鍋爐脫硫脫硝及煙氣除塵技術研究

摘要：科學、合理、高質量的鍋爐脫硫脫硝和煙塵處理技術，可有效保證燃煤發電企業的綠色生產。通過對鍋爐脫硫脫硝及煙氣除塵技術的研究，揭示鍋爐脫硫脫硝及煙氣除塵技術的特點和實現意義，提出鍋爐脫硫脫硝及煙氣除塵技術的適用途徑，以期為鍋爐脫硫脫硝及煙氣除塵技術的實際應用提供參考。

關鍵詞：鍋爐；脫硫脫硝；煙氣除塵

在綠色發展的大環境下，為使我國綠色生態事業能夠持續穩定地發展，燃煤發電企業積極進行鍋爐綠色技術創新、降低環境污染，保障企業綠色生產。在此背景下，本文結合實際操作條件，進行鍋爐脫硫脫硝及煙氣除塵技術分析，進一步提升燃煤發電企業鍋爐煙氣除塵技術水平，保證綠色理念在燃煤發電企業中得到貫徹落實。

1 鍋爐脫硫脫硝及煙氣除塵技術實現意義

隨著社會經濟的持續發展，用電需求量不斷增加，燃煤電廠鍋爐的生產能力及其對煤炭的需求量也越來越大。目前，我國每天要燃燒1200 萬t 的煤，其中有很大一部分是用在了火力發電上。為保障能源高效利用，采用鍋爐脫硫脫硝及煙氣除塵技術，在滿足碳煙排放標準后才將煙氣排入大氣層，既能減少燃煤發電企業對鍋爐煙氣的降解，又能緩解環境污染及對周邊居民造成的危害。同時，采用鍋爐脫硫脫硝及煙氣除塵技術后，還能從生產流程、生產體系等方面實現對電力資源的整體優化[1]。

2 鍋爐脫硫脫硝及煙氣除塵技術的特點和現狀

2.1 技術特點

目前，各行各業都十分關注鍋爐脫硫脫硝及煙氣除塵技術，并將其逐漸投入到工業實踐中去。由于鍋爐脫硫脫硝及煙氣除塵技術具有操作簡單、使用方便、全流程自動控制等優點，大大減輕了對工人技能和人數的需求。為了確保技術的有效性和科學性，必須對 pH、溫度等有關因素進行測定。采用脫硫脫硝及煙氣除塵技術，不僅可以降低鍋爐建設和人工費用，還能體現出工程的實用性，如適合電站的鍋爐設備，在運行中對燃燒裝置沒有任何不利影響，并可防止二次污染[2]。

2.2 技術發展現狀

大力發展鍋爐脫硫脫硝及煙氣除塵等新技術，可從根本上治理環境問題。目前，鍋爐脫硫脫硝及煙氣除塵技術以其特有的優勢在燃煤電廠中得到了廣泛的應用。但與此同時，隨著社會經濟的快速發展，燃煤電廠總用煤量還在不斷增加之中，這既違反了我國當前的節能減排及可持續發展要求，又增加了污染物排放，使得我國的環境污染加劇，造成了嚴重的生態危機。因此，有關單位需根據自身的具體狀況，不斷完善鍋爐脫硫脫硝及煙氣除塵技術，使這項技術的應用更加科學和有效[3]。

在國家環保政策和公眾環保意識日益增強的今天，許多燃煤電廠都在積極地采用鍋爐脫硫脫硝及煙氣除塵技術來處理企業生產造成的空氣污染。通過調研可以看出，鍋爐脫硫脫硝及煙氣除塵技術在燃煤機組上的使用已經有了一定成效，一些地區的空氣污染狀況已逐步得到了改善。

目前，鍋爐脫硫脫硝普遍使用石灰石- 石膏濕法脫硫技術，由于吸附塔有液柱塔、包裝塔、泡罩塔、噴淋塔等型式，因此應注意了解不同型式的吸附塔在鍋爐脫硫和脫硝工程上使用時產生的不同效果。從實際效果來看，采用液柱塔進行鍋爐脫硫脫硝是比較理想的。而選擇性催化還原技術（SCR）具有較好的脫硝性能，能有效地控制污染物排放。在我國，鍋爐脫硫脫硝是一項非常重要的技術，因而在實踐中需要設計并調試系統，使其具備良好的脫硫脫硝性能。還可在此基礎上，借鑒國內外的先進經驗，同時結合我國現有的研究基礎，使鍋爐脫硫脫硝及煙氣除塵技術取得更大的進步。

3 鍋爐脫硫脫硝及煙氣除塵技術分析

由于鍋爐在燃燒煤炭發電的過程中會排放硫和硝酸鹽等污染物，如不能對這些污染物進行有效的凈化處理，勢必會給當地的生態環境帶來極大危害，并且帶來不可估量的經濟損失。因此，要實現工業、資源、環境的可持續發展，就需要對鍋爐燃燒煤炭發電過程中產生的硫和硝酸鹽等污染物進行治理。對此，相關部門也采取了相應的措施，在對硫和硝酸鹽等污染物進行嚴格的控制與監控方面，取得了很好的效果。

3.1 脫硫技術

3.1.1 干法煙氣脫硫技術

干法煙氣脫硫技術是指在干燥條件下對鍋爐燃燒煤炭產生的煙氣進行脫硫，保證煙氣中的硫能夠被煙氣中的化學物質吸收。一般的化學吸收劑多為微粒狀或粉狀，經特殊工藝處理后，成品為干燥粉末，不產生廢氣、廢水。干法脫硫技術主要有干噴霧法和和等離子體法2大類，其中干噴霧法采用一種新型的吸附劑，有效減少硫的生成時間，從而達到改善脫硫效率的目的；等離子體法則利用高能電子來破壞硫化物，制造出可供莊稼食用的銨態氮肥料，使總利用率最大化[4]。

3.1.2 半干法煙氣脫硫技術

半干法煙氣脫硫技術是通過濕熱蒸發的方式，將鍋爐燃燒煤炭產生的氣態、液態、固態3 種形態煙氣中的硫去除。半干法煙氣脫硫技術中常用的是旋轉噴霧干燥技術，其可通過吸附劑與廢氣進行化學反應，大大改善脫硫效率，從而達到減少脫硫成本的目的。

3.1.3 濕法煙氣脫硫技術

與干法脫硫技術、半干法煙氣脫硫技術相比，濕法煙氣脫硫技術在我國應用較多，且應用前景良好。濕法煙氣脫硫技術以化學吸收劑為主，現有化學吸收劑脫硫、石灰石－石膏濕法技術2 大類。其中，化學吸收劑脫硫對鍋爐SO2 的吸收效果明顯，采用該技術時為了使所含MgSO4 的脫硫效率最大化，一般選用石灰石渣這類堿性較高的物質作為吸收劑；石灰石- 石膏濕法技術可使含硫廢水的脫除效率達到90%，并可進一步實現廢水的二次回收。因此，采用濕法煙氣脫硫技術既能有效地提高廢硫的資源化利用，又能減輕其對生態環境的不利影響，目前該技術已在多個鍋爐的脫硫裝置上進行了試驗，獲得了良好的效果。

3.2 脫硝技術

脫硝技術主要有干式脫硝技術和濕式脫硝技術2 種。從理論上講，干式脫硝技術和濕式脫硝技術原理與濕法脫硫技術基本相同。通過實踐應用發現，干式脫硝技術效果有限、運行成本高，總體上受到限制；濕法脫硫技術能有效地對廢渣進行二次回收，在鍋爐脫硫中被廣泛采用[5]。

3.3 煙氣除塵技術

對不同的鍋爐采用煙氣除塵技術，其煙氣除塵效果也不盡相同。如，在大中型鍋爐的煙氣除塵時，應把除塵效率與空氣品質作為重要的觀測指標，廣泛應用多級靜電除塵器和靜電除塵器；對鍋爐使用過程中產生的煙氣除塵，可使用多管單元復合除塵技術和多管除塵器。采用煙氣除塵技術不僅可使鍋爐燃燒煤炭發電過程中產生的煙氣達到環保排放要求，還可減少燃煤發電企業的資金開支，取得更好的經濟效益[6]。

3.3.1 靜電除塵技術

靜電除塵作為一種非常普遍的除塵技術，一般采用靜電除塵器來清除粉塵。采用靜電除塵技術進行鍋爐煙氣除塵，不僅能使除塵效果最大化，還能對煙氣進行處理，減少粉塵生成。靜電除塵技術在實踐中不受環境因素的干擾，具有較高的實用價值。但為了保證靜電除塵技術的安全和優質，在應用時需消除溫度對除塵器的影響。此外，靜電除塵技術所需能源相對較低，且經過長期的高負載運行，工藝技術設施損耗較低，能夠滿足高負載鍋爐的全年運行要求。需要注意的是，由于靜電除塵器裝置結構較為復雜，且設置較為專業化，因此需對其進行日常的維護和保養，以確保靜電除塵技術發揮最大的作用。

3.3.2 旋轉電機除塵技術

采用旋轉電機除塵技術，將裝置內正、負2 個區域的電場進行劃分，并在2 個電極之間各設1 個旋轉的除塵裝置，不僅能對爐膛內積存的粉塵進行清理，消除積灰區域，保證鍋爐內的清潔，還能極大地提高鍋爐的運行效能。為了確保鍋爐在正常工作時的穩定運行，對采用旋轉電機除塵技術進行鍋爐煙氣除塵時的除塵設備的集塵能力提出了更高要求，因而許多燃煤發電企業采用了旋轉電機的除塵技術，并與旋轉的清灰刷相結合，來去除鍋爐煙氣粉塵，防止積塵對鍋爐設備造成的不良影響。另外，采用旋轉電機除塵技術，還可減少粉塵濃度，大大提高了使用效率。

3.3.3 布袋除塵技術

布袋除塵技術能通過過濾裝置從粉塵中分離出危險的固體和氣體，并收集粉塵。布袋除塵技術使用的布袋由特殊材料制成，除塵筒內部配有金屬骨架，為纖維制材料，在過濾過程中，這些較長的纖維可形成巨大的屏障，能通過在長纖維層內設置小孔來阻止粉塵的進入。因此，在采用布袋除塵技術的過程中，需保證布袋的材質可承受較高溫度，同時需經常對過濾嘴進行清洗，從而提高布袋的使用壽命，降低燃煤發電企業采用布袋除塵技術對鍋爐煙氣進行除塵的費用。

4 實際應用與效果分析

4.1 某燃煤發電企業基本情況

為更好地貫徹節能減排的環保思想，某燃煤發電企業（簡稱“案例企業”）在鍋爐脫硫脫硝及煙氣除塵技術尚未投入使用前，進行了選擇性催化還原工藝研究，對鍋爐進行了大量的革新，同時根據企業實際情況，對目前市面上常用的鍋爐脫硝脫硫及煙氣除塵技術和相關設備進行了改造。

4.2 鍋爐脫硫脫硝及煙氣除塵技術改造與優化

4.2.1 脫硫技術改造

案例企業根據自身的具體情況，對鍋爐脫硫技術進行了改造，將鍋爐出煙質量濃度控制在35 mg/m3 以下，脫硫效率達到99.1%。該企業現有的脫硫技術包括單塔雙循環技術、雙塔雙循環技術2 種，基于在應用之前所做的技術與經濟對比，認為在使用這2 種技術時所遇到的阻力并無顯著差別。但采用雙塔雙循環技術，一是可將原有的吸收塔作為一級塔，并以此為依據進行二級塔的施工；二是在原有的吸收塔出料口處增設臨時的煙囪，大大減少了停爐的時間；三是拆除了煙道換熱器；四是在原有的管式煙氣換熱器上增設1 座新的吸收塔；五是在二級塔中安裝1 臺氧化鼓，用于處理污泥池的氧化作業。因此，雙塔雙循環技術具有停機時間短、可靠性高等特點，在目前的鍋爐煙氣脫硫改造中使用較多。

4.2.2 脫硝技術改造

在對鍋爐脫硝技術進行改造之前，案例企業使用的是氮燃燒+ SCR 脫硝（選擇性催化還原） 工藝， 原有的脫硝效率為50%，為使鍋爐脫硝技術的運行效果進一步提高至87.5%，故對企業原有的鍋爐脫硝裝置進行了改造，并根據鍋爐脫硝裝置的實際操作，增大催化劑裝料高度，提高噴氨率。具體的鍋爐脫硝技術改造方法為提高 SCR 反應器的區域；提高催化劑的安裝高度，當催化劑到達其使用期限時，應予以替換，并保證在其后的3 年內進行1 次替換，同時增加煙氣在設備內的存留時間；用噪聲較大的吹灰器替換蒸汽吹灰裝置，并對其安裝位置和高度進行適當的調整；對氨水的稀釋噴油系統進行改造，使其能夠更精準地控制噴出量；對尿素水解系統進行改造，使合成氨的產出率達到165 kg/h；將整個系統的氨空混合器全部換掉，并在反應器下部增設1 根冷氣加熱管；優化還原劑的配制、貯存工藝；在省煤器進口增設旁路排煙裝置，以及利用熱水回流等工藝來提高煙氣溫度。

4.2.3 煙氣除塵技術優化

針對當前鍋爐煙氣除塵過程中存在的問題，以及現有裝置無法有效處理微細顆粒物，導致鍋爐煙氣排放濃度難以達到超低排放標準的現狀。案例企業綜合考慮了技術可行性、經濟性和場地情況等因素，進行了由靜電捕集向凝結捕集轉化，進而實現了對整個鍋爐煙氣除塵工藝的優化。

4.3 改造后的鍋爐脫硫脫硝及煙氣除塵技術應用效果

對鍋爐脫硫脫硝及煙氣除塵技術進行改造且正式投產后，案例企業燃煤機組污染物排放量大幅下降。經實際檢修后，不但鍋爐尾氣已達超低排放標準，而且使得鍋爐污染物排放量降低，以及進一步降低了單位排放量，既節能減排又為企業節約了生產成本。因此，對鍋爐脫硫除塵系統進行改造，可使其在生產過程中發揮更大的作用。

5 結束語

綜上所述，開展鍋爐脫硫脫硝及煙氣除塵等技術研究，并結合燃煤發電企業實際情況，開展脫硫脫硝一體化研究，不僅可改善有害氣體濃度，還能對回收硫、硝資源再利用，是保證當前燃煤發電企業綠色生產的有力舉措。

參考文獻

[1] 韓玉珍.鍋爐脫硫脫硝及煙氣除塵技術研究[J].能源與節能，2022（5）： 99-101，123.

[2] 張洪峰.電廠鍋爐脫硫脫硝及煙氣除塵技術[J].江蘇建材，2022（1）：11-12，28.

[3] 扈松旗.電廠鍋爐脫硫脫硝及煙氣除塵技術[J].化工設計通訊，2021，47（9）：6-7，16.

[4] 魯曉強，魯韻.電廠鍋爐脫硫脫硝及煙氣除塵技術[J].電力設備管理， 2021（3）：114-116，121.

[5] 張宏偉.簡析鍋爐脫硫脫硝及煙氣除塵技術[J].低碳世界，2020，10（10）：17-18.

[6] 張榮榮.探究電廠鍋爐脫硫脫硝及煙氣除塵技術[J].科技風，2019（19）：195.

作者簡介

劉鵬飛（1987—），男，漢族，山東菏澤人，工程師，大學本科，研究方向為大氣環境污染治理和環保工程。

李萍（1987—），女，漢族，山東濟南人，工程師，大學本科，研究方向為大氣環境污染治理和環保工程。

加工編輯：馮為為

收稿日期：2024-04-25