大型火電廠脫硫、脫硝、除塵設計探討

楊加龍

摘 要：大型火電廠在我國經濟發展的過程中發揮了重要的作用，但是在火電廠運行的過程中因為燃料含有硫和硝等物質，如果煙氣不經過處理就排放到大氣中，就會對大氣造成一定的污染。所以為了積極響應我國政府節能減排的政策號召，就需要對火電廠煙氣進行脫硫、脫硝和除塵處理，以降低對環境的污染。文章對火電廠的脫硫、脫硝和除塵設計進行了分析，對于促進火電廠的可持續發展具有重要的意義。

關鍵詞：火電廠；脫硫；脫硝；除塵

前言

煤炭作為火電廠日常運行的重要燃料，其在燃燒的過程中會釋放大量的含硫、含硝物質，并且會產生煙塵，這些物質如果不經過處理就會對大氣造成一定的污染，嚴重影響到空氣質量和人們的身體健康。所以對火電廠進行脫硫、脫硝和除塵設計非常重要，消除煙氣中的有害物質，讓排放的煙氣達標是大型火電廠能夠安全穩定運行的重要保障。在脫硫、脫硝和除塵設計中，不僅要遵循一定的原則，還需要保證設計的可靠性，能夠最大程度的降低煙氣中的有害物質含量。

1 火電廠脫硫設計分析

目前在大型火電廠中比較常用的脫硫技術為濕法脫硫，以石灰粉作為脫硫吸收劑，在設計的過程中主要應該注意吸收塔的形式，其對脫硫效果有很大的影響。現階段主要有四種吸收塔形式，但是每種形式都各有利弊，所以為了達到較好的脫硫效果，可以根據火電廠的實際運行狀況，有針對性的選擇吸收塔的形式，也可以相互配合使用，以達到最佳脫硫效果。

1.1 液柱塔

液柱塔中沒有填料，主要是利用由下向上垂直噴射的液柱進行脫硫處理，煙氣經過塔底或者塔頂進入吸收塔中，就會與液體產生強烈的擾動，從而吸收煙氣中的二氧化硫。但是在液柱塔中的煙氣會產生一定的阻力，從而降低液體吸收二氧化硫的效果，最終影響到脫硫效率。

1.2 填料塔

填料塔主要是利用吸收塔中的填料進行脫硫處理，在吸收塔內裝設固體填料，煙氣在經過吸收塔時就會與填料層流淌的漿液接觸并且發生反應，從而去除煙氣中的硫。填料塔的結構比較簡單，但是在運行的過程中會出現填料堵塞的現象，增加實際操作的難度，會直接影響到脫硫效果。

1.3 鼓泡塔

鼓泡塔的運行主要是將煙氣輸送到漿液面以下，在液流與氣流相遇時，煙氣就會從漿液中鼓泡冒出。這種脫硫效果比較好，并且還能夠達到除塵的目的，也具有較好的適應性。但是鼓泡塔的設計結構比較復雜，在運行的過程中還存在較大的阻力，并且設備的占地面積較大，初期投入成本較高。

1.4 噴淋塔

這種形式的吸收塔結構設計比較簡單，所以初期成本投入較少，但是在實際運行過程中，進入的煙氣不能夠均勻的分布，所以脫硫效果一般。

2 火電廠脫硝設計分析

目前在火電廠中比較常見的脫硝技術主要有SNCR煙氣脫硝、SCR煙氣脫硝，還可以將二者綜合利用，這兩種脫硝技術能夠提高煤炭的燃燒效率，同時還能夠提高鍋爐內部壓力，所以應用范圍較廣。

2.1 SCR脫硝技術

SCR即為選擇性催化還原法，這種脫硝技術比較成熟，脫硝效果較好，能夠達到60%到90%。主要是在有氧的條件下，保證一定的溫度，在催化劑的作用下，使用NH3將NOX有選擇性的還原為氮氣和水，從而達到脫硝的目的。

2.2 SNCR脫硝技術

是指在沒有催化劑參與的情況下，用氨（NH3）或尿素（CO（NH2）2）等還原劑將煙氣中的NOX還原為N2和水。爐膛是該技術的主要反應器，爐膛溫度要保持在900-1100℃，脫硝效率受鍋爐設計、鍋爐負荷等因素的影響較大，脫硝效率較低，在30%～60%之間，因此多用于低NOX燃燒器的輔助工程。而且作為還原劑的尿素又會產生一定的N2O，會對臭氧造成一定的破壞。

2.3 SNCR/SCR 聯合煙氣脫硝技術

鑒于以上兩種脫硝技術各有優缺點，因此可以將以上兩種脫硝技術聯合使用，其脫硝效率能夠達到60%-80%。但是在該工藝中，必須對SCR脫硝效率進行控制，不得超過30%。這種技術具有比較復雜的運行系統，實際應用較少。

脫硝技術的主要發展方向就是積極開發，聯合使用爐后SCR煙氣脫硝技術和低NOX燃燒技術，同時積極研發低溫催化劑。

3 火電廠煙氣除塵設計

在煤炭燃燒的過程中所產生的顆粒會隨著煙氣流動，流動時就會附著在設備的內壁或者隨著煙氣一起排出。如果不進行除塵處理，不僅會污染空氣，而且會影響到設備運行的安全性和穩定性，所以需要進行煙氣除塵。相對于脫硫和脫硝技術而言，除塵技術更加穩定和成熟，所以除塵效率較高。在火電廠中一般都會選擇旋轉電極除塵技術，將旋轉的清灰刷以及回轉的陽極板作為旋轉電極的陽極，可大大降低出口的煙塵濃度。這種除塵方式只需要定期進行清理即可，將積累的煙塵清除，從而達到國家規定的煙塵排放標準。

在這種除塵技術的基礎上，一些大型火電廠還進行了技術改進，設計了新型的除塵技術，比如濕式靜電除塵，其可以有效吸附帶電負離子，要比干式電除塵效率高很多。隨著技術的不斷改進，針對大型火電廠的運行特點，在除塵設計方面還會不斷的創新，最大程度的降低煙氣中的煙塵含量。

4 火電廠脫硫、脫硝與煙氣除塵的一體化設計

脫硫、脫硝和除塵是大型火電廠的必要項目，而這些項目的設計不僅要考慮最終的穩定性和可靠性，同時還要考慮經濟性，所以將火電廠的脫硫、脫硝和除塵技術進行一體化設計是今后發展的主要方向，也是大型火電廠能夠可持續發展的重要戰略。

在脫硫設計中，為了能夠有效提高脫硫效率，可以將不同的吸收塔進行結合運用，充分發揮每種吸收塔的優勢。比如可以將液柱塔和噴淋塔結合使用，將液柱塔作為前塔，煙氣通過液柱塔時能夠去除70%左右的二氧化硫，然后再利用噴淋塔進行二次脫硫處理，經過兩次脫硫幾乎能夠去除全部的二氧化硫。脫硫設計還可以和除塵設計相結合，先利用干式旋轉電極除塵器進行除塵，經過脫硫處理后再使用濕式電極除塵，由此可以同時提高脫硫和除塵的效率。將煤炭燃燒技術進行改革后，還可以將脫硫與脫硝進行結合設計。大型火電廠脫硫、脫硝和除塵進行一體化設計是未來發展的主要趨勢，所以應該在這方面進行創新和設計研發。

5 結束語

煤炭作為火電廠運行的重要燃料，在燃燒過程中所產生的硫、硝以及煙塵等物質會對環境造成很大的污染，所以火電廠需要采取相應的脫硫、脫硝和除塵措施，設計適宜的技術方式。現階段，根據我國大型火電廠的運行特點，已經設計研發了一系列的脫硫、脫硝和除塵技術，并且都取得了較好的控制效果。隨著科學技術的發展，在脫硫、脫硝和除塵方面的設計水平會不斷的改進和提升，最大程度的降低煙氣中的有害物質含量，為火電廠的長久發展創造有利的條件。

參考文獻

[1]謝思源，華偉.淺析火電廠脫硫、脫硝、除塵及煙塔的一體化技術[J].科技展望，2015.

[2]彭濤.火電廠鍋爐脫硫脫硝及煙氣除塵的技術研究[J].山東工業技術，2015.

[3]任自華，王敏，邵愛華，等.大型火電廠鍋爐脫硫脫硝及煙氣除塵方案研究[J].能源與節能，2014.