火電廠鍋爐脫硫脫硝及煙氣除塵技術(shù)研究

張程

（哈爾濱市華能集中供熱有限公司，黑龍江 哈爾濱 150000）

現(xiàn)階段，社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度顯著加快，一定程度上提升了人們物質(zhì)生活水平，使煤炭資源緊張程度加劇，且可持續(xù)發(fā)展思想與環(huán)保理念深入人心。火電廠污染物的排放量大，對于能源的消耗也更多，因而有必要加大控制力度，對脫硫脫硝與煙氣防塵技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化與改善，使污染物的實(shí)際排放量得以降低，全面優(yōu)化能源的利用效果。由此可見，深入研究并分析火電廠鍋爐脫硫脫硝與煙氣除塵技術(shù)十分有必要。

1 研究火電廠鍋爐脫硫脫硝及煙氣除塵技術(shù)的現(xiàn)實(shí)意義

在各行業(yè)領(lǐng)域發(fā)展的過程中，環(huán)保節(jié)能理念逐漸滲透，火電廠開始引入脫硫脫硝與煙氣除塵技術(shù)，在社會發(fā)展和環(huán)境保護(hù)關(guān)系的平衡方面提供了極大幫助。為與節(jié)能減排發(fā)展需求相適應(yīng)，火電廠有必要對此技術(shù)加以改進(jìn)和完善，盡可能優(yōu)化燃煤的利用率，縮減生產(chǎn)成本，確保工作者與周邊居民健康。伴隨人們對于大氣環(huán)境質(zhì)量重視程度的提升與污染治理措施的落實(shí)，火電廠應(yīng)當(dāng)積極承擔(dān)社會責(zé)任，充分發(fā)揮脫硫脫硝與煙氣除塵技術(shù)作用，盡快達(dá)到節(jié)能減排目的，促進(jìn)社會全面可持續(xù)發(fā)展。

2 火電廠鍋爐脫硫脫硝及煙氣除塵技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀與特點(diǎn)

2.1 技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀

目前，人們的環(huán)保意識顯著增強(qiáng)，加之可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略全面推進(jìn)與落實(shí)，火電廠開始引入脫硫脫硝技術(shù)與煙氣除塵技術(shù)，以對所排放污染物加以處理，不斷優(yōu)化環(huán)境保護(hù)效果。脫硫脫硝與煙氣除塵技術(shù)因優(yōu)勢顯著而被廣泛應(yīng)用于火電廠中。基于各領(lǐng)域行業(yè)發(fā)展速度的加快，煤炭能源的需求量不斷增加，火電廠煤炭總消耗量也顯著增長，嚴(yán)重背離了可持續(xù)發(fā)展的相關(guān)要求，且污染物排放量明顯增加，加劇了環(huán)境污染程度，酸雨發(fā)生的可能性更大。為此，相關(guān)工作者有必要結(jié)合技術(shù)的應(yīng)用狀況，持續(xù)性改造并優(yōu)化脫硫方式與除塵設(shè)備，以增強(qiáng)技術(shù)應(yīng)用的科學(xué)有效性。

近年來，國家經(jīng)濟(jì)建設(shè)取得了理想發(fā)展成就，且在環(huán)境保護(hù)方面的力度隨之加大，絕大多數(shù)火電廠在生產(chǎn)實(shí)踐中將脫硫脫硝與煙氣除塵技術(shù)引入其中，加大治理大氣污染的力度。經(jīng)實(shí)踐調(diào)查結(jié)果顯示，該技術(shù)應(yīng)用于火電廠的效果理想且初具規(guī)模，很多地區(qū)大氣質(zhì)量已經(jīng)有所改善。在脫硫脫銷過程中，主要脫硫工藝就是石灰石-石膏濕法，嚴(yán)格管控鍋爐煤炭的燃燒量，受吸收塔存在形式差異影響，應(yīng)用的實(shí)際效果不同。鼓泡塔、液柱塔、噴淋塔與填料塔是常見的吸收塔形式，而成效最顯著的就是液柱塔。

實(shí)踐中，SCR（選擇性催化還原技術(shù)，圖一）脫硫脫硝及除塵效果理想，可合理化控制污染物的排放，從而逐漸發(fā)展成火電廠脫硫脫硝關(guān)鍵技術(shù)。該技術(shù)在應(yīng)用中，要求鍋爐技術(shù)工作者科學(xué)設(shè)計(jì)并調(diào)試系統(tǒng)以實(shí)現(xiàn)完成基本操作，為脫硫脫硝技術(shù)的應(yīng)用提供了必要保障。較之于發(fā)達(dá)國家，國內(nèi)脫硫脫硝與煙氣防塵技術(shù)始終處于探索階段，所以有必要對國外先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)予以借鑒，并與國內(nèi)既有科研成果相結(jié)合，全面創(chuàng)新脫硫脫硝技術(shù)與煙氣防塵技術(shù)。

圖1 SCR煙氣脫硝工藝流程圖

2.2 技術(shù)特點(diǎn)

近年來，絕大多數(shù)火電廠在應(yīng)用脫硫脫硝與煙氣防塵技術(shù)方面的重視程度顯著提高，且被廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)踐中。此技術(shù)在應(yīng)用方面簡單且可選用自動化控制措施，因而不會對操作者提出過高的技術(shù)要求，簡化了鍋爐工作隊(duì)伍結(jié)構(gòu)，工作效率也顯著提高。在應(yīng)用中，要檢測酸堿值與溫度等要素，以增強(qiáng)技術(shù)應(yīng)用更有效且更科學(xué)。脫硫脫硝與煙氣防塵技術(shù)的技術(shù)原理相對簡單，人工成本與物資的投入無需過多，不僅可對環(huán)境保護(hù)，同樣在對此技術(shù)的運(yùn)用中，火電廠成本支出與人力資源消耗量顯著下降，成效顯著。除此之外，脫硫脫硝與煙氣防塵技術(shù)更適用于火電廠鍋爐運(yùn)行中，并不會對燃燒裝置產(chǎn)生不利影響，也規(guī)避了二次污染環(huán)境。

3 火電廠鍋爐脫硫脫硝技術(shù)分析

火電廠鍋爐運(yùn)行期間引入脫硫脫硝技術(shù)，可將煤炭內(nèi)氮元素、硫元素去除，以免煤炭燃燒狀態(tài)下生成硫氧化物與氮氧化物，盡可能避免對環(huán)境的污染。現(xiàn)階段，現(xiàn)代技術(shù)研究力度的加大為脫硫脫硝技術(shù)發(fā)展與改進(jìn)提供了可能。而火電廠鍋爐脫硫脫硝技術(shù)主要包括以下幾種。

3.1 干法煙氣脫硫脫硝技術(shù)的應(yīng)用

干法煙氣脫硫脫硝技術(shù)在火電廠鍋爐運(yùn)行中發(fā)揮著重要作用，在實(shí)際運(yùn)用中要保證處于干燥環(huán)境。一般來講，此技術(shù)選擇吸收劑、粉狀與粒狀等多種形式去除鍋爐廢氣所含硫與硝，經(jīng)去除處理后的產(chǎn)物是干粉狀。通過對此技術(shù)的使用，并不會形成廢硫亦或是水汽。為此，火電廠鍋爐引入干法煙氣脫硫脫硝技術(shù)過程中，并不會對鍋爐裝備造成腐蝕，也不會使空氣與環(huán)境受到二次污染。一般來講，此技術(shù)也可細(xì)分為荷電干式噴射方法與等離子體法。前者選擇使用吸收劑，可在短時間內(nèi)通過充電區(qū)，使得實(shí)際反應(yīng)時間明顯縮短，進(jìn)而達(dá)到脫硫脫硝目的。而后者則通過對高能電子的運(yùn)用分解硫銨與硝銨化肥，以免嚴(yán)重污染生態(tài)環(huán)境。雖然此脫硫脫硝技術(shù)的脫硝效率較高，但成本也較高。

3.2 濕法煙氣脫硫脫硝技術(shù)的應(yīng)用

在火電廠鍋爐運(yùn)行中，濕法煙氣脫硫脫硝技術(shù)的應(yīng)用十分常見，且優(yōu)勢顯著。在對此技術(shù)應(yīng)用的過程中，即借助吸收劑將所排放廢物所含硫與硝吸收，以吸收劑脫硫脫硝法、石灰石-石膏濕法技術(shù)的應(yīng)用最多。前者通過使用吸收劑將排放廢物內(nèi)含二氧化硫吸附后對廢氣排放的硫化物質(zhì)問題進(jìn)行解決。實(shí)際應(yīng)用中，高堿性物質(zhì)（廢電石渣等）均可被當(dāng)做吸收劑使用。后者的應(yīng)用能夠?qū)ε欧艔U氣內(nèi)廢硝與廢硫有效排放，且根據(jù)實(shí)驗(yàn)研究了解到，此技術(shù)方法脫硫脫硝率超過90%。與此同時，石灰石-石膏濕法技術(shù)應(yīng)用中會形成副產(chǎn)品且可回收，具有較高的廢物利用率，與節(jié)能減排的發(fā)展理念契合，因而被廣泛應(yīng)用于大多數(shù)火電廠鍋爐企業(yè)內(nèi)，脫硫脫硝效果最佳。

3.3 半干法煙氣脫硫技術(shù)

在眾多脫硫脫硝技術(shù)中，半干法煙氣脫硫的應(yīng)用也十分常見，實(shí)際使用中要求使用袋裝除塵器，與液體、固體、氣體內(nèi)煙氣濕熱蒸發(fā)反應(yīng)相結(jié)合，即可實(shí)現(xiàn)脫硫脫硝目的。特別是旋轉(zhuǎn)噴霧干燥法、爐內(nèi)噴鈣增濕活化方法，前者的資本投入不多且能夠保證脫硫效果達(dá)標(biāo)，后者需配備活化反應(yīng)器，成本會相對較高。

3.4 臭氧氧化結(jié)合化學(xué)吸收技術(shù)

此技術(shù)的應(yīng)用主要是借助臭氧氧化氮氧化物，并向洗滌塔內(nèi)部送入產(chǎn)物，在污染物與水相溶后即可達(dá)到脫硫脫硝的效果。實(shí)踐中，需在鍋爐尾部安裝洗滌裝置，在煤炭燃燒期間形成的污染物會被運(yùn)送到洗滌塔。此技術(shù)的運(yùn)用利于增強(qiáng)脫硫脫硝的效果，脫硫效果最佳，脫硝率也高于85%。

3.5 海水煙氣脫硫技術(shù)

在海水中部分物質(zhì)能夠與煙氣內(nèi)二氧化硫發(fā)生反應(yīng)，而海水煙氣脫硫技術(shù)具體指的就是對此反應(yīng)加以利用以形成硫酸鹽，在分解后向大海流入，且不會污染海水。此技術(shù)的應(yīng)用對地域的要求較高，加之海水供給量、取水以及排水工程項(xiàng)目改造等費(fèi)用較高，使技術(shù)的推廣受到一定限制。

3.6 電子束煙氣脫硫技術(shù)

此技術(shù)的科技含量高，在工藝角度分析可將其劃分至干法煙氣脫硫中，所以在脫硫作業(yè)中的應(yīng)用十分廣泛。電子束煙氣脫硫技術(shù)即利用高能電子束對煙氣進(jìn)行照射，在輻射反應(yīng)的作用下實(shí)現(xiàn)脫硫，不會產(chǎn)生廢水與廢渣，且副產(chǎn)品也可作為化肥使用。

4 火電廠鍋爐煙氣除塵技術(shù)分析

4.1 靜電除塵

在火電廠鍋爐企業(yè)除塵技術(shù)中，最常使用的方法就是靜電除塵，在實(shí)際使用中借助靜電反應(yīng)，對鍋爐燃燒形成的廢氣與煙氣進(jìn)行處理，無需對鍋爐溫度進(jìn)行考慮，即便鍋爐處于運(yùn)行狀態(tài)也可使用，因而工作效率高，可對廢氣與煙氣及時處理，對動力源的需求不多，與國家節(jié)能減排發(fā)展思想契合。

4.2 濕度調(diào)節(jié)電力除塵

與靜電除塵技術(shù)原理相比，濕度調(diào)節(jié)電力除塵技術(shù)的基礎(chǔ)是靜電除塵技術(shù)，且與濕度處理相結(jié)合，在對火電廠鍋爐燃燒形成廢氣煙塵處理中主要通過增加水分法進(jìn)行。在濕度增加的基礎(chǔ)上可調(diào)節(jié)靜電，并對電力應(yīng)用頻率加以調(diào)節(jié)，為大規(guī)模火電廠鍋爐煙氣除塵技術(shù)的發(fā)展提供了必要幫助，實(shí)際應(yīng)用效果明顯，一定程度上加快了現(xiàn)代電力行業(yè)發(fā)展速度。然而，因此技術(shù)的發(fā)展時間不長，所以仍存在有待改善之處。

4.3 旋轉(zhuǎn)除塵

靜電除塵技術(shù)的實(shí)用性較強(qiáng)，但國內(nèi)大規(guī)模的火電廠鍋爐最常使用的排煙除塵技術(shù)始終以旋轉(zhuǎn)除塵為主。在技術(shù)應(yīng)用中，借助電機(jī)對燃燒產(chǎn)生的廢氣進(jìn)行處理與清除，而動力的開源就是電流傳送。有效融合旋轉(zhuǎn)除塵技術(shù)和電力資源，有利于提高鍋爐燃燒廢氣的處理效率，降低了火電廠鍋爐運(yùn)行環(huán)境污染程度。

4.4 袋式除塵

袋式除塵技術(shù)的技術(shù)含量高，火電廠在實(shí)際應(yīng)用期間，需對其設(shè)計(jì)參數(shù)以及影響濾袋質(zhì)量因素等方面展開系統(tǒng)考慮，以自身狀況為基礎(chǔ)科學(xué)制定煙氣除塵方案。除塵期間要注重配合脫硫脫硝設(shè)備，講袋式除塵設(shè)備價值充分發(fā)揮出來，以延長設(shè)備的使用壽命，凸顯環(huán)保效果。

在火電廠鍋爐運(yùn)行中，電袋復(fù)合除塵器這一除塵設(shè)備被廣泛應(yīng)用于吸塵作業(yè)中，具備電除塵與布袋除塵兩種功能。在融合電除塵與袋除塵技術(shù)的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新發(fā)展，也是近年來最常見的火電廠除塵配置。在電袋復(fù)合除塵器工作運(yùn)行期間，含塵煙氣會優(yōu)先進(jìn)入到電場區(qū)域，而粉塵則在此區(qū)域內(nèi)荷電被收集（80%～90%），剩余已荷電電場未被收集的粉塵則會跟隨煙氣向?yàn)V袋區(qū)域均勻進(jìn)入。經(jīng)濾袋過濾處理后即可達(dá)到凈化煙氣的目的。操作中，粉塵經(jīng)電場區(qū)的流程十分重要，也是復(fù)合除塵效果考量的主要指標(biāo)。通過電場作用收集粗顆粒粉塵，而未被收集細(xì)微顆粒粉塵經(jīng)電場處理后會轉(zhuǎn)變?yōu)殡姾煞蹓m。細(xì)微顆粒粉塵在荷電狀態(tài)下受電荷異性相吸后以大粉塵團(tuán)的形式呈現(xiàn)，為布袋過濾提供了幫助，所以在吸附細(xì)微粉塵方面，電袋復(fù)合除塵器的優(yōu)勢較強(qiáng)。基于研發(fā)力度增加，電袋復(fù)合除塵器功能也更加多樣化，濾料愈加精細(xì)，更利于除塵質(zhì)量與效率的提升。但需要注意的是，對此技術(shù)應(yīng)用的過程中要保證濾料與濾袋使用的合理性，延長濾袋使用壽命。

5 火電廠鍋爐脫硫脫硝系統(tǒng)優(yōu)化路徑

5.1 水循環(huán)系統(tǒng)

對火電廠鍋爐脫硫脫硝系統(tǒng)的全面優(yōu)化，利于鍋爐脫硫脫硝效率的提升。特別是循環(huán)水冷卻系統(tǒng)，在優(yōu)化處理的基礎(chǔ)上利于精準(zhǔn)控制冷卻系統(tǒng)，使得火電廠脫硫脫硝效率得以提高。通常，工作者要從多個角度分析水量控制的情況，對控制中的問題予以及時改善。以實(shí)際分析結(jié)果為依據(jù)，硫酸銨變化情況的差異對于控制管壁的影響也不同，只有這樣才可增強(qiáng)脫硫脫硝的效果。若火電廠條件允許，應(yīng)對系統(tǒng)噴槍安裝的位置加以改善，并對水量排放的指標(biāo)多加控制。脫硝期間對氨水的需求量較大，為保證脫硫脫硝合格率，工作者要對氨水實(shí)際消耗量予以明確。

5.2 系統(tǒng)運(yùn)行體系的優(yōu)化

要想保證脫硫脫硝系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的合理性，工作者也要對除塵器的變化展開細(xì)化分析，以對其變化規(guī)律加以掌握，更好地控制粉塵去除效果。在系統(tǒng)內(nèi)，除塵器煙口排放指標(biāo)的等級不同，因而工作者要結(jié)合各等級對一級循環(huán)水泵系統(tǒng)、二級循環(huán)水泵系統(tǒng)進(jìn)行合理控制。在對系統(tǒng)運(yùn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化的基礎(chǔ)上，不僅能夠保證除塵與脫硫脫硝效率達(dá)標(biāo)，同樣可促進(jìn)火電廠可持續(xù)發(fā)展。

6 結(jié)語

煤炭是我國的主要能源，在火電廠鍋爐運(yùn)行中也是不可或缺的燃料，對于社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展產(chǎn)生了直接影響。煤炭燃燒很容易引發(fā)污染問題，所形成的污染會對大氣環(huán)境帶來嚴(yán)重破壞，甚至還會威脅人們的身體健康。為此，火電廠應(yīng)高度重視鍋爐燃燒環(huán)節(jié)帶來的影響，科學(xué)選用脫硫脫硝技術(shù)與煙氣除塵技術(shù)，盡可能降低排放有害物質(zhì)量，進(jìn)一步優(yōu)化煤炭的燃燒效果，縮減運(yùn)行成本，為經(jīng)濟(jì)與生態(tài)效益的同步提升奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。