除塵脫硫綜合治理技術(shù)在火電廠鍋爐煙氣處理中的應(yīng)用

國電漢川發(fā)電有限公司 李 野

引言

在人類社會活動和自然過程中，隨著某些化學(xué)物質(zhì)排入了環(huán)境，大氣環(huán)境中有害物質(zhì)的含量就達(dá)到了相當(dāng)?shù)暮浚瑖?yán)重危害著人類的身體健康，而嚴(yán)重大氣環(huán)境污染物則大多是由人或天然來源物質(zhì)排入環(huán)境，并參加了自然大氣循環(huán)系統(tǒng)流程中所形成的。它可以滯留一段時間之后，再在大氣環(huán)境中形成化學(xué)反應(yīng)、生態(tài)活動和物理沉淀等，以實現(xiàn)在城市大氣環(huán)境中逐步消除的目的。所以，在當(dāng)前的城市大氣環(huán)境管理活動中，加強(qiáng)城市大氣污染處理等相關(guān)環(huán)境管理工作，有著十分關(guān)鍵的功能與意義。

保護(hù)環(huán)境是每位公民應(yīng)盡的職責(zé)，隨著我國科技的進(jìn)步、環(huán)境保護(hù)法律法規(guī)的不斷完善，人們越來越重視解決GDP 增長以及化工業(yè)發(fā)展帶來的環(huán)境問題?；痣姀S作為國內(nèi)主要發(fā)電廠在保護(hù)環(huán)境方面具有義不容辭的責(zé)任。接下來，談?wù)剬痣姀S鍋爐煙氣處理問題的幾點思考[2]。

1 我國煙氣污染控制不足之處

一直以來，國內(nèi)煙氣污染控制仍然采用傳統(tǒng)的、外國煙氣污染控制技術(shù)，導(dǎo)致煙氣污染控制產(chǎn)業(yè)發(fā)展存在空心化、同質(zhì)化問題，核心競爭力不足，且傳統(tǒng)的脫硫工程設(shè)施運行不暢等問題，再加上國內(nèi)人口、環(huán)境、資源、能源結(jié)構(gòu)等與發(fā)達(dá)國家差距較大等問題，導(dǎo)致我國傳統(tǒng)經(jīng)濟(jì)增長模式、污染處理手段等無法滿足當(dāng)前經(jīng)濟(jì)社會快速發(fā)展的需求[3]。

另一方面，由于國民環(huán)保意識越來越強(qiáng)，對除塵脫硫技術(shù)的需求也與日俱增，現(xiàn)階段大批量除塵脫硫技術(shù)設(shè)備都已投入使用，且取得了一定成效。但因為國內(nèi)除塵脫硫技術(shù)相比發(fā)達(dá)國家差距較大，一些除塵系統(tǒng)、脫硫系統(tǒng)在運行中仍存在諸多問題，除塵脫硫一體化系統(tǒng)的實踐成效與理論效果仍存在較大差距，嚴(yán)重影響除塵脫硫技術(shù)優(yōu)勢的發(fā)揮。其次，因為煤質(zhì)的不同，煙氣中粉塵成分性質(zhì)存在一定差別，使得除塵速度慢、效率差，甚至?xí)?dǎo)致設(shè)備堵塞、腐蝕[4]。

因此，要實現(xiàn)低碳綠色環(huán)保，必須把控高碳產(chǎn)業(yè)發(fā)展速度，建立低碳綠色產(chǎn)業(yè)發(fā)展新系統(tǒng)，構(gòu)建低碳產(chǎn)業(yè)發(fā)展新體系統(tǒng)，形成產(chǎn)業(yè)團(tuán)體，迅速形成大規(guī)模效應(yīng)和積累效應(yīng)。這既是變革發(fā)展方式的重要構(gòu)成部分，也是促進(jìn)經(jīng)濟(jì)快速增長、提高城市環(huán)境管理工作效率的主要引擎。

2 除塵脫硫綜合治理技術(shù)在火電廠鍋爐煙氣處理中的應(yīng)用

2.1 解決粉塵問題

根據(jù)我國現(xiàn)有的火電發(fā)電廠可以看出，最主要的運行設(shè)備是鍋爐，依據(jù)機(jī)械的容納量、燃燒方式的不同可細(xì)分為三大類型，即循環(huán)流化床鍋爐、煤粉鍋爐、燃煤鍋爐。這些設(shè)備在日常運作時都會產(chǎn)生大量的粉塵煙塵，進(jìn)而會在一定程度上降低環(huán)境指數(shù)，為降低環(huán)境污染，多會采用袋式除塵器。目前FDYL 型除塵器風(fēng)量保持在180萬m3左右，這能夠滿足50～10000火電廠的基本除塵標(biāo)準(zhǔn)。改造火力發(fā)電廠能夠帶來許多便利，有效解決小型火電廠的煙塵粉塵問題。

大環(huán)境下，一些大型設(shè)備多會使用靜電除塵器，已達(dá)到削減粉塵排放、保護(hù)環(huán)境的目的。國家發(fā)布實行的《大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)，火電廠》(GB13223-2011)以及《鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB13271-2001），最初除塵器標(biāo)準(zhǔn)，由于一氧化碳等諸如此類的易燃易爆物質(zhì)在進(jìn)行燃燒過程中空氣濃度不斷增加，迫使小型、中性鍋爐必須關(guān)閉對角線格柵和文丘里除塵器。盡管有如此多要求，這些設(shè)備結(jié)構(gòu)仍然比較簡易，但多數(shù)情況下排放量無法滿足國家排放標(biāo)準(zhǔn)要求，無法滿足國家需求，且會產(chǎn)生較多污泥。

2.2 煙氣脫硫處理

火電廠在進(jìn)行發(fā)電運作過程中會產(chǎn)生大量的硫廢氣，很容易造成酸雨現(xiàn)象。因此目前火力發(fā)電廠想要保護(hù)環(huán)境最重要的環(huán)節(jié)就是處理好煙氣脫硫工作。由于硫廢氣會對森林、建筑物等基礎(chǔ)設(shè)施造成非常嚴(yán)重的損害，所以做好煙氣脫硫處理工作至關(guān)重要。

2.2.1 二氧化硫廢氣相關(guān)概述

在各個產(chǎn)業(yè)的發(fā)展中會形成多種污染，并由此產(chǎn)生污染現(xiàn)象，提高了二氧化碳?xì)怏w的比重，從而增加了城市溫度，也提高了空氣污染的嚴(yán)峻程度。我國工業(yè)發(fā)展快，每年都會消耗大量的煤炭資源，而這些煤炭多用于燃煤發(fā)電行業(yè)中，煤炭中蘊(yùn)含大量的硫物質(zhì)，尤其是在煤炭燃燒過程中，二氧化硫排放因為化學(xué)反應(yīng)釋放，大量的廢氣排放釋放二氧化硫，進(jìn)而對大氣層造成污染。目前，要不斷完善火電發(fā)電行業(yè)有關(guān)于廢氣排放的相關(guān)規(guī)章制度，做好廢氣排放控制管理，且做好治理污染工作，進(jìn)而有效減少二氧化硫總排放。

其次，隨著人們環(huán)保意識的不斷增強(qiáng)，國內(nèi)近年來也對二氧化硫的排放、管理制定了諸多行之有效的法規(guī)、對策。如，要求火電廠在運行期間所排放的二氧化硫必須符合要求，具體來說，通用鍋爐二氧化硫排放每Nm3要少于900mg，火電機(jī)組二氧化硫排放每Nm3應(yīng)少于100mg，對于那些不按要求建設(shè)二氧化硫治理工程的企業(yè)必須禁止開展相關(guān)生產(chǎn)作業(yè)，對于那些已建起火電廠的相關(guān)企業(yè)，需不斷改進(jìn)脫硫設(shè)備以及相關(guān)設(shè)施。

在煤炭資源的使用過程中，會形成巨大的污染性氣體并聚集到空氣中，從而形成危險化學(xué)物質(zhì)，極大地危及人們的健康。也因此，在焚燒煤炭資源的過程中，會排放出巨大的超臨界二氧化碳?xì)怏w。若不經(jīng)處置直接進(jìn)入環(huán)境，將提高大氣環(huán)境質(zhì)量中超臨界二氧化碳的比重，從而減少了生態(tài)環(huán)保質(zhì)量，對自然環(huán)境構(gòu)成嚴(yán)重破壞。在此期間，若火電廠企業(yè)在運轉(zhuǎn)過程中釋放的硫化物嚴(yán)重超出國家規(guī)定的要求，必須予以嚴(yán)懲。

從目前來看，國內(nèi)主要有兩種燃煤技術(shù)，即無機(jī)硫與有機(jī)硫。電廠鍋爐運行期間，產(chǎn)生的大量灰塵、煙塵經(jīng)過沖刷溶解后產(chǎn)生的大量無機(jī)鹽，以及在高溫高壓作用下產(chǎn)生的二氧化硫、二氧化碳等化學(xué)物質(zhì)，在煙氣中產(chǎn)生氮氧化物。如，20t/h 鍋爐燃燒煤SY1.56%與煙氣SO22500mg/Nm3。國內(nèi)所產(chǎn)煤中硫含量多超過1%，對脫硫處理存在較大的影響。

2.2.2 脫硫技術(shù)

目前市場上關(guān)于鍋爐尾氣脫硫手段非常多，且不同的手段有不同的優(yōu)勢和劣勢[6]。下面介紹集中比較典型的脫硫技術(shù)。

比例濕法。這也是目前運用最普遍、最廣泛的脫硫方法，利用混合化學(xué)物質(zhì)與二氧化硫廢氣的質(zhì)量交換以及相變來削減廢氣中二氧化硫的含量。但是，這種比例濕法在運用過程中需要大量面積、能耗也較高，并非最佳脫硫技術(shù)。

全新氨脫硫法。這種技術(shù)比較先進(jìn)，能有效解決鍋爐廢氣問題。氣體脫硫能最大限度的吸收灰塵、NOX、HF、HCL 等許多有害物質(zhì)，進(jìn)行反應(yīng)后形成農(nóng)作物的肥料，且這種技術(shù)運用成本低，每噸不超過300元，是一種性價比較高的處理方法。

循環(huán)吸收脫硫法。這種方法使用時通過特殊吸收液有效吸走二氧化硫中的廢氣，純度高，對剩余二氧化硫的處理運用半干脫硫法。包括脫硫塔、噴水系統(tǒng)以及排氣回流等處理手段。吸收塔頂部將廢氣吸收，廢氣與吸收塔內(nèi)的氧化鈣產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，再從吸收塔的底部進(jìn)入收集器內(nèi)，再通過高溫加熱蒸汽文氏管使廢氣得以凈化，脫硫效率超過90%，成效顯著。

2.3 除塵脫硫半干法程序

當(dāng)前，在運用半干或半濕的方法處理發(fā)電廠鍋爐尾氣時，煙塵順著吸收塔的最前端進(jìn)入反應(yīng)容器內(nèi)部，與氧化鈣接觸進(jìn)行質(zhì)量交換發(fā)生相變，使二氧化硫與氧化鈣充分反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后產(chǎn)生硫酸鈣、亞硫酸鈣，最終與煙塵一起集中排放到袋式除塵器當(dāng)中，通過可回收箱重新進(jìn)入吸收塔中被循環(huán)再利用。

利用這種方式最大限度地產(chǎn)生極好的效果，充分減少煙塵粉塵的大氣排放量。隨著時間的推移，吸收塔內(nèi)的氧化鈣由于塔不斷地運作，濃度越來越高。程序系統(tǒng)內(nèi)部對于二氧化硫的吸收效率也會隨之不斷增加。這是由于脫硫裝置程序也可以同一時間放在框架內(nèi)，所以平均效率都可以超過90%，能在很大程度上降低成本。

如果鍋爐中的生產(chǎn)功率保持在45～115%之間時，那么設(shè)備程序可以在正常環(huán)境下普遍運行，程序主要的運作材料是氧化鈣漿料，將經(jīng)過吸收塔處理過的二氧化硫加入其中，使得二者充分發(fā)生質(zhì)變，從而達(dá)到廢氣脫硫的效果。該程序利用排放出的廢氣推動氧化鈣灰渣進(jìn)行輸送，簡單、方便，經(jīng)過運行處理以后，最終產(chǎn)生了粉煤灰與二氧化碳。再者，其中的亞硫酸鈣能夠充當(dāng)?shù)缆方ㄔO(shè)材料加以利用，或再次進(jìn)行工業(yè)制造產(chǎn)生能用的材料[7]。

2.4 超高溫“零排放”除塵過濾器

我國多數(shù)火電廠在節(jié)能環(huán)保與資源綜合利用方面的投入比重與海外先進(jìn)地區(qū)差距甚遠(yuǎn)，技術(shù)創(chuàng)新任務(wù)重。所以必須做好環(huán)境與資源的綜合利用?，F(xiàn)階段很多專家學(xué)者、行業(yè)精英都對袋式除塵器作業(yè)過程進(jìn)行了深入研究，袋式除塵器存在較大缺點，即壽命較短，且在處理二氧化硫時運行溫度偏低、整體處理效果欠佳，在設(shè)計除塵器過程中，對于企業(yè)健康可持續(xù)發(fā)展的需求無法有效滿足。

其次，國家應(yīng)制定相關(guān)的零排放指標(biāo)來充分實現(xiàn)零污染。除此之外，在除塵器的設(shè)計過程當(dāng)中，要注重將運行溫度指標(biāo)設(shè)置在600℃以下，確保設(shè)備設(shè)施能夠健康、順利使用。這樣會使得火電廠企業(yè)制定的方案更加符合規(guī)定、效率大幅度提高。還能充分提高整個設(shè)備程序系統(tǒng)的工作效率與水平，并能有效簡化傳統(tǒng)繁瑣的操作流程。

另外，能大大提高二氧化硫過濾質(zhì)量與水平，有效提升二氧化硫過濾效率，最終使得二氧化硫廢氣處理效率更高、速度更快、成效更顯著，更好的降低了廢氣以及二氧化硫等化學(xué)物質(zhì)對機(jī)械設(shè)備的腐蝕力度、減少對設(shè)備的損害、盡可能保護(hù)粉塵膠體的完整性，進(jìn)而延長設(shè)施設(shè)備壽命。

另一方面，規(guī)范除塵設(shè)備操作流程，防止出現(xiàn)操作偏差、錯誤，進(jìn)而對機(jī)器設(shè)備產(chǎn)生不必要的損害，嚴(yán)重影響機(jī)器設(shè)備使用壽命，減少機(jī)器設(shè)備運行維修成本，并對這些設(shè)備處理運行過程進(jìn)行一定的優(yōu)化，進(jìn)而降低生產(chǎn)運行成本，提高運行效率與水平。值得一提的是，還能有效擴(kuò)大使用范圍，將這些實踐用于垃圾焚燒處理中去，對焚燒廢氣的處理存在較大的參考價值[8]。且后續(xù)還能用于重金屬、貴金屬回收處理，冶煉煙氣處理以及煙氣處理等諸多作業(yè)中去，為我國的環(huán)境污染治理做出巨大貢獻(xiàn)。

3 結(jié)語

二十一世紀(jì)中國經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展得很快，但在城市經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的過程中，因為人們對環(huán)保管理等相關(guān)的工作缺乏關(guān)注，使得城市生態(tài)環(huán)境的安全和穩(wěn)定性都遭到了損害，空氣污染的有關(guān)問題也就發(fā)生了。同時，隨著我國經(jīng)濟(jì)社會的快速發(fā)展，環(huán)境污染問題是當(dāng)前必須高度重視的一項問題，鍋爐除塵脫硫技術(shù)響應(yīng)環(huán)保號召，是改善我國環(huán)境污染、提高大氣質(zhì)量的重要手段。

盡管當(dāng)前國內(nèi)鍋爐除塵脫硫技術(shù)仍存在諸多不足之處，但煙氣脫硫處理、半干法除塵脫硫系統(tǒng)、超高溫“零排放”除塵過濾器等的應(yīng)用，對于我國火電廠鍋爐煙氣處理存在極大的應(yīng)用意義和價值，對未來我國各種大氣污染的質(zhì)量都會產(chǎn)生較大的影響。當(dāng)前，我國仍要立足于現(xiàn)有問題，不斷改進(jìn)，為改善環(huán)境而不斷努力。