火力電廠鍋爐脫硫脫硝及煙氣除塵的技術研究

劉甲豪

國電物流有限公司 北京 100055

1 引言

我國一直以來的都是一個煤炭大國，燃煤發電也一直以來是我國主要的發電形式，尤其是在目前我國社會用電負荷在不斷增加的同時，也表現出燃煤發電量的同步增長。但是由于以燃煤發電為主的火電廠，在滿足人們用電需求而加大生產規模的同時，也表現出煤炭資源消耗量的增加以及環境污染物排放量的增加。面對目前日益加劇的環境污染以及威脅人們身體健康等問題，人們也針對火電廠運行中容易排放的SO2和NOX等工業污染物質，為了滿足我國的可持續發展戰略要求，需要加大對火電廠鍋爐中應用的脫硫脫硝以及煙氣除塵技術的研究和應用。

2 火電廠鍋爐脫硫脫硝技術

2.1 火電廠鍋爐脫硫技術 目前火電廠中常用的脫硫技術主要有石灰石粉法石灰石－石膏法、煙道流化床脫硫、爐內脫硫＋燃燒優化等技術方法。其中的煙道流化床脫硫技術在設計應用中需要有較大的空間，而且需要花費較多的資金和工程量來進行改造，而其中應用比較廣泛且技術較為成熟的就是石灰石－石膏法。目前按照吸收塔的不同類型也可以分為不同的脫硫方法，常用的吸收塔則主要有噴淋吸收塔、液柱塔以及填料塔等類型。其中應用比較廣泛的就是噴淋吸收塔脫硫技術，此技術所應用的吸收塔在運行中的爐膛煙氣是按照從上到下的順序運動，其形狀為喇叭狀，或者是通過其他的角度來向下噴射，這樣起到對煙氣充分吸收的作用。而其中的液柱塔則在脫硫時采用的是煙氣、液和氣相融合的方法，表現出比較高的脫硝效率，但是也會增加煙氣阻力而影響脫硫效果。最后就是針對填料塔來說，在其運行中主要應用的填料為內部固體填料，主要通過從填料層表層向其中流入漿液的方式來確保填料與爐膛內的煙氣進行融合，這樣才可以發揮脫硫的作用。但是此方法的實際應用中容易出現堵塞的問題。

2.2 火電廠鍋爐脫硝技術 目前在火電廠中比較常用的脫硝技術主要有SCR煙氣脫硝以及低氮脫硝的技術，這兩種脫硝技術的應用都可以確保煤炭在鍋爐中的充分燃燒，同時提升鍋爐內部的壓力。在前一種技術的應用中，需要將還原劑加入到煙氣中，在此還原劑與煙氣發生化學反應之后會產生水和氮氣等產物，表現出脫硝率可以達到90%以上的效果，所發生的化學反應如下：

在上述脫硝技術的應用中，主要是在爐膛內發生上述反應，而且在爐膛內加入脫硝還原劑之后會將分解出的NH3與爐膛中燃燒產生的NOX等發生反應而生成N2，上述方法的脫硝效果主要受到所用還原劑的類型和品種以及反應溫度等因素的影響。

3 火電廠鍋爐除塵技術

目前在火電廠的鍋爐生產階段所應用的除塵技術都表現出比較穩定以及具有較高除塵效率的特點，而在目前先進的鍋爐除塵技術的發展中，也主要想旋轉電極形式的除塵技術方向發展。此種技術在實際應用中，所應用的旋轉電極陽極部分主要由旋轉清灰刷、回轉陽極板等組成，如果此部分在實際應用中出現灰塵不斷積累的現象，在達到一定厚度之后就需要進行徹底的清除，避免發生二次煙塵的問題而影響鍋爐的除塵效果。而在此技術的實際應用中，如果表現出具有較高粉塵排放標準的要求，則需要在應用上述技術的同時要配合濕式靜電除塵設備來應用。這主要是此種除塵設備在實際應用中可以有效防止二次灰塵的發生，而且還具有較高的除塵效率，通常在70%以上。針對目前上述除塵技術應用中與脫硫脫硝技術的搭配應用中存在的局限性的問題，可以將煙氣脫硝技術等與煤炭燃燒技術進行結合來形成一體化的作用模式，或者也可以將脫硫技術與除塵技術進行結合，實現除塵效率的提升。比如可以在使用干式旋轉電極除塵器進行除塵之后再開展脫硫工作，然后再使用濕式除塵器來避免二次煙塵問題，在增加熱量的同時還可以實現熱量的回收。

4 火電廠鍋爐脫硫脫硝系統優化

以某火電廠為例對其鍋爐脫硫脫硝技術的實際應用以及系統優化方式進行研究。在此火電廠中主要采用的脫硫方式就是在鍋爐中投入石灰石粉的方式。但是此種方式的應用中會由于石灰石粉中的CaCO3分解為Ca O并與SO2發生反應而生成CaSO3，這就會導致再次發生固硫反應。在上述脫硫技術的應用中，影響其脫硫效率的主要因素主要有石灰石反應活性、石灰石粒度、含硫量、鍋爐運行參數、入爐煤發熱量以及鍋爐分離器的工作效率等因素。為了對上述脫硝系統進行優化，由于在此火電廠中難以進行石灰石－石膏法的現場布置，加之受到資金的限制，在此火電廠中決定采用爐內脫硫＋燃燒優化工藝來進行優化改進。

一是在鍋爐稀相區部位設置一層高壓力ROFA風系統噴口，共12個噴射口，在此ROFA風的作用下就可以保證在此層中的物料顆?？梢孕纬尚D對流。在上述基礎上還要對鍋爐機殼與葉輪進行改造，增加風機出力。并且要對鍋爐的二次噴口與噴射角度來進行改造，保證二次風功能的有效發揮。還要在二次風噴口擋板控制模式下加入壓力監測裝置，改變鍋爐石灰石的入爐部位，讓此部位改到爐后鍋爐返料腿的位置。最后就是要對石灰石主粉倉和輸送管路進行改造，提高此粉倉容量的同時，使用鑄造耐磨彎頭來代替蝦殼彎頭，同時還要對此粉倉中的吹掃、流化風以及疏通系統等進行改造，以及對相應的水冷壁管系、管系支撐結構、平臺扶梯等進行機械改造。

此外在本火電廠內還采用SNCR技術來進行煙氣脫硝，而且在此技術的應用中需要保證脫硝反應區域的溫度在850～1100℃范圍之內，而且在旋風分離入口的位置進行集成噴射裝置的安裝來保證上述溫度要求，并確保脫硝率在71%以上。同時還通過爐內高溫觀察鏡的應用來隨時觀察還原劑流的均勻程度以及散布程度，保證煙氣與氨的混合效果。

5 結語

在本文所介紹的火電廠中，在對上述脫硫脫硝系統進行相應的機械改造和優化之后，實現了NOX濃度的顯著降低，表現在低于300 mg/Nm3的效果。同時通過SNCR脫硝技術來進行煙氣中NOX的處理之后也表現出達到76%以上的脫硝效率的良好效果。同時還能保證氨的逃逸量在規定范圍之內，不會對周圍環境造成太大危害，還實現了減少732t NOX的排放，實現了火電廠年排污費的大大降低，表現出良好的改造和優化效果。