電廠鍋爐脫硫脫硝及煙氣除塵技術(shù)

陜西金泰氯堿化工有限公司熱電分廠 魯曉強(qiáng) 魯 韻

電廠鍋爐生產(chǎn)中采用先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)應(yīng)用于鍋爐脫硫脫硝及煙氣除塵中，可以降低環(huán)境污染并有利于對環(huán)境保護(hù)。目前電廠鍋爐采用脫硫脫硝以及煙氣除塵技術(shù)已成為電廠鍋爐運(yùn)行中的重要技術(shù)手段，在全國95%以上的電廠運(yùn)行中得到廣泛應(yīng)用。采用脫硫脫硝技術(shù)在電廠鍋爐中的應(yīng)用，普遍使用石灰石石膏濕法來控制鍋爐煤炭燃燒量，再加上吸收塔的作用會(huì)產(chǎn)生不同的實(shí)際效果。據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，吸收塔中的液柱塔脫硫設(shè)備的運(yùn)行效果比較好，并結(jié)合SCR 技術(shù)可更好的實(shí)現(xiàn)脫硫脫硝以及除塵功效，并有效的控制含硫和含氮污染物質(zhì)的排放污染。鍋爐脫硫脫硝技術(shù)以及煙氣除塵技術(shù)的應(yīng)用已成為電廠企業(yè)安全中采用的重要技術(shù)，在電廠鍋爐安全生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用。

目前很多電廠鍋爐的技術(shù)工作人員采用對系統(tǒng)調(diào)試設(shè)計(jì)的方法來實(shí)現(xiàn)基本的操作，并滿足脫硫脫硝的實(shí)際需要，基本上實(shí)現(xiàn)了對鍋爐脫硫脫硝以及除塵的功能。很多企業(yè)也在投入大量資金的同時(shí)，采用科學(xué)的脫硫脫硝以及煙氣除塵技術(shù)在鍋爐運(yùn)行中進(jìn)行應(yīng)用。鍋爐脫硫脫硝以及煙氣除塵技術(shù)在應(yīng)用工藝上不復(fù)雜，經(jīng)過過長期的改進(jìn)和創(chuàng)新，目前采用的技術(shù)在操作流程以及整體的自動(dòng)化控制方面都有了新的突破，一方面降低了企業(yè)的投資成本，另一方面滿足了企業(yè)對技術(shù)應(yīng)用的需要。技術(shù)應(yīng)用的同時(shí)，對操作的溫度以及環(huán)境的酸堿度進(jìn)行控制，有效的對脫硫脫硝進(jìn)行控制，并降低了電廠企業(yè)的生產(chǎn)成本。目前技術(shù)的廣泛應(yīng)用、操作流程的簡化都有利于鍋爐脫硫脫硝以及除塵的實(shí)現(xiàn)，并避免了對生產(chǎn)環(huán)境的二次污染情況發(fā)生。

1 電廠鍋爐脫硫脫硝技術(shù)研究

1.1 SCR 技術(shù)和低氮燃燒技術(shù)

SCR 技術(shù)可以有效的對鍋爐廢氣進(jìn)行脫硝處理。在方案的應(yīng)用中，鍋爐煙氣的溫度控制在300℃到400℃之間，并加入一定的催化劑和液氨還原劑，這樣可在最大程度上讓煙氣中的NOx 和液氨還原劑進(jìn)行充分的化學(xué)反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)脫硫脫硝的作用并生產(chǎn)水和氮?dú)?，降低產(chǎn)生的物體對空氣造成的污染。SCR 技術(shù)可有效對NOx 的排量機(jī)芯控制，并達(dá)到90%以上的脫硝率。低氮燃燒技術(shù)是以NOx 的燃燒器為輔助設(shè)備對空氣中氮進(jìn)行有效的分級，分離原理是以水平彎頭離心應(yīng)力的原理為依據(jù)來實(shí)現(xiàn)空氣中氮的分離，并在燃燒的實(shí)際過程中控制排放氣體中的N 的含量，并可提高煤粉的燃燒效率，進(jìn)而降低了NOx 的排量溶度[1]。

方案設(shè)計(jì)目標(biāo)：經(jīng)過數(shù)據(jù)測試得出電廠鍋爐排放的NOx 濃度在300mg/m3和450mg/m3之間，以鍋爐燃料燃燒的種類為依據(jù)得出標(biāo)準(zhǔn)為550mg/m3，并計(jì)算出減排目標(biāo)為95mg/m3。以上數(shù)據(jù)為依據(jù)并結(jié)合市場煤炭價(jià)格制定相應(yīng)的設(shè)計(jì)方案。采用SCR技術(shù)對鍋爐煙氣進(jìn)行脫硝處理，并實(shí)現(xiàn)NOx 排放達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)目標(biāo)。

方案設(shè)計(jì)過程：低氮燃燒技術(shù)和SCR 技術(shù)相結(jié)合對鍋爐燃燒系統(tǒng)進(jìn)行系統(tǒng)性的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)大幅度降低NOx 濃度的目標(biāo)，然后充分把SCR 技術(shù)應(yīng)用到煙氣脫硝中來實(shí)現(xiàn)95mg/m3濃度排放量的目標(biāo)。本方案在具體的實(shí)施中把SCR 技術(shù)和燃料燃燒技術(shù)相結(jié)合，并降低了在煙氣脫硝過程中對成本的消耗，而且實(shí)現(xiàn)了95mg/m3濃度排放量的目標(biāo)，最終實(shí)現(xiàn)了電廠鍋爐脫硫脫硝的目標(biāo)。SCR 技術(shù)的應(yīng)用降低了在脫硝過程中催化劑和還原劑的使用率，節(jié)約了成本，而且方案的推廣應(yīng)用可滿足電廠鍋爐脫硫脫硝的基本需要。

1.2 濕法煙氣脫硫脫硝技術(shù)

該技術(shù)采用堿性物質(zhì)的液體溶液，通過堿性物質(zhì)與二氧化硫和一氧化硫等進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，這樣可以達(dá)到脫硫的目的，該技術(shù)在方案的應(yīng)用中具有一定的優(yōu)勢。該技術(shù)采用吸附劑作為關(guān)鍵部分，在鍋爐運(yùn)行的不同階段，可以采用吸附劑媒介對廢氣中的二氧化硫和一氧化硫等物質(zhì)進(jìn)行吸附，然后吸附劑中的堿性溶液和含硫氣體進(jìn)行幻雪反應(yīng)，清除了廢氣中的含硫量，達(dá)到了鍋爐廢氣脫硫脫硝的目的。該技術(shù)采用的堿性物質(zhì)主要是廢電石渣等堿性物質(zhì)，通過堿性硫酸鎂對廢氣中硫進(jìn)行化學(xué)中和反應(yīng)，把廢氣中的硫進(jìn)行化學(xué)消除。

在方案實(shí)際應(yīng)用中，由于該技術(shù)的應(yīng)用會(huì)產(chǎn)生廢水，因此濕法煙氣脫硫脫硝技術(shù)應(yīng)用要和廢水零排放技術(shù)相結(jié)合進(jìn)行應(yīng)用，保證不會(huì)對外界水資源造成污染，并可以把產(chǎn)生的廢水進(jìn)行有效的循環(huán)利用來降低鍋爐運(yùn)行過程中水資源的浪費(fèi)、達(dá)到節(jié)能降耗的目的。在方案的應(yīng)用中有兩種技術(shù)：一是以吸收劑為輔助的技術(shù)，吸收劑作為脫硫脫硝技術(shù)應(yīng)用中常用的媒介，可以很好的從多個(gè)角度對廢氣中的硫和硝物質(zhì)進(jìn)行吸收，并實(shí)現(xiàn)鍋爐廢氣脫硫的目的；二是以石灰石為輔助的技術(shù)，充分利用石灰石對廢氣中的硫和硝物質(zhì)進(jìn)行吸附，然后經(jīng)過相應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)對其進(jìn)行化學(xué)消除。經(jīng)過多年的脫硫脫硝技術(shù)的應(yīng)用和創(chuàng)新，濕法煙氣脫硫脫硝技術(shù)在鍋爐脫硫脫硝應(yīng)用中可實(shí)現(xiàn)90%以上的脫硫脫硝率。濕法煙氣脫硫脫硝技術(shù)的應(yīng)用不僅可以對硫和硝物質(zhì)進(jìn)行化學(xué)處理，而且經(jīng)過化學(xué)處理后產(chǎn)生的副產(chǎn)品可以進(jìn)行二次利用，這樣在提高脫硫脫硝技術(shù)的同時(shí)，也提高了廢物的利用率，達(dá)到了節(jié)能降耗的目的，并起到了環(huán)境保護(hù)的作用[2]。

1.3 半干法煙氣脫硫脫硝技術(shù)

半干法脫硫脫硝技術(shù)是電廠鍋爐對廢氣進(jìn)行脫硫脫硝處理過程中應(yīng)用較為廣泛的技術(shù)，在方案的應(yīng)用中采用該技術(shù)對鍋爐產(chǎn)生的廢氣煙氣進(jìn)行濕熱蒸發(fā)的化學(xué)處理方式，并對廢氣煙氣處理的化學(xué)反應(yīng)實(shí)時(shí)的查看，然后在結(jié)合除塵器的處理作用，最終達(dá)到對廢氣煙氣中的硫和氮元素進(jìn)行脫硫脫硝的處理效果。該技術(shù)原理是可以在液體、固體和氣體中進(jìn)行應(yīng)用，采用濕熱蒸發(fā)和除塵器相結(jié)合的模式實(shí)現(xiàn)脫硫脫硝的目的。

本方案在實(shí)際應(yīng)用中采用半干法煙氣脫硫脫硝技術(shù)可分為兩種方式：一是爐內(nèi)噴鈣濕活化技術(shù)，該方法在脫硫脫硝應(yīng)用中采用輔助設(shè)備，比如火花反應(yīng)器和水射流加濕器等具有專業(yè)性的設(shè)備，在鍋爐內(nèi)對存在的含有硫和硝的廢氣物質(zhì)進(jìn)行清除。這項(xiàng)技術(shù)在應(yīng)用中可降低電廠鍋爐脫硫脫硝技術(shù)應(yīng)用的投入成本，并可有效的對鍋爐產(chǎn)生廢氣進(jìn)行脫硫脫硝作用；二是旋轉(zhuǎn)噴霧干燥技術(shù)，在方案的實(shí)施中該技術(shù)主要是通過吸收劑等物質(zhì)與鍋爐產(chǎn)生的廢氣煙氣進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，采用旋轉(zhuǎn)工作方式加快了吸收劑和煙氣之間的反應(yīng)速率，并可提高脫硫脫硝技術(shù)的應(yīng)用效率。半干法煙氣脫硫脫硝技術(shù)的應(yīng)用是鍋爐脫硫脫硝的重要技術(shù)，不僅可以提升鍋爐脫硫脫硝的整體效果，且可保證鍋爐機(jī)組設(shè)備的正常運(yùn)行。

本方案中采用的吸附劑主要以活性炭為材料，在低溫的煙氣環(huán)境下進(jìn)行脫硫脫硝，選擇活性炭作為吸附劑是非常關(guān)鍵的?；钚蕴康谋砻娲嬖诤芏嗖灰?guī)則的孔，這樣可以提高活性炭的吸附能力，且鍋爐廢氣中的水蒸氣可在活性炭脫硫工作中與硫酸等物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，這樣提高了二氧化氮的化學(xué)還原性。并應(yīng)用活性炭物理和化學(xué)的吸附原理，在鍋爐煙氣中氧氣和水蒸氣的含量比標(biāo)準(zhǔn)值高時(shí)活性炭的化學(xué)吸附能力會(huì)增強(qiáng)，有效的降低煙氣中的含硫物質(zhì)含量。活性炭在吸附廢氣過程中由于吸附量的不斷增加，根據(jù)活性炭的結(jié)構(gòu)以及活性炭的化學(xué)性，可對吸附的面積進(jìn)行不斷的擴(kuò)大，發(fā)揮活性炭更大的吸附性并實(shí)現(xiàn)脫硫脫硝的目的[3]。

1.4 干法脫硫脫硝技術(shù)

本方案采用該項(xiàng)技術(shù)需在干燥的環(huán)境下進(jìn)行應(yīng)用，且采用的吸收劑為粉末狀或顆粒狀，通過化學(xué)反應(yīng)后把含有硫和硝的氣體轉(zhuǎn)變?yōu)楦煞蹱畹漠a(chǎn)物然后進(jìn)行清除，這樣實(shí)現(xiàn)對鍋爐廢氣中的硫和硝進(jìn)行脫硫脫硝化學(xué)反應(yīng)。干法脫硫脫硝技術(shù)應(yīng)用主要是采用吸收劑對鍋爐運(yùn)行過程中產(chǎn)生的含有硫和硝的廢氣進(jìn)行吸收。在整個(gè)脫硫脫硝化學(xué)反應(yīng)過程中，不會(huì)產(chǎn)生對鍋爐機(jī)組設(shè)備具有腐蝕作用的廢硫和水蒸氣等物質(zhì)，這樣可從技術(shù)方面對鍋爐機(jī)組設(shè)備進(jìn)行保護(hù)。在干燥的環(huán)境下通過技術(shù)處理，可避免強(qiáng)酸物質(zhì)對鍋爐機(jī)組設(shè)備的腐蝕。

本方案在電廠企業(yè)應(yīng)用中采用兩種技術(shù)方法：一是荷電干式噴射技術(shù)法，該方法主要是采用吸收劑作為媒介，通過吸收劑和鍋爐產(chǎn)生廢氣進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)實(shí)現(xiàn)脫硫脫硝，并在實(shí)際應(yīng)用中提高脫硫脫硝的效率。吸收劑可實(shí)現(xiàn)與廢氣中含硫和含氮物質(zhì)的快速反應(yīng)，而且化學(xué)處理時(shí)間相對短，并可在鍋爐脫硫脫硝過程中完全實(shí)現(xiàn)脫硫脫硝的技術(shù)處理；二是等離子體技術(shù)方法，該技術(shù)的應(yīng)用原理是采用電子束或高能電子原理對鍋爐運(yùn)行產(chǎn)生的廢氣進(jìn)行輻照，降低廢氣中含有硫元素和氮元素的含量。并應(yīng)用電力分解含有硫元素和氮元素的化合物，然后可把處理后生成的化合物在農(nóng)業(yè)中進(jìn)行應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了資源的再次利用，這項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用提升了脫硫脫硝技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值并降低了對環(huán)境的污染。

2 煙氣除塵技術(shù)

2.1 靜電除塵技術(shù)

靜電除塵技術(shù)在煙氣除塵中是應(yīng)用較為普遍的方式，采用靜電除塵器吸附煙塵中的粉塵顆粒實(shí)現(xiàn)對煙氣進(jìn)行除塵。該技術(shù)裝備除塵器大大提高了除塵效率，并可快速的清除煙氣中的粉塵，且在除塵過程中降低了塵屑物質(zhì)的產(chǎn)生。靜電除塵技術(shù)的應(yīng)用不受溫度的影響，由于鍋爐運(yùn)行中產(chǎn)生的溫度比較高，采用該技術(shù)可快速準(zhǔn)確的實(shí)現(xiàn)除塵工作。

在方案設(shè)計(jì)中，應(yīng)用靜電除塵設(shè)備排除高溫對靜電除塵技術(shù)的影響，安全穩(wěn)定的實(shí)現(xiàn)了除塵工作，而且在整個(gè)除塵過程中對設(shè)備的損耗較低，保證了設(shè)備的正常運(yùn)行。在實(shí)際應(yīng)用過程中，靜電除塵器在長期高負(fù)荷作用下設(shè)備磨損較輕，除塵設(shè)備的使用年限基本可以滿足預(yù)期值。靜電除塵技術(shù)應(yīng)用中設(shè)備安裝表復(fù)雜，因此安裝的專業(yè)性比較強(qiáng)，對除塵設(shè)備定期保養(yǎng)進(jìn)而實(shí)現(xiàn)除塵效果達(dá)到最佳。

2.2 旋轉(zhuǎn)電極除塵技術(shù)

旋轉(zhuǎn)電極除塵技術(shù)應(yīng)用的方案設(shè)計(jì)采用的設(shè)備分為陰陽兩極電場，兩極的電場不同，并在兩極分別安裝旋轉(zhuǎn)除塵設(shè)備。在方案實(shí)施過程中，采用旋轉(zhuǎn)除塵設(shè)備對鍋爐內(nèi)累積的灰塵進(jìn)行清除，對灰塵堆積的區(qū)域進(jìn)行清掃，保證鍋爐內(nèi)部的清潔，而且在除塵后保證了鍋爐的工作效率。

在對鍋爐煙塵進(jìn)行清除過程中，該技術(shù)可對區(qū)域內(nèi)具有局限性的部分也可進(jìn)行有效的灰塵清除，并在設(shè)備旋轉(zhuǎn)過程中對粉塵進(jìn)行清理。由于鍋爐運(yùn)行過程中要保證除塵設(shè)備的高穩(wěn)定性，且除塵設(shè)備要具有最佳的除塵效果，企業(yè)在應(yīng)用旋轉(zhuǎn)電極除塵技術(shù)中，在陽極配備回轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)清灰刷，在灰塵累積到一定程度時(shí)對其徹底清除，這樣可避免鍋爐機(jī)組設(shè)備再次產(chǎn)生灰塵，且在除塵設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行過程中，最后排放的粉塵濃度降低到最大程度，真正實(shí)現(xiàn)了該項(xiàng)技術(shù)在鍋爐煙氣除塵中的應(yīng)用效果[4]。

2.3 濕式靜電除塵技術(shù)

在鍋爐煙氣除塵中，由于粉塵的累積數(shù)量不同、且粉塵產(chǎn)生的種類也不同，因此采用濕式靜電除塵技術(shù)與其它除塵技術(shù)相互配合，這樣能達(dá)到最佳的除塵效果。該技術(shù)采用水對設(shè)備的灰塵進(jìn)行清除，在實(shí)際應(yīng)用過程中對設(shè)備進(jìn)行噴刷可降低電阻頻率，并讓煙氣中的粉塵聚集到極板上，實(shí)現(xiàn)除塵的效果，而且可以清除設(shè)備周邊的細(xì)小灰塵。電廠鍋爐粉塵排放標(biāo)準(zhǔn)定制的較高，針對排放標(biāo)準(zhǔn)需采用濕式靜電除塵技術(shù)以更好的保證煙氣除塵效果。在鍋爐煙氣排放中粉塵吸附的電負(fù)離子顆粒多，采用濕式靜電除塵技術(shù)可通過吸附方式對灰塵進(jìn)行處理，提高了煙氣除塵的效率。采用濕式靜電除塵技術(shù)（加濕式靜電除塵器、濕式電袋集塵器），可更好的滿足煙氣除塵中粉塵排放污染標(biāo)準(zhǔn)高的要求。

在方案設(shè)計(jì)中，加濕式靜電除塵器的具體應(yīng)用采用真空設(shè)備，這樣可有效阻止二次揚(yáng)塵情況的發(fā)生，而且除塵效果好。在蒸汽鍋爐生產(chǎn)中選擇干式的電極除塵器，在煙氣生成后選擇濕式除塵器，這樣可有效實(shí)現(xiàn)煙氣除塵工作并提高一次除塵的效果，而且濕式除塵器可通過小負(fù)荷的電量的作用來實(shí)現(xiàn)煙氣除塵的功效。濕式電袋集塵器的具體應(yīng)用是收集有毒煙霧中的細(xì)小顆粒，并采用科學(xué)的洗滌方式對灰斗中灰塵進(jìn)行收集，濕式電袋集塵器濕度高、進(jìn)而形成液滴，采用濕式電袋集塵器技術(shù)通過旋風(fēng)分離器中的陽極板的水分分配系統(tǒng)，把水蒸氣噴到反電極方向。在電場中由于電場的作用白霧被霧化到電極上，這樣水氣和灰塵顆粒就粘在一起，經(jīng)過加濕的顆粒凝結(jié)，在收集小塵粒過程中電場起到了關(guān)鍵的推動(dòng)作用。集塵器中的水霧會(huì)形成水膜，而且水膜在水霧的表面會(huì)對灰塵進(jìn)行收集然后經(jīng)過洗滌后放入煙灰桶中，然后把灰塵從系統(tǒng)中排除[5]。

2.4 布袋除塵技術(shù)

袋式除塵器的除塵效率較高，采用過濾組件把灰塵中的有害固體物質(zhì)以及氣體進(jìn)行分離后分別收集。其中過濾袋是布袋除塵技術(shù)中采用的主要部分，過濾袋是采用過濾材料特殊制作的。在除塵器內(nèi)部安裝金屬結(jié)構(gòu)的框架，并采用纖維材料作為過濾袋的制作材料，在過濾過程中長纖維層具有重要的功能，長纖維層要設(shè)計(jì)小的孔徑，這樣有利于對小顆粒物質(zhì)的阻擋。在過濾過程中小孔徑的纖維層可以提高布袋除塵技術(shù)的應(yīng)用效率。

在方案的設(shè)計(jì)中主過濾器采用灰塵噴射室的模式進(jìn)行設(shè)計(jì)，在過濾材料表面構(gòu)建一個(gè)灰塵層，可以提高袋式旋風(fēng)除塵器除塵效率。對布袋除塵技術(shù)要進(jìn)行科學(xué)合理的設(shè)計(jì)與應(yīng)用，縮小除塵器布袋表面的孔徑可有效阻擋顆粒通過過濾網(wǎng)，空氣運(yùn)行的阻力變大、粉塵溫度變高，因此布袋設(shè)計(jì)要采用耐高溫設(shè)計(jì)。對袋子經(jīng)常清洗，在清洗過程中避免袋子搖晃而采用清水沖洗，這樣可延長袋子的使用壽命。方案設(shè)計(jì)和實(shí)施過程中要采用耐高溫的材料對袋子進(jìn)行制作，而且袋式過濾器的性能設(shè)計(jì)上要采用表面小孔徑設(shè)計(jì)，這樣可起到有效的除塵作用。

3 結(jié)語

電廠鍋爐脫硫脫硝技術(shù)以及煙氣除塵技術(shù)的應(yīng)用具有高效節(jié)能環(huán)保的功效，在電廠企業(yè)生產(chǎn)中廣泛的應(yīng)用。因此加強(qiáng)鍋爐脫硫脫硝技術(shù)以及煙氣除塵技術(shù)在電廠鍋爐運(yùn)行中的應(yīng)用，不僅保護(hù)了生產(chǎn)環(huán)境而且提高了電廠企業(yè)的生產(chǎn)效率，是電廠企業(yè)安全穩(wěn)定生產(chǎn)的重要內(nèi)容。