火電廠鍋爐脫硫脫硝及煙氣除塵的技術(shù)

馬雪峰

摘要：火電廠鍋爐節(jié)能減排目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，是深化行業(yè)可持續(xù)性發(fā)展的關(guān)鍵。然而，受技術(shù)應(yīng)用水平的局限，使脫硫脫硝與煙氣除塵技術(shù)的應(yīng)用效果難以達(dá)到燃煤量的控制目標(biāo)。針對(duì)這樣的情況，就必須要采用脫硫脫硝及煙氣除塵技術(shù)對(duì)煤炭資源進(jìn)行處理，這樣才能保證火電廠企業(yè)的正常運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：火電廠;鍋爐脫硫脫硝;煙氣除塵;技術(shù)

1脫硫技術(shù)的發(fā)展

脫硫技術(shù)采用石灰石-石膏濕法是眾所周知的，但火電廠脫硫技術(shù)的關(guān)鍵在于吸收塔，吸收塔的型式不同，所產(chǎn)生的效果也會(huì)不同，通常吸收塔分為四種：一是填料塔。填料塔利用了內(nèi)部固體填料，可讓漿液從填料層表層流入其中，和爐膛內(nèi)煙氣融合，可以實(shí)現(xiàn)脫硫目的，但可能會(huì)形成堵塞現(xiàn)象;二是液柱塔。通過(guò)煙氣與氣、液融合，充分傳質(zhì)，完成脫硝，雖然在脫硫方面效率很大，但爐內(nèi)無(wú)阻塞，煙氣產(chǎn)生的阻力會(huì)造成脫硫損失較多;三是噴淋吸收塔。噴淋吸收塔脫硫技術(shù)的應(yīng)用較為廣泛，通常爐膛煙氣為自上到下運(yùn)動(dòng)，外形為喇叭形狀，或是利用特定角度可以向下噴射，對(duì)煙氣進(jìn)行充分吸收。雖然從結(jié)構(gòu)上和造價(jià)上都優(yōu)越于前兩種，但是煙氣分布不均勻;四是鼓泡塔。利用石灰石將煙氣壓置下面，但煙氣與漿液融合后就會(huì)產(chǎn)生鼓泡，會(huì)起到很好的脫硫效果，效率高，煙氣流量分配均勻，缺點(diǎn)是阻力較大。

2脫硝技術(shù)的發(fā)展

目前對(duì)火電廠爐內(nèi)煙氣脫硝技術(shù)采用三種：這一技術(shù)是把還原劑放進(jìn)煙氣內(nèi)，利用化學(xué)反應(yīng)來(lái)產(chǎn)生氮?dú)馀c水，溫度會(huì)達(dá)到350℃足有，脫硝率最高可達(dá)90%左右;SNCR煙氣脫硝技術(shù)。該技術(shù)的反應(yīng)器為爐膛，當(dāng)爐膛溫度達(dá)到850℃～1100℃，脫硝還原劑所分解出的NH3與爐內(nèi)產(chǎn)生的NOx產(chǎn)生SNCR化學(xué)反應(yīng)，生成N2，該技術(shù)的脫硝效率不高，大約在20%～50%，同時(shí)所產(chǎn)生的N2O對(duì)臭氧會(huì)造成不利影響;SNCR/SCR聯(lián)合煙氣脫硝技術(shù)。該脫硝技術(shù)效率在60%～80%，是前兩種技術(shù)的綜合，但是由于系統(tǒng)技術(shù)的復(fù)雜性，實(shí)際應(yīng)用較少。

3除塵技術(shù)的發(fā)展

電除塵技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)傾向于采用了旋轉(zhuǎn)電極的方式，旋轉(zhuǎn)電極電場(chǎng)中陽(yáng)極部分采用回轉(zhuǎn)的陽(yáng)極板和旋轉(zhuǎn)的清灰刷。當(dāng)煙塵達(dá)到反電暈厚度時(shí)，就會(huì)把灰塵徹底清除，不會(huì)產(chǎn)生二次煙塵，這種除塵效果好，而且在排放的濃度上也會(huì)有所降低的。此外，對(duì)于粉塵排放標(biāo)準(zhǔn)較高的火電廠而言，還可增設(shè)濕式靜電除塵器，由于煙氣的粉塵顆粒能夠吸附帶電負(fù)離子，就可以通過(guò)濕式靜電除塵器將積塵進(jìn)行吸附。

4火電廠鍋爐脫硫脫硝系統(tǒng)優(yōu)化

4.1脫硫工藝優(yōu)化

4.1.1方案選擇

利用石灰石粉的投入可以對(duì)SO2排放進(jìn)行控制，CaCO3會(huì)分解為CaO與CO2，CaO與SO2會(huì)反應(yīng)生成CaSO3，之后會(huì)再次發(fā)生固硫反應(yīng)。也就是說(shuō)，石灰石反應(yīng)活性、石灰石粒度、含硫量及鍋爐運(yùn)行參數(shù)等會(huì)對(duì)脫硫效率造成影響。考慮到濕式石灰石-石膏法在現(xiàn)有場(chǎng)地中無(wú)法完成布置，且受到資金等的限制，在本工程中主要采用爐內(nèi)脫硫+燃燒優(yōu)化工藝。

4.1.2機(jī)械改造

首先將一層高壓力ROFA風(fēng)系統(tǒng)噴口設(shè)置在鍋爐稀相區(qū)部位，出口風(fēng)速為110m/s。共有噴射口數(shù)量為12個(gè)。利用ROFA風(fēng)，可保證此層面物料顆粒共同形成旋轉(zhuǎn)對(duì)流。其次要改造原有鍋爐機(jī)殼與葉輪，讓當(dāng)前風(fēng)機(jī)出力增加。然后需要改造鍋爐原有二次噴口與噴射角度，讓二次風(fēng)功能得到保持。之后要將壓力監(jiān)測(cè)裝置加入到原有二次風(fēng)噴口擋板控制模式中。接著要對(duì)鍋爐石灰石入爐部位進(jìn)行改變，改為爐后鍋爐返料腿部位，并優(yōu)化改造石灰石系統(tǒng)的管系。最后要改造石灰石主粉倉(cāng)及其輸送管路，原主粉倉(cāng)容量改為400m3，把蝦殼彎頭改造為鑄造耐磨彎，并改造石灰石粉倉(cāng)的吹掃系統(tǒng)、流化風(fēng)系統(tǒng)、疏通系統(tǒng)。

4.2脫硝工藝優(yōu)化

4.2.1方案選擇

該工程采用了SNCR技術(shù)進(jìn)行煙氣脫硝，在采用此方案時(shí)，需要做好2項(xiàng)工作：第一，要保證脫硝反應(yīng)區(qū)域溫度處于最佳范圍。在850～1100℃之間，氨水脫硝可以發(fā)生最佳反應(yīng)，經(jīng)過(guò)測(cè)試，該工程將集成噴射裝置安裝在旋風(fēng)分離入口處可以滿足最佳溫度，脫銷率在71%以上。第二，煙氣與氨的混合效果。為確保其混合效果，該工程將使用MobotecCPRC中國(guó)公司的爐內(nèi)高溫觀察鏡，可對(duì)還原劑流均勻程度與散布程度隨時(shí)觀察。

4.2.2機(jī)械改造

該方案主要裝置如表1。

在表3中所有裝置均為新建，在具體機(jī)械改造中，先要根據(jù)CFD模擬效果，將Rotamix噴射槍豎安裝在爐膛旋風(fēng)分離器2個(gè)入口煙道外側(cè)，將壓縮空氣、還原劑、Rotamix風(fēng)物質(zhì)安裝在槍上部;然后需要設(shè)置氨水溶液儲(chǔ)存系統(tǒng)，儲(chǔ)罐容積是80m3，可以讓2臺(tái)爐使用時(shí)間達(dá)到5d;之后要在機(jī)爐集控室安裝脫硝設(shè)備控制系統(tǒng)。此外，還要完成氨水貯存間、脫硝控制室的布置工作。計(jì)算鍋爐SNCR煙氣脫硝系統(tǒng)物料，還原劑主要為氨水，其純度為20%，脫硝效率約為71%，氨逃逸為10×10-6，日耗NH3為12.85t，年耗NH3為3212t。

4.3結(jié)果分析

在該火電廠脫硫脫硝系統(tǒng)中，經(jīng)過(guò)機(jī)械改造及新增設(shè)備等多種措施，發(fā)現(xiàn)利用HybridROFA后，其氮氧濃度明顯降低，低于300mg/Nm3，利用SNCR脫硝技術(shù)，可以處理煙氣中氮氧化物，其總體脫硝效率在76%以上，脫硫脫硝效果良好。同時(shí)，也因?yàn)榘碧右萘啃∮?0×10-6，整體系統(tǒng)不會(huì)對(duì)環(huán)境造成太大影響，同時(shí)NOx的減排量可以達(dá)到732t，能減少火電廠的年排污費(fèi)。

5結(jié)語(yǔ)

要想根本上解決因煤炭燃燒所導(dǎo)致的環(huán)境污染問(wèn)題，就必須要加強(qiáng)對(duì)脫硫、脫銷等技術(shù)的應(yīng)用力度，以促使火力發(fā)電廠夠適應(yīng)于社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展轉(zhuǎn)型的新需要。

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