火電廠鍋爐脫硫脫硝及煙氣除塵的技術研究

◎李新祥

火電廠鍋爐脫硫脫硝及煙氣除塵的技術研究

◎李新祥

隨著社會的發展，我國的經濟得到了快速發展，煤炭能源在我國的經濟發展和社會發展過程中占有重要的地位，而且，隨著經濟的快速發展，我國的煤炭能源的使用也在不斷增多。但是與此同時，煤炭燃燒的過程中會產生大量的污染物，隨著我國空氣污染情況被更多的重視，減少煤炭燃燒過程中產生的污染物是非常必要的。因此，火電廠鍋爐排放處理裝置的深化改進，煤炭燃燒率的提高刻不容緩。本文主要從目前脫硝技術在火電廠鍋爐中的發展、脫硫技術在火電廠鍋爐中的發展、煙氣除塵技術在火電廠鍋爐中的發展和關于火電廠鍋爐脫硫脫硝及煙氣除塵一體化的建議等四個方面對火電廠鍋爐相關問題進行闡述。

改革開放以來，我國的經濟得到了快速的發展，煤炭能源在我國的經濟發展和社會發展過程中占有重要的地位，而且，隨著經濟的快速發展，我國的煤炭能源使用也在不斷增多。每年有12萬余噸的煤炭直接用于燃燒，這其中火電廠企業便是主要的煤炭消耗企業之一，煤炭的使用量一直處于增長的趨勢，而煤炭在燃燒的過程中會排放出大量的污染物，這些污染物包括氮氧化物、二氧化硫及煙粉塵等都是污染非常嚴重的物質，這些污染物會對當地的環境造成很大的影響，甚至有一些地區會產生酸雨，對當地人們的生產和生活造成了非常大的不利影響。

氮氧化物作為主要的大氣污染物之一，它自身是一種一次污染物，同時它會參加大氣光化學反應進行二次污染，其中一次污染過程會對人體健康造成較大的危害，而在二次污染過程中氮氧化物會參加大氣光化學反應產生酸雨、灰霾和臭氧等二次污染物。而火電廠鍋爐作為氮氧化物等污染物的主要排放源之一，對火電廠鍋爐采取脫硫脫硝及煙氣除塵技術對煤炭資源進行處理是非常必要的，這樣做既可以保證火電廠企業的發展，同時也能保證生態環境的可持續發展，保證人們的正常生活及身體健康。

脫硝技術在火電廠鍋爐中的發展

從目前火電廠鍋爐的生產及治理情況來看，脫硝技術在火電廠鍋爐的生產過程中得到了較為廣泛的應用。這種技術的脫硝方式分為兩種來進行。這兩種方式分別為低氮燃燒技術和SCR煙氣脫硝技術。這兩種方式可以保證它們能夠進行充分燃燒，這是它們在火電廠鍋爐被采用的主要原因之一，其次它們還可以促使更多的火電廠脫硝功能，并且火電廠鍋爐內部的壓力也得以提高。現在SNCR煙氣脫硝技術也可以被采用到進行脫硝，針對的是鍋爐內部的煙氣。將尿素即還原劑放置在煙氣中經過化學反應生成水和氮氣，而在這個化學反應過程中，溫度會非常高，在300℃-400℃之間，這就是這種技術的施工工藝。在這種施工工藝中會提高煙氣脫硝的效率，大概會有60～90%的上升比例，并且爐膛是這種SNCR煙氣脫硝技術的反應器，脫硝還原劑會在爐膛達到850～1100℃的溫度時分解出氮氣，并在爐膛內部反應生成一氧化氮，與此同時，SNCR會與其發生化學反應生成氮氣。其次，這種技術的脫硝效率在20～50%之間，效率并不是很高，而這種情況下會產生一氧化二氮，這種污染物排放到大氣中會嚴重影響臭氧的生成。雖然SNCR/SCR聯合煙氣脫硝技術的脫硝效率在60～80%，但是它的系統比較復雜，在實際的生產過程中還是不經常被采用的。

脫硫技術在火電廠鍋爐的發展

石灰石或者石膏濕法脫硫技術是常用的脫硫技術。但是對于重點技術在吸收塔的火電廠來說，吸收塔有很多種型號、吸收塔樣式有很大的不同，以上幾點都會使這種脫硫技術的有很大不同的效果。一般情況下，吸收塔有填料塔、液柱塔、噴淋吸收塔和鼓泡塔四種類型。第一種是填料塔，填料塔內部有固定的填料，在這種填料層表面，可以使漿液流下，爐內的煙氣會與其發生融合反應，這樣就可以將脫硫過程完成，但是這種方式有一定的缺點，就是堵塞的情況會比較容易發生，而且操作也比較少。第二種是液柱塔，液柱塔是通過煙氣，使它們與氣、液進行融合，使傳質的完成更加充分，可以將脫硫過程完成，但是同樣這種方式也有一定的缺點，在生產過程中會造成較多的脫硫損失。第三種是噴淋吸收塔，這種噴淋吸收塔是目前脫硫技術中應用比較廣泛的一種，因為爐內的煙氣是通過自上而下的方式進行運動，噴淋吸收塔可以更加充分的吸收煙氣，因為它是進行向下噴射的喇叭狀裝置，這種裝置會進行垂直向下噴射或者以一定角度向下噴射。雖然它相較于前兩種在結構和造價上都有優勢，但是煙氣分布不均勻是它的一個缺點。第四種是鼓泡塔，這種鼓泡塔的煙氣會被石灰石壓在下面，這樣煙氣就可與漿液進行融合，融合過程之后會產生鼓泡，這樣的脫硫效果比較好，也有比較高的效率，但同樣也有缺點，就是它的結構會比較復雜，而且會產生比較大的阻力。

煙氣除塵技術在火電廠鍋爐的發展

火電廠煙氣除塵技術，效率比較高的還是電除塵技術，旋轉電極的方式在電除塵技術中是比較經常被采用的方式，在這種方式中的旋轉電極電場中，回轉的陽極板和旋轉的清灰刷是在這種電場中陽極部分采用的方式。反電暈厚度是煙塵厚度的一個極限值，當達到這個極限值時，這種技術就可以將徹底清除上面積累的灰塵，并且二次煙塵的情況不會發生，因此，這種除塵技術效果比較好，而且也會降低煙塵的排放濃度。此外，有一些火電廠的粉塵排放標準會相對定的比較高，這種情況下，增加濕式靜電除塵器是很有必要的，由于電負離子可以被煙氣中的粉塵顆粒吸附，所以吸附積塵比較適合的方式就是濕式靜電除塵器，這種濕式靜電除塵器的效率可以達到70%，相對于干式電除塵器效率更高。

關于火電廠鍋爐脫硫脫硝及煙氣除塵控制技術一體化的建議

關于火電廠鍋爐脫硫脫硝及煙氣除塵一體化的必要性。火電廠鍋爐脫硫脫硝及煙氣除塵一體化的開發有一定的必要性，主要原因如下：

二氧化硫和氮氧化物都屬于酸性氧化物的種類，脫硫脫硝同時進行在理論上是可行的。目前安裝煙氣脫硫設施在我國的火電廠是基本具備的設施，如果可以開發出火電廠脫硫脫硝協同控制技術，將其與現有的脫硫技術相結合，脫硝技術的改造成本會有很大程度的降低。

目前我國使用的脫硫技術和脫硝技術都有其不足之處，比如上文所說的SNCR會與其發生化學反應生成氮氣，效率并不是很高，而這種情況下會產生一氧化二氮，這種污染物排放到大氣中會嚴重影響臭氧的生成。SNCR/SCR聯合煙氣脫硝技術的系統比較復雜，在實際的生產過程中還是不經常被采用的。

目前火電廠鍋爐脫硫脫硝及煙氣除塵系統技術都具有比較緊湊的結構，也具有比較低的投資和運行費用，也很方便運行管理，這種技術是非常符合我國目前火電廠鍋爐情況的，大規模推廣是可以進行的。

火電廠脫硫脫硝及煙氣除塵協同控制技術研究。在火電廠鍋爐中，煤炭燃燒技術可以在脫硫技術的時候與煙氣脫硝技術相結合，這樣在成本和能源上都可以有一定的節約作用。在脫硫技術過程中，可以采用省煤器進行分段，并且，鍋爐有高負荷和低負荷等不同狀態，在低負荷狀態的時候，有一些區域的溫度是催化劑的活化反應溫度可以被滿足的，可以把脫硝設置在這種區域增設，這樣也可以達到節能的需求。在脫硝技術過程中，可以采用兩種吸收塔相結合的技術進行控制，比較推薦的一種結合方式就是液柱塔+噴淋吸收塔雙塔結合的方式，液柱塔由于可以出去除煙氣中70%左右的二氧化硫，因此可以作為前塔，在前塔吸收完之后進入到逆流噴淋吸收塔，這樣可以將剩余的二氧化硫進一步脫除，這樣經過雙塔處理之后的氣體就可以達到排放標準，脫硫效率最高可以達到98.5%；同時在除塵技術上，可以采用干式旋轉電機除塵器和濕式除塵器結合使用的方式進行除塵，干式旋轉電機除塵器放在脫硫前使用，濕式除塵器放在脫硫后使用，與此同時熱量回收裝置也可以安裝在煙氣系統中，這樣除塵效率也可以得到提高。

總而言之考慮到火電廠的成本、技術和設施等方面，為了使火電廠可以更好更快地發展，并且可以滿足嚴苛的環保要求，火電廠鍋爐脫硫脫硝技術以及煙氣除塵技術應該實現一體化。

目前，我國經濟快速發展，人們生活水平不斷提高，人們對于生活水平質量和身體健康的需求也在不斷增加，同時大氣污染問題關系到每個人的身體健康和生態環境，因此火電廠鍋爐煤炭燃燒的污染問題引起了更多人們和相關部門的重視，而且針對火電廠污染問題，國家制定了一系列的法律法規來進行控制約束，需要提高火電廠整體生產過程中的環保意識。為了從根本上降低火電廠鍋爐燃燒造成的污染，必須進行技術改造升級，提高脫硫脫硝及煙氣除塵的效率，使這三種技術能夠有效的結合在一起，使火電廠可以更快更好的健康發展。

（作者單位：大唐華銀金竹山火力發電分公司）