電廠鍋爐脫硫脫硝及煙氣除塵的技術(shù)淺析

杜士強

（河北建投宣化熱電有限責(zé)任公司，河北 張家口 075100）

我國為煤炭生產(chǎn)大國，其煤炭消費量也位居世界第一，而伴隨當前國內(nèi)工業(yè)快速發(fā)展步伐，工業(yè)生產(chǎn)污染問題日趨嚴重。例如，在電廠發(fā)電過程中就會排放出大量SO2和NOx，它們都是目前火力發(fā)電中工業(yè)污染的重要來源。為有效減少工業(yè)污染，深度研究電廠鍋爐的脫硫脫硝技術(shù)是頗有必要的，這對我國社會經(jīng)濟長期可持續(xù)發(fā)展也具有重要意義。

1 電廠鍋爐脫硫脫硝技術(shù)與煙氣除塵技術(shù)的實踐應(yīng)用

在電廠電力生產(chǎn)過程中，鍋爐脫硫脫硝技術(shù)與煙氣除塵技術(shù)應(yīng)用最廣泛，二者在技術(shù)表現(xiàn)上也相對復(fù)雜，下文逐漸來談。

1.1 鍋爐脫硫脫硝技術(shù)的實踐應(yīng)用

根據(jù)不完全調(diào)查統(tǒng)計結(jié)果分析，目前電廠企業(yè)中至少有10%不采用任何脫硫脫硝與煙氣除塵技術(shù)，他們無法做到對SCR技術(shù)在脫硫、脫硝以及除塵中的具體應(yīng)用，在控制污染物排放方面并不到位。就鍋爐脫硫脫硝技術(shù)實踐應(yīng)用一點看來，目前許多企業(yè)中的相關(guān)技術(shù)測試方案實施并不到位，無法滿足脫硫脫硝基本要求，某些技術(shù)應(yīng)用方面甚至處于迷茫甚至混亂階段，其中有些企業(yè)也借鑒了外國先進脫硫脫硝經(jīng)驗技術(shù)，它與我國傳統(tǒng)技術(shù)相互結(jié)合，希望達到技術(shù)創(chuàng)新目標。

就具體技術(shù)應(yīng)用看來，采用石灰石粉對SO2生產(chǎn)排放可實現(xiàn)有效控制，配合濕式石灰石、石膏法進行煙道流化床脫硫處理，其中更引入了爐內(nèi)脫硫配合燃燒優(yōu)化工藝，這也是目前電廠的主流脫硫技術(shù)。一般來說，煙道流化床脫硫技術(shù)需要較大空間，改造工程量整體偏大，在技術(shù)應(yīng)用方面主要采用石灰石配石膏濕法。就具體脫硫過程而言，吸收塔就包含3種類型，分別是噴淋吸收塔、液柱塔以及填料塔。其中以填料塔為例，它主要利用了大量內(nèi)部固體填料，讓漿液從填料層表層直接流入爐膛內(nèi)與煙氣融合，如此可實現(xiàn)脫硫目標，避免出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象。

就目前看，電廠鍋爐脫硝技術(shù)大體分為兩類：其中一種是SCR煙氣脫硝，另一種是低氮脫硝，兩種方法都能保證電廠發(fā)電過程中煤炭燃燒充分，如此可確保鍋爐內(nèi)部壓力大幅度提升。在這一過程中，采用SCR煙氣脫硝技術(shù)需要在煙氣內(nèi)部放入還原劑，基于化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生大量水以及氮氣，此時，化學(xué)反應(yīng)溫度最高可達到400℃以上，脫硝率則能夠達到90%，它的具體化學(xué)反應(yīng)方程式參考如下：

上述脫硝方法無論在催化劑類型選擇與脫硝品種反應(yīng)溫度方面都表現(xiàn)出色，配合SNCR煙氣脫硝技術(shù)，將爐膛作為反應(yīng)器，其反應(yīng)溫度最高可以達到900℃以上，其中爐膛中的NOx與脫硝還原劑分解NH3產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，最后生成N2。在這一過程中，部分火電廠會采用SCR配合SNCR混合方法，該工藝技術(shù)充分結(jié)合上述兩大技術(shù)特點，因此，其混合方法應(yīng)用過程中投資成本是相對較高的。

在煙氣脫硫脫硝技術(shù)應(yīng)用過程中，其中就包括半干法以及濕法兩種煙氣脫硫脫硝技術(shù)，就以半干法煙氣脫硫脫硝技術(shù)為例，它是在氣固液體中查看煙氣蒸發(fā)反應(yīng)，配合除塵器完成脫硫脫硝與除塵作業(yè)。比如，在爐膛內(nèi)注入鈣，配合加濕活化方法，配合水流加濕器清除鍋爐煙氣中的大量廢硫與廢硝，如此可減少脫硫脫硝的資金投入。再就是可采用旋轉(zhuǎn)噴霧干燥方法，配合吸收劑來提升煙氣吸收液霧化反應(yīng)能力，如此也可以保證電廠鍋爐脫硫脫硝生產(chǎn)效率的持續(xù)提升。一般來說，脫硫以后的副產(chǎn)物是可以實現(xiàn)可循環(huán)利用的，其技術(shù)中主要采用了石灰石配合石膏濕法脫硫方法，該技術(shù)應(yīng)用成熟且效果突出。

1.2 電廠鍋爐除塵技術(shù)的實踐應(yīng)用

在電廠中，鍋爐除塵技術(shù)的實踐應(yīng)用追求高穩(wěn)定性與高除塵效率，例如，采用旋轉(zhuǎn)電極技術(shù)方法可實現(xiàn)除塵處理有效優(yōu)化，這也是電廠未來除塵技術(shù)發(fā)展的主流方向。就電廠生產(chǎn)過程而言，其中主要采用到旋轉(zhuǎn)清灰刷以及回轉(zhuǎn)陽極板，二者可共同組成旋轉(zhuǎn)電極陽極部分，當灰塵積累到一定程度以后，就能夠做到對電廠鍋爐灰塵的徹底清除，避免出現(xiàn)二次煙塵，該方法除塵效果表現(xiàn)良好。就實際除塵過程而言，該技術(shù)所提出的粉塵排放標準相當高，它要求配合濕式靜電除塵設(shè)備。相比干式電除塵器，如此可避免二次灰塵大量出現(xiàn)，除塵效率是很高的，最高可以達到70%以上。就電廠鍋爐生產(chǎn)過程而言，要在脫硫完成后利用濕式除塵器，如此可增加熱量，完成裝置回收操作，如此對提升除塵效率也有一定幫助。

2 電廠鍋爐脫硫脫硝技術(shù)與煙氣除塵技術(shù)的實踐案例應(yīng)用

2.1 案例工程項目的基本概述

某電廠案例工程項目為國家電投電廠項目，廠區(qū)占地面積達到8.78km2，其中鍋爐主要設(shè)備參數(shù)中最大連續(xù)蒸發(fā)量達到450t/h，過熱器出口蒸汽溫度達到550℃，出口蒸汽壓力達到14.5MPa，排煙溫度為140℃。

2.2 案例工程項目的脫硫工藝優(yōu)化技術(shù)要點

在充分利用石灰石粉，對SO2污染物排放進行控制過程中，需要分解CaCO3成為CaO以及CO2，且將CaO與SO2反應(yīng)生成CaSO3，確保其后進一步發(fā)生固硫反應(yīng)。具體來說，在脫硫工藝后話過程中石灰石反應(yīng)活性、粒度、含硫量、鍋爐運行參數(shù)、發(fā)熱量以及鍋爐分離器工作效率都會發(fā)生改變，且對脫硫效率造成直接影響，因此考慮采用濕式石膏法成本過高，在工程中需要采用爐內(nèi)脫硫技術(shù)配合燃燒優(yōu)化工藝效果更佳。

在機械設(shè)備改造方面，需要利用高壓力ROFA風(fēng)系統(tǒng)進行噴口設(shè)置，確保鍋爐出口風(fēng)速控制在100～110m/s，同時，噴射口數(shù)量控制在10個以內(nèi)。改造過程中合理利用ROFA風(fēng)確保層面物料顆粒共同形成旋轉(zhuǎn)對流。在改造原有鍋爐機殼與葉輪，保證增加風(fēng)機出力，改造鍋爐原有二次噴口與噴射角度，確保二次風(fēng)功能保持到位。在壓力監(jiān)測裝置設(shè)置過程中，應(yīng)該設(shè)置二次風(fēng)噴口擋板控制模式，對鍋爐石灰石入爐位置進行調(diào)整，確保爐后鍋爐返料腿位置，優(yōu)化改造石灰石系統(tǒng)管系，如此對改造石灰石主粉倉非常有利，建立輸送管路。一般來說，原主粉倉容量改為500m3以上，將原有的彎頭改造為鑄造耐磨彎，改造石灰石粉倉，建立流化風(fēng)系統(tǒng)與吹掃、疏通系統(tǒng)。要對水冷壁管系支撐結(jié)構(gòu)、平臺扶梯進行調(diào)整，滿足系統(tǒng)需求，合理改造機械部分。

2.3 案例工程項目的脫硝工藝優(yōu)化技術(shù)要點

在案例工程項目中，要結(jié)合實際工程狀況建立脫硝工藝方案，結(jié)合SNCR與SCR技術(shù)進行針對性選擇，并對比技術(shù)應(yīng)用。比如，其SCR的反應(yīng)溫度應(yīng)該控制在320～400℃，SNCR的反應(yīng)溫度應(yīng)該控制在800～1250℃。SCR還原劑采用尿素與液氮，SNCR還原劑采用尿素和20%氨水；催化劑方面SCR成分采用TiO2，而SNCR不采用催化劑；二者的NOx脫出效率分別為60%～90%（SCR）以及70%～85%（SNCR）。在經(jīng)過了一系列對比后發(fā)現(xiàn)，在某工程項目中采用SNCR技術(shù)展開煙氣脫硫效果更好，且在操作過程中需要保證脫硝反應(yīng)區(qū)域中溫度處于800～1100℃，確保氨水脫硝發(fā)生最佳反應(yīng)，結(jié)合測試過程中優(yōu)化項目中集成噴射裝置，同時安裝旋風(fēng)分離入口，滿足脫硝反應(yīng)要求，確保脫硝率在70%以上。在煙氣與氨混合后，要確保其混合效果突出。目前采用爐內(nèi)高溫觀察鏡，采用還原劑流并建立觀察機制。

在改造機械設(shè)備過程中，其中采用到Rotamix風(fēng)系統(tǒng)、噴槍、還原劑計量混合模塊、監(jiān)測以及控制模塊，建立還原劑儲存系統(tǒng)。在設(shè)備改造過程中，需要根據(jù)CFD模擬效果對旋風(fēng)分離器進行處理，確保設(shè)置氨水溶液存儲系統(tǒng)，建立80m3容積的儲罐，在集控室安裝脫硝設(shè)備控制系統(tǒng)中完成氨水脫硝控制布置工作，計算鍋爐SNCR還原劑控制氨水，將氨水純度控制在20%左右，脫硝效率大約為70%，其年消耗NH3大約在3000t以上。

結(jié)合電廠脫硫脫硝系統(tǒng)建設(shè)過程中，需要結(jié)合機械改造建立新增設(shè)備管理機制，例如，可以采用Hybird ROFA降低氮氧濃度，確保其低于300mg/Nm3，配合SNCR脫硝技術(shù)處理煙氣中的氮氧化物，其總體脫硝效率可控制在70%以上，整體看來脫硫脫硝效果表現(xiàn)良好。針對系統(tǒng)環(huán)境影響進行改造分析過程中，NOx的減排量可以達到700t以上，有效減少電廠整體年排污費用。

在結(jié)合電廠實際生產(chǎn)運營狀況來看，其在石膏法、濕式石灰石方法應(yīng)用過程中建立了爐內(nèi)脫硫、燃燒優(yōu)化工藝，在脫硫技術(shù)之間建立SCR、SNCR兩種脫硝技術(shù)，確保合理選擇旋轉(zhuǎn)電極形式，如此可起到良好的脫硫除塵效果。

3 結(jié)語

綜上所述，在電廠鍋爐脫硫脫硝以及煙氣除塵技術(shù)應(yīng)用過程中，確保有效建立廢氣與有害物質(zhì)管理技術(shù)體系，避免嚴重破壞環(huán)境。所以總體來講，該技術(shù)應(yīng)用還是存在諸多優(yōu)勢之處的，它基于多種工業(yè)技術(shù)建立電站鍋爐脫硫脫硝體系，確保煙氣除塵技術(shù)應(yīng)用到位。即利用干法、半干法以及濕法進行脫硫脫硝除煙，有效改善空氣質(zhì)量有價值建議，促進相關(guān)工業(yè)生產(chǎn)快速有效發(fā)展，有效提高電廠鍋爐整體生產(chǎn)建設(shè)水平，為我國工業(yè)生產(chǎn)整體生產(chǎn)效益與經(jīng)濟效益提升創(chuàng)造有利條件。