火力電廠鍋爐脫硫脫硝及煙氣除塵的技術(shù)研究

劉甲豪

國(guó)電物流有限公司 北京 100055

1 引言

我國(guó)一直以來(lái)的都是一個(gè)煤炭大國(guó)，燃煤發(fā)電也一直以來(lái)是我國(guó)主要的發(fā)電形式，尤其是在目前我國(guó)社會(huì)用電負(fù)荷在不斷增加的同時(shí)，也表現(xiàn)出燃煤發(fā)電量的同步增長(zhǎng)。但是由于以燃煤發(fā)電為主的火電廠，在滿足人們用電需求而加大生產(chǎn)規(guī)模的同時(shí)，也表現(xiàn)出煤炭資源消耗量的增加以及環(huán)境污染物排放量的增加。面對(duì)目前日益加劇的環(huán)境污染以及威脅人們身體健康等問題，人們也針對(duì)火電廠運(yùn)行中容易排放的SO2和NOX等工業(yè)污染物質(zhì)，為了滿足我國(guó)的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略要求，需要加大對(duì)火電廠鍋爐中應(yīng)用的脫硫脫硝以及煙氣除塵技術(shù)的研究和應(yīng)用。

2 火電廠鍋爐脫硫脫硝技術(shù)

2.1 火電廠鍋爐脫硫技術(shù) 目前火電廠中常用的脫硫技術(shù)主要有石灰石粉法石灰石－石膏法、煙道流化床脫硫、爐內(nèi)脫硫＋燃燒優(yōu)化等技術(shù)方法。其中的煙道流化床脫硫技術(shù)在設(shè)計(jì)應(yīng)用中需要有較大的空間，而且需要花費(fèi)較多的資金和工程量來(lái)進(jìn)行改造，而其中應(yīng)用比較廣泛且技術(shù)較為成熟的就是石灰石－石膏法。目前按照吸收塔的不同類型也可以分為不同的脫硫方法，常用的吸收塔則主要有噴淋吸收塔、液柱塔以及填料塔等類型。其中應(yīng)用比較廣泛的就是噴淋吸收塔脫硫技術(shù)，此技術(shù)所應(yīng)用的吸收塔在運(yùn)行中的爐膛煙氣是按照從上到下的順序運(yùn)動(dòng)，其形狀為喇叭狀，或者是通過其他的角度來(lái)向下噴射，這樣起到對(duì)煙氣充分吸收的作用。而其中的液柱塔則在脫硫時(shí)采用的是煙氣、液和氣相融合的方法，表現(xiàn)出比較高的脫硝效率，但是也會(huì)增加煙氣阻力而影響脫硫效果。最后就是針對(duì)填料塔來(lái)說(shuō)，在其運(yùn)行中主要應(yīng)用的填料為內(nèi)部固體填料，主要通過從填料層表層向其中流入漿液的方式來(lái)確保填料與爐膛內(nèi)的煙氣進(jìn)行融合，這樣才可以發(fā)揮脫硫的作用。但是此方法的實(shí)際應(yīng)用中容易出現(xiàn)堵塞的問題。

2.2 火電廠鍋爐脫硝技術(shù) 目前在火電廠中比較常用的脫硝技術(shù)主要有SCR煙氣脫硝以及低氮脫硝的技術(shù)，這兩種脫硝技術(shù)的應(yīng)用都可以確保煤炭在鍋爐中的充分燃燒，同時(shí)提升鍋爐內(nèi)部的壓力。在前一種技術(shù)的應(yīng)用中，需要將還原劑加入到煙氣中，在此還原劑與煙氣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)之后會(huì)產(chǎn)生水和氮?dú)獾犬a(chǎn)物，表現(xiàn)出脫硝率可以達(dá)到90%以上的效果，所發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)如下：

在上述脫硝技術(shù)的應(yīng)用中，主要是在爐膛內(nèi)發(fā)生上述反應(yīng)，而且在爐膛內(nèi)加入脫硝還原劑之后會(huì)將分解出的NH3與爐膛中燃燒產(chǎn)生的NOX等發(fā)生反應(yīng)而生成N2，上述方法的脫硝效果主要受到所用還原劑的類型和品種以及反應(yīng)溫度等因素的影響。

3 火電廠鍋爐除塵技術(shù)

目前在火電廠的鍋爐生產(chǎn)階段所應(yīng)用的除塵技術(shù)都表現(xiàn)出比較穩(wěn)定以及具有較高除塵效率的特點(diǎn)，而在目前先進(jìn)的鍋爐除塵技術(shù)的發(fā)展中，也主要想旋轉(zhuǎn)電極形式的除塵技術(shù)方向發(fā)展。此種技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中，所應(yīng)用的旋轉(zhuǎn)電極陽(yáng)極部分主要由旋轉(zhuǎn)清灰刷、回轉(zhuǎn)陽(yáng)極板等組成，如果此部分在實(shí)際應(yīng)用中出現(xiàn)灰塵不斷積累的現(xiàn)象，在達(dá)到一定厚度之后就需要進(jìn)行徹底的清除，避免發(fā)生二次煙塵的問題而影響鍋爐的除塵效果。而在此技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用中，如果表現(xiàn)出具有較高粉塵排放標(biāo)準(zhǔn)的要求，則需要在應(yīng)用上述技術(shù)的同時(shí)要配合濕式靜電除塵設(shè)備來(lái)應(yīng)用。這主要是此種除塵設(shè)備在實(shí)際應(yīng)用中可以有效防止二次灰塵的發(fā)生，而且還具有較高的除塵效率，通常在70%以上。針對(duì)目前上述除塵技術(shù)應(yīng)用中與脫硫脫硝技術(shù)的搭配應(yīng)用中存在的局限性的問題，可以將煙氣脫硝技術(shù)等與煤炭燃燒技術(shù)進(jìn)行結(jié)合來(lái)形成一體化的作用模式，或者也可以將脫硫技術(shù)與除塵技術(shù)進(jìn)行結(jié)合，實(shí)現(xiàn)除塵效率的提升。比如可以在使用干式旋轉(zhuǎn)電極除塵器進(jìn)行除塵之后再開展脫硫工作，然后再使用濕式除塵器來(lái)避免二次煙塵問題，在增加熱量的同時(shí)還可以實(shí)現(xiàn)熱量的回收。

4 火電廠鍋爐脫硫脫硝系統(tǒng)優(yōu)化

以某火電廠為例對(duì)其鍋爐脫硫脫硝技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用以及系統(tǒng)優(yōu)化方式進(jìn)行研究。在此火電廠中主要采用的脫硫方式就是在鍋爐中投入石灰石粉的方式。但是此種方式的應(yīng)用中會(huì)由于石灰石粉中的CaCO3分解為Ca O并與SO2發(fā)生反應(yīng)而生成CaSO3，這就會(huì)導(dǎo)致再次發(fā)生固硫反應(yīng)。在上述脫硫技術(shù)的應(yīng)用中，影響其脫硫效率的主要因素主要有石灰石反應(yīng)活性、石灰石粒度、含硫量、鍋爐運(yùn)行參數(shù)、入爐煤發(fā)熱量以及鍋爐分離器的工作效率等因素。為了對(duì)上述脫硝系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，由于在此火電廠中難以進(jìn)行石灰石－石膏法的現(xiàn)場(chǎng)布置，加之受到資金的限制，在此火電廠中決定采用爐內(nèi)脫硫＋燃燒優(yōu)化工藝來(lái)進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)。

一是在鍋爐稀相區(qū)部位設(shè)置一層高壓力ROFA風(fēng)系統(tǒng)噴口，共12個(gè)噴射口，在此ROFA風(fēng)的作用下就可以保證在此層中的物料顆?？梢孕纬尚D(zhuǎn)對(duì)流。在上述基礎(chǔ)上還要對(duì)鍋爐機(jī)殼與葉輪進(jìn)行改造，增加風(fēng)機(jī)出力。并且要對(duì)鍋爐的二次噴口與噴射角度來(lái)進(jìn)行改造，保證二次風(fēng)功能的有效發(fā)揮。還要在二次風(fēng)噴口擋板控制模式下加入壓力監(jiān)測(cè)裝置，改變鍋爐石灰石的入爐部位，讓此部位改到爐后鍋爐返料腿的位置。最后就是要對(duì)石灰石主粉倉(cāng)和輸送管路進(jìn)行改造，提高此粉倉(cāng)容量的同時(shí)，使用鑄造耐磨彎頭來(lái)代替蝦殼彎頭，同時(shí)還要對(duì)此粉倉(cāng)中的吹掃、流化風(fēng)以及疏通系統(tǒng)等進(jìn)行改造，以及對(duì)相應(yīng)的水冷壁管系、管系支撐結(jié)構(gòu)、平臺(tái)扶梯等進(jìn)行機(jī)械改造。

此外在本火電廠內(nèi)還采用SNCR技術(shù)來(lái)進(jìn)行煙氣脫硝，而且在此技術(shù)的應(yīng)用中需要保證脫硝反應(yīng)區(qū)域的溫度在850～1100℃范圍之內(nèi)，而且在旋風(fēng)分離入口的位置進(jìn)行集成噴射裝置的安裝來(lái)保證上述溫度要求，并確保脫硝率在71%以上。同時(shí)還通過爐內(nèi)高溫觀察鏡的應(yīng)用來(lái)隨時(shí)觀察還原劑流的均勻程度以及散布程度，保證煙氣與氨的混合效果。

5 結(jié)語(yǔ)

在本文所介紹的火電廠中，在對(duì)上述脫硫脫硝系統(tǒng)進(jìn)行相應(yīng)的機(jī)械改造和優(yōu)化之后，實(shí)現(xiàn)了NOX濃度的顯著降低，表現(xiàn)在低于300 mg/Nm3的效果。同時(shí)通過SNCR脫硝技術(shù)來(lái)進(jìn)行煙氣中NOX的處理之后也表現(xiàn)出達(dá)到76%以上的脫硝效率的良好效果。同時(shí)還能保證氨的逃逸量在規(guī)定范圍之內(nèi)，不會(huì)對(duì)周圍環(huán)境造成太大危害，還實(shí)現(xiàn)了減少732t NOX的排放，實(shí)現(xiàn)了火電廠年排污費(fèi)的大大降低，表現(xiàn)出良好的改造和優(yōu)化效果。