng)極，可大大降低出口的煙塵濃度。這種除塵方式只需要定期進(jìn)行清理即可，將積累的煙塵清除，從而達(dá)到國(guó)家規(guī)定的煙塵排放標(biāo)準(zhǔn)。

在這種除塵技術(shù)的基礎(chǔ)上，一些大型火電廠還進(jìn)行了技術(shù)改進(jìn)，設(shè)計(jì)了新型的除塵技術(shù)，比如濕式靜電除塵，其可以有效吸附帶電負(fù)離子，要比干式電除塵效率高很多。隨著技術(shù)的不斷改進(jìn)，針對(duì)大型火電廠的運(yùn)行特點(diǎn)，在除塵設(shè)計(jì)方面還會(huì)不斷的創(chuàng)新，最大程度的降低煙氣中的煙塵含量。

4 火電廠脫硫、脫硝與煙氣除塵的一體化設(shè)計(jì)

脫硫、脫硝和除塵是大型火電廠的必要項(xiàng)目，而這些項(xiàng)目的設(shè)計(jì)不僅要考慮最終的穩(wěn)定性和可靠性，同時(shí)還要考慮經(jīng)濟(jì)性，所以將火電廠的脫硫、脫硝和除塵技術(shù)進(jìn)行一體化設(shè)計(jì)是今后發(fā)展的主要方向，也是大型火電廠能夠可持續(xù)發(fā)展的重要戰(zhàn)略。

在脫硫設(shè)計(jì)中，為了能夠有效提高脫硫效率，可以將不同的吸收塔進(jìn)行結(jié)合運(yùn)用，充分發(fā)揮每種吸收塔的優(yōu)勢(shì)。比如可以將液柱塔和噴淋塔結(jié)合使用，將液柱塔作為前塔，煙氣通過(guò)液柱塔時(shí)能夠去除70%左右的二氧化硫，然后再利用噴淋塔進(jìn)行二次脫硫處理，經(jīng)過(guò)兩次脫硫幾乎能夠去除全部的二氧化硫。脫硫設(shè)計(jì)還可以和除塵設(shè)計(jì)相結(jié)合，先利用干式旋轉(zhuǎn)電極除塵器進(jìn)行除塵，經(jīng)過(guò)脫硫處理后再使用濕式電極除塵，由此可以同時(shí)提高脫硫和除塵的效率。將煤炭燃燒技術(shù)進(jìn)行改革后，還可以將脫硫與脫硝進(jìn)行結(jié)合設(shè)計(jì)。大型火電廠脫硫、脫硝和除塵進(jìn)行一體化設(shè)計(jì)是未來(lái)發(fā)展的主要趨勢(shì)，所以應(yīng)該在這方面進(jìn)行創(chuàng)新和設(shè)計(jì)研發(fā)。

5 結(jié)束語(yǔ)

煤炭作為火電廠運(yùn)行的重要燃料，在燃燒過(guò)程中所產(chǎn)生的硫、硝以及煙塵等物質(zhì)會(huì)對(duì)環(huán)境造成很大的污染，所以火電廠需要采取相應(yīng)的脫硫、脫硝和除塵措施，設(shè)計(jì)適宜的技術(shù)方式。現(xiàn)階段，根據(jù)我國(guó)大型火電廠的運(yùn)行特點(diǎn)，已經(jīng)設(shè)計(jì)研發(fā)了一系列的脫硫、脫硝和除塵技術(shù)，并且都取得了較好的控制效果。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，在脫硫、脫硝和除塵方面的設(shè)計(jì)水平會(huì)不斷的改進(jìn)和提升，最大程度的降低煙氣中的有害物質(zhì)含量，為火電廠的長(zhǎng)久發(fā)展創(chuàng)造有利的條件。

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