電廠鍋爐脫硫脫硝及煙氣除塵的技術淺析

杜士強

（河北建投宣化熱電有限責任公司，河北 張家口 075100）

我國為煤炭生產大國，其煤炭消費量也位居世界第一，而伴隨當前國內工業(yè)快速發(fā)展步伐，工業(yè)生產污染問題日趨嚴重。例如，在電廠發(fā)電過程中就會排放出大量SO2和NOx，它們都是目前火力發(fā)電中工業(yè)污染的重要來源。為有效減少工業(yè)污染，深度研究電廠鍋爐的脫硫脫硝技術是頗有必要的，這對我國社會經濟長期可持續(xù)發(fā)展也具有重要意義。

1 電廠鍋爐脫硫脫硝技術與煙氣除塵技術的實踐應用

在電廠電力生產過程中，鍋爐脫硫脫硝技術與煙氣除塵技術應用最廣泛，二者在技術表現上也相對復雜，下文逐漸來談。

1.1 鍋爐脫硫脫硝技術的實踐應用

根據不完全調查統計結果分析，目前電廠企業(yè)中至少有10%不采用任何脫硫脫硝與煙氣除塵技術，他們無法做到對SCR技術在脫硫、脫硝以及除塵中的具體應用，在控制污染物排放方面并不到位。就鍋爐脫硫脫硝技術實踐應用一點看來，目前許多企業(yè)中的相關技術測試方案實施并不到位，無法滿足脫硫脫硝基本要求，某些技術應用方面甚至處于迷茫甚至混亂階段，其中有些企業(yè)也借鑒了外國先進脫硫脫硝經驗技術，它與我國傳統技術相互結合，希望達到技術創(chuàng)新目標。

就具體技術應用看來，采用石灰石粉對SO2生產排放可實現有效控制，配合濕式石灰石、石膏法進行煙道流化床脫硫處理，其中更引入了爐內脫硫配合燃燒優(yōu)化工藝，這也是目前電廠的主流脫硫技術。一般來說，煙道流化床脫硫技術需要較大空間，改造工程量整體偏大，在技術應用方面主要采用石灰石配石膏濕法。就具體脫硫過程而言，吸收塔就包含3種類型，分別是噴淋吸收塔、液柱塔以及填料塔。其中以填料塔為例，它主要利用了大量內部固體填料，讓漿液從填料層表層直接流入爐膛內與煙氣融合，如此可實現脫硫目標，避免出現堵塞現象。

就目前看，電廠鍋爐脫硝技術大體分為兩類：其中一種是SCR煙氣脫硝，另一種是低氮脫硝，兩種方法都能保證電廠發(fā)電過程中煤炭燃燒充分，如此可確保鍋爐內部壓力大幅度提升。在這一過程中，采用SCR煙氣脫硝技術需要在煙氣內部放入還原劑，基于化學反應產生大量水以及氮氣，此時，化學反應溫度最高可達到400℃以上，脫硝率則能夠達到90%，它的具體化學反應方程式參考如下：

上述脫硝方法無論在催化劑類型選擇與脫硝品種反應溫度方面都表現出色，配合SNCR煙氣脫硝技術，將爐膛作為反應器，其反應溫度最高可以達到900℃以上，其中爐膛中的NOx與脫硝還原劑分解NH3產生化學反應，最后生成N2。在這一過程中，部分火電廠會采用SCR配合SNCR混合方法，該工藝技術充分結合上述兩大技術特點，因此，其混合方法應用過程中投資成本是相對較高的。

在煙氣脫硫脫硝技術應用過程中，其中就包括半干法以及濕法兩種煙氣脫硫脫硝技術，就以半干法煙氣脫硫脫硝技術為例，它是在氣固液體中查看煙氣蒸發(fā)反應，配合除塵器完成脫硫脫硝與除塵作業(yè)。比如，在爐膛內注入鈣，配合加濕活化方法，配合水流加濕器清除鍋爐煙氣中的大量廢硫與廢硝，如此可減少脫硫脫硝的資金投入。再就是可采用旋轉噴霧干燥方法，配合吸收劑來提升煙氣吸收液霧化反應能力，如此也可以保證電廠鍋爐脫硫脫硝生產效率的持續(xù)提升。一般來說，脫硫以后的副產物是可以實現可循環(huán)利用的，其技術中主要采用了石灰石配合石膏濕法脫硫方法，該技術應用成熟且效果突出。

1.2 電廠鍋爐除塵技術的實踐應用

在電廠中，鍋爐除塵技術的實踐應用追求高穩(wěn)定性與高除塵效率，例如，采用旋轉電極技術方法可實現除塵處理有效優(yōu)化，這也是電廠未來除塵技術發(fā)展的主流方向。就電廠生產過程而言，其中主要采用到旋轉清灰刷以及回轉陽極板，二者可共同組成旋轉電極陽極部分，當灰塵積累到一定程度以后，就能夠做到對電廠鍋爐灰塵的徹底清除，避免出現二次煙塵，該方法除塵效果表現良好。就實際除塵過程而言，該技術所提出的粉塵排放標準相當高，它要求配合濕式靜電除塵設備。相比干式電除塵器，如此可避免二次灰塵大量出現，除塵效率是很高的，最高可以達到70%以上。就電廠鍋爐生產過程而言，要在脫硫完成后利用濕式除塵器，如此可增加熱量，完成裝置回收操作，如此對提升除塵效率也有一定幫助。

2 電廠鍋爐脫硫脫硝技術與煙氣除塵技術的實踐案例應用

2.1 案例工程項目的基本概述

某電廠案例工程項目為國家電投電廠項目，廠區(qū)占地面積達到8.78km2，其中鍋爐主要設備參數中最大連續(xù)蒸發(fā)量達到450t/h，過熱器出口蒸汽溫度達到550℃，出口蒸汽壓力達到14.5MPa，排煙溫度為140℃。

2.2 案例工程項目的脫硫工藝優(yōu)化技術要點

在充分利用石灰石粉，對SO2污染物排放進行控制過程中，需要分解CaCO3成為CaO以及CO2，且將CaO與SO2反應生成CaSO3，確保其后進一步發(fā)生固硫反應。具體來說，在脫硫工藝后話過程中石灰石反應活性、粒度、含硫量、鍋爐運行參數、發(fā)熱量以及鍋爐分離器工作效率都會發(fā)生改變，且對脫硫效率造成直接影響，因此考慮采用濕式石膏法成本過高，在工程中需要采用爐內脫硫技術配合燃燒優(yōu)化工藝效果更佳。

在機械設備改造方面，需要利用高壓力ROFA風系統進行噴口設置，確保鍋爐出口風速控制在100～110m/s，同時，噴射口數量控制在10個以內。改造過程中合理利用ROFA風確保層面物料顆粒共同形成旋轉對流。在改造原有鍋爐機殼與葉輪，保證增加風機出力，改造鍋爐原有二次噴口與噴射角度，確保二次風功能保持到位。在壓力監(jiān)測裝置設置過程中，應該設置二次風噴口擋板控制模式，對鍋爐石灰石入爐位置進行調整，確保爐后鍋爐返料腿位置，優(yōu)化改造石灰石系統管系，如此對改造石灰石主粉倉非常有利，建立輸送管路。一般來說，原主粉倉容量改為500m3以上，將原有的彎頭改造為鑄造耐磨彎，改造石灰石粉倉，建立流化風系統與吹掃、疏通系統。要對水冷壁管系支撐結構、平臺扶梯進行調整，滿足系統需求，合理改造機械部分。

2.3 案例工程項目的脫硝工藝優(yōu)化技術要點

在案例工程項目中，要結合實際工程狀況建立脫硝工藝方案，結合SNCR與SCR技術進行針對性選擇，并對比技術應用。比如，其SCR的反應溫度應該控制在320～400℃，SNCR的反應溫度應該控制在800～1250℃。SCR還原劑采用尿素與液氮，SNCR還原劑采用尿素和20%氨水；催化劑方面SCR成分采用TiO2，而SNCR不采用催化劑；二者的NOx脫出效率分別為60%～90%（SCR）以及70%～85%（SNCR）。在經過了一系列對比后發(fā)現，在某工程項目中采用SNCR技術展開煙氣脫硫效果更好，且在操作過程中需要保證脫硝反應區(qū)域中溫度處于800～1100℃，確保氨水脫硝發(fā)生最佳反應，結合測試過程中優(yōu)化項目中集成噴射裝置，同時安裝旋風分離入口，滿足脫硝反應要求，確保脫硝率在70%以上。在煙氣與氨混合后，要確保其混合效果突出。目前采用爐內高溫觀察鏡，采用還原劑流并建立觀察機制。

在改造機械設備過程中，其中采用到Rotamix風系統、噴槍、還原劑計量混合模塊、監(jiān)測以及控制模塊，建立還原劑儲存系統。在設備改造過程中，需要根據CFD模擬效果對旋風分離器進行處理，確保設置氨水溶液存儲系統，建立80m3容積的儲罐，在集控室安裝脫硝設備控制系統中完成氨水脫硝控制布置工作，計算鍋爐SNCR還原劑控制氨水，將氨水純度控制在20%左右，脫硝效率大約為70%，其年消耗NH3大約在3000t以上。

結合電廠脫硫脫硝系統建設過程中，需要結合機械改造建立新增設備管理機制，例如，可以采用Hybird ROFA降低氮氧濃度，確保其低于300mg/Nm3，配合SNCR脫硝技術處理煙氣中的氮氧化物，其總體脫硝效率可控制在70%以上，整體看來脫硫脫硝效果表現良好。針對系統環(huán)境影響進行改造分析過程中，NOx的減排量可以達到700t以上，有效減少電廠整體年排污費用。

在結合電廠實際生產運營狀況來看，其在石膏法、濕式石灰石方法應用過程中建立了爐內脫硫、燃燒優(yōu)化工藝，在脫硫技術之間建立SCR、SNCR兩種脫硝技術，確保合理選擇旋轉電極形式，如此可起到良好的脫硫除塵效果。

3 結語

綜上所述，在電廠鍋爐脫硫脫硝以及煙氣除塵技術應用過程中，確保有效建立廢氣與有害物質管理技術體系，避免嚴重破壞環(huán)境。所以總體來講，該技術應用還是存在諸多優(yōu)勢之處的，它基于多種工業(yè)技術建立電站鍋爐脫硫脫硝體系，確保煙氣除塵技術應用到位。即利用干法、半干法以及濕法進行脫硫脫硝除煙，有效改善空氣質量有價值建議，促進相關工業(yè)生產快速有效發(fā)展，有效提高電廠鍋爐整體生產建設水平，為我國工業(yè)生產整體生產效益與經濟效益提升創(chuàng)造有利條件。