火力發電廠煙氣脫硫除塵及脫硝工藝的選擇

宋宗文

（國網能源新疆準東煤電有限公司，新疆 昌吉州 831800）

引言

當前，在社會經濟不斷發展的過程中，人們越來越重視環境保護，并出臺了相應的法律法規和措施。在煙灰脫硝和脫硫一體化技術的開發和應用中，其自身的運行效率更高，成本更低，性能也更好，得到了關注和認可。所以作者站在可持續發展的角度上，針對火力發電廠鍋爐脫硫除塵及節能技術展開研究，其目的也是為了降低對生態環境的破壞，尤其是二氧化硫等，同時也能夠彰顯出節能技術的作用，進而促進我國火力發電廠健康可持續發展。

一、火力發電廠鍋爐脫硫技術

（一）煙氣脫硫技術

當前，火力發電廠鍋爐脫硫除塵工作獲得了令人稱贊的成績和效果，能夠提高節能效果，進一步降低不良氣體對生態環境的影響，以及確保人們身體健康。

1.半干法煙氣脫硫脫硝技術

半干法煙氣脫硫脫硝技術是目前煙氣脫硫脫硝一體化技術中的組成部分，該技術在煙氣中氮氧化物進行脫除時，對煙氣溫度要求不高，解決了部分電廠鍋爐改造空間有限，沒有合適的高溫脫硝溫度窗口的難題，可在150℃以下利用外加臭氧、雙氧水、次氯酸鈉等高效氧化劑將低價氮氧化物氧化成高價氮氧化物，在尾部吸收塔中與煙氣中的二氧化硫一起通過堿性粉粒狀或吸收劑加濕循環流化的形式吸收。同時，該技術的應用不會產生脫硫廢液、尾部拖尾白煙等多余物質，能夠有效避免二次污染，也節省了煙囪防腐、尾部煙氣脫水消白的高額成本。半干法煙氣脫硫脫硝技術的主要方式為兩種，一是CFD 循環換流化法，通過使用堿性吸收劑循環流化來完成高價氮氧化物和二氧化硫的吸收；二是NID 煙道噴射法，這種方法是將過量微細堿性粉末噴入煙道對高價氮氧化物和二氧化硫進行一次吸收。

2.石灰石—石膏濕法煙氣脫硫技術

電廠中所產生的廢氣，一般情況下會含有硫的成分，而廢氣中所含有的硫成分不進行處理就直接排放會對環境產生巨大的影響，硫成分會使得空氣中含有腐蝕性的成分變多，從而導致雨水中混有過多的腐蝕性成分，從而形成了酸雨。酸雨會對人們生活造成影響：一是對人體造成直接影響；二是對建筑物的堅固程度造成影響；三是酸雨降到田地里會導致土壤富有酸性，而酸性的土壤會對莊稼產生影響，很多種谷物都無法在酸性的土壤中生存。石灰石—石膏濕法煙氣脫硫技術是電廠鍋爐煙氣脫硫的代表性技術，也是目前主流的處理鍋爐含硫廢氣的方法，其脫硫性能穩定，配套產業豐富，市場占有率達到80%以上。石灰石－石膏濕法脫硫過程并不復雜，主要步驟是將石灰石加入適量的水配置成石灰吸收漿液，然后讓煙氣在反應塔中通過多層噴淋的吸收漿液，煙氣中的硫成分與吸收漿液發生吸收反應，二氧化硫與石灰漿液反應生成亞硫酸鈣，然后通過鼓風氧化成氧化亞硫酸鈣形成石膏，最后在脫水機中將石膏分離出來。廢氣中的硫成分在脫硫塔中從氣相轉移到水相，再通過脫水機結晶脫水，將硫成分轉移到固相。該技術相對于其他脫硫工藝來說，系統簡單便捷，吸收劑為石灰石，十分常見且價格低廉，脫硫效果顯著，脫硫率可達99%以上。在近幾年的電廠鍋爐脫硫系統超凈排放改造過程中，石灰石—石膏濕法脫硫以其性能穩定可控、改造升級簡單的特點，得到大部分電廠的重用。

（二）生物脫硫技術

除了煙氣脫硫技術被火力發電廠常常使用之外，生物脫硫技術也是常使用的一個技術手段，該技術我們也可以將其稱為生物催化脫硫技術，它主要是指一種在常溫常壓下，利用需氧或是厭氧菌將物質中的有毒氣體清除掉。生物過濾，生物吸附和生物滴濾組成了生物脫硫，并且這三個系統都是開放式系統，根據不同環境，其微生物種群會有所不同。近幾年來，隨著火力發電廠經營規模的不斷擴大，內部經營項目種類也在逐漸增多，對于氧化態的含硫污染物而言，首先需要經生物還原生成硫化物或H2S，之后再由生物氧化生成單質硫，因此，在實際生產過程中往往會產生很多二氧化硫，或者是三氧化硫氣體，在大多數生物反應器中，微生物種類以細菌為主，真菌是次要的，酵母菌很少。最常見的細菌是硫桿菌屬的氧化亞鐵硫桿菌，脫氮硫桿菌及排硫桿菌。氧化亞鐵硫桿菌是重要的代表，其生長得最適pH值為2.0～2.2，所以，為了進一步提高鍋爐脫硫除塵工作質量，我們必須要運用生物脫硫技術來展開作業，這樣能夠借助生物技術提高節能效果。

（三）新型脫硫技術

新型脫硫技術也被火力發電廠鍋爐脫硫除塵作業所使用，而此技術包含很多，比如，氧化脫硫技術、超聲波氧化脫硫技術、光等離子脫硫技術，不同的技術也發揮著不同的作用。其中氧化脫硫技術，它主要是指利用氧化劑將硫化物質氧化成亞砜和砜，再使用溶劑提取的方法將亞砜從油品中脫出，進一步降低二氧化硫對生態環境的污染。本身火力發電廠生產運作過程中就會產生不良氣體，所以更應該運用新型脫硫技術來去除硫化物質。再者，超聲波氧化脫硫技術，它在銀原料與含有氧化劑和催化劑的水之間的反應中混合，由于超聲波的作用小氣泡與破壞產物相關聯，并且油性水彼此劇烈混合。參與硫化物的反應也是現代社會所孕育出來的新型脫硫技術，它的脫硫效果更加顯著，能夠給工作人員帶來便利，最重要的是能夠實現節約能源、提高經濟利潤的目的。

二、煙氣除塵技術

（一）靜電除塵技術

靜電除塵技術在煙氣除塵中是應用較為普遍的方式，采用靜電除塵器吸附煙塵中的粉塵顆粒實現對煙氣進行除塵。該技術裝備除塵器大大提高了除塵效率，并可快速地清除煙氣中的粉塵，且在除塵過程中降低了塵屑物質的產生。靜電除塵技術的應用會受到溫度的影響，由于鍋爐運行中產生的溫度比較高，采用該技術可快速準確地實現除塵工作。

在方案設計中，應用靜電除塵設備排除高溫對靜電除塵技術的影響，安全穩定地實現了除塵工作，而且在整個除塵過程中對設備的損耗較低，保證了設備的正常運行。在實際應用過程中，靜電除塵器在長期高負荷作用下設備磨損較輕，除塵設備的使用年限基本可以滿足預期值。

（二）旋轉電極除塵技術

旋轉電極除塵技術應用的方案設計采用的設備分為陰陽兩極電場，兩極的電場不同，并在兩極分別安裝旋轉除塵設備。在方案實施過程中，采用旋轉除塵設備對鍋爐內累積的灰塵進行清除，對灰塵堆積的區域進行清掃，保證鍋爐內部的清潔，而且在除塵后保證了鍋爐的工作效率。

在對鍋爐煙塵進行清除過程中，該技術可對區域內具有局限性的部分也可進行有效的灰塵清除，并在設備旋轉過程中對粉塵進行清理。由于鍋爐運行過程中要保證除塵設備的高穩定性，且除塵設備要具有最佳的除塵效果，企業在應用旋轉電極除塵技術中，在陽極配備回轉旋轉清灰刷，在灰塵累積到一定程度時對其徹底清除，這樣可避免鍋爐機組設備再次產生灰塵，且在除塵設備的實際運行過程中，最后排放的粉塵濃度降低到最大程度，真正實現了該項技術在鍋爐煙氣除塵中的應用效果。

三、脫硝工藝的選擇

（一）SCR 工藝

通常來講，催化劑種類的選擇和催化劑室是密不可分的，選擇不同的催化劑可以決定選擇性還原催化法脫硝溫度，這就需要對煙道尾部的催化室位置進行確保。這種方法進行NOX 的有效脫除率要大于90%，其能夠更好適應環保的發展。SCR 工藝主要的組成有催化劑及其反應器、制備區、氨存儲、氨噴射等。

（二）SNCR 工藝

爐膛脫硝噴射是在一定的溫度下，將物質從爐膛內向外進行噴射，原還NOX，進而降低對NOX 的排放。其噴射物質主要包含水、氨、二次燃料等，對于二次燃料以及水的噴射而言，還有一些問題，比如說要將NO 氧化成NO2，對于非選擇性反應的實現等方面，都需要運用NCR 工藝對其進行不斷的完善。對于噴氨法而言，其能夠降低NOX 排放量，在此過程中不添加催化劑，就會使得NH3在還原為NOX時，需要在950℃～1050℃進行完成。

（三）SNCR-SCR 混合法

SNCR-SCR 混合法是可以將SCR 工藝以及SNCR 工藝的優勢進行互補，在使用的過程中充分地發揮工藝優勢，對工藝的不足進行有效地彌補。這種方法的前端工藝SNCR，能夠對鍋爐墻面的噴射裝置進行設計，進而使得尿素與氨的混合液噴進爐膛，高溫和煙氣中的NO 對產生還原非催化，進而分離NOX。反應完成后，未反應的氨水送SCR 進行工藝處理，繼續脫硝。混合式SNCR-SCR 是SNCR 和SCR 優點的補充，不僅降低了成本，而且有效地提高了脫硝率。

SCR 雖然脫硝效率高，并且其產物具有穩定性，但是其設備具有較為高的成本，SNCR 具有成本低的特點，但是其運行過程中，對溫度的要求比較高，并且脫銷的效率不高，在排放中不能達到相應的標準。脫硝工藝和裝置的選擇應充分考慮催化劑、脫硝率、氨逸出率、NOX 濃度、煙氣溫度、燃料中所含微量元素及其特性，對鍋爐的燃燒方式進行優化，確保機組容量符合要求。在進行脫硝方式選擇的過程中，應優先考慮安全性和可靠性，并選擇水電和能源的消耗方案。此外，還應綜合分析和考慮脫硝率、還原劑、運行成本等相關因素，提升脫硝工藝技術的科學性以及完善性，顯著提高企業經濟效益。

表1 脫硝工藝方案條件對比表

結束語

在今后的發展中，火電廠還應該積極迎合時代發展，強化對脫硫煙氣除塵技術的應用，并對脫硫除塵系統進行考察，保證脫硫除塵系統的最好效能，從而為火電廠的可持續發展打下堅實基礎。