電廠脫硫及除塵技術概述和適用性分析

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(1.新疆電力建設調試所有限責任公司，新疆烏魯木齊 830000；2.國網新疆電力有限公司電力科學研究院，新疆烏魯木齊 830000)

0 引 言

近年來，我國經濟社會快速，工業化進程加速，大型發電廠的建設也處于高速發展的階段，然而，其中存在諸多尚待解決的問題，如脫硫除塵技術的優化研究等，這些技術問題嚴重影響了電廠的潔凈化發展，對環境造成了不可逆轉的污染。煤炭燃燒釋放的粉塵、碳氧化物和氮氧化物等直接影響著人類的健康，進一步地導致我國區域范圍內的酸雨現象嚴重[1]。因此研究有效的脫硫除塵技術對我國火力發電的長遠發展以及人類的健康具有重要的意義。

1 脫硫技術介紹

1.1 濕法煙氣脫硫技術

濕法脫硫技術屬于氣液反應，因此反應穩定、速度快、效率高。但是這種方法的投資、運維費用較高、系統設計復雜，設備受腐性嚴重，并且液態的脫硫產物一般為液體或淤渣，難于處理。在我國電廠常用的濕法脫硫技術中，有直接的石灰石/石灰-石膏法脫硫法、間接的石灰石脫硫法等[2]。

(1)石灰石/石灰-石膏脫硫法

石灰石/石灰-石膏脫硫法被廣泛用于世界范圍的火力發電廠中，由于其技術較為成熟，效率較高。該方法主要是利用液態的石灰石或者石灰來吸收煙氣中的硫氧化物，通過分離技術將生成的分離的CaSO3除去，或以CaSO4形式進行回收，其效率可達到90%以上。

(2)間接的石灰石脫硫法

間接方法主要包括利用堿性硫酸鋁、稀硫酸等溶液進行間接脫硫。利用上述溶液吸收硫氧化物，并接下來將碳酸鈣與吸收液反應，發生再生反應。間接法明顯減少了二次污染，操作過程簡便，無結垢、堵塞。

1.2 干法煙氣脫硫技術

干法脫硫是整個脫硫過程在干態下完成，其中包括吸收和產物處理等過程，干法脫硫主要包括活性炭法、荷電吸收法等[3]。典型干法脫硫系統將脫硫劑直接噴入爐內，在高溫下煅燒，并在煅燒后形成多孔氧化鈣顆粒，氧化鈣顆粒和SO2反應生成硫酸鈣固體，達到脫硫的目的。

該法系統結構簡單、無污水處理系統，排放物量小、對設備腐蝕性小，運行費用低，但是該方法反應速度低，脫硫效率低，最高僅可達到80%。干法脫硫效率較低，易結垢，磨損明顯，穩定性較差。

2 煙氣除塵技術介紹

2.1 煙氣布袋除塵

鍋爐煙氣被送入布袋除塵器，通過機械過程收集，然后通過濾袋過濾進入大氣。布袋除塵法能較好地捕集細顆粒，效率高，效果好。煙氣布袋除塵主要包括以下幾種方法：

(1)低壓脈沖回轉袋式除塵器。該方法成功應用于內蒙古豐泰發電有限公司，此后在鄭州熱電廠、北京高景電廠等廣泛應用。該方法中回轉機構的穩定性對設備的整體運行效果具有重要的影響，同時也制約著鍋爐的穩定運行，此外，該方法的缺陷在于清灰不徹底，對氣體的壓縮浪費的能耗較高。

(2)脈沖噴吹袋式除塵器。我國于20世紀80年代初從瑞典引進，經過近20多年的發展已經在我國被廣泛應用，成為除塵主導產品，尤其是在鋼鐵、水泥等行業也已成功應用，并取得了較好的效果。

(3)電袋復合除塵器。該方法保留了除塵器中的的1#電場，拆除了2#和3#電場中的極線、極板，并將其改為袋式除塵器，該方法適合于電除塵器技改工程。

2.2 電除塵

電除塵主要是利用高壓靜電場作用捕捉煙氣粉塵，以達到除塵的目的。首先設置有兩個金屬陰陽極，其曲率半徑差異性較大，在高壓直流電的作用下產生不均勻靜電場，高壓直流電壓值大于游離電場，放電現象發生，同時產生正負離子，產生的正度離子在電場作用下反向移動，電子與中性粒子碰撞形成負離子，正離子會與煙氣粉塵顆粒碰撞，導致煙氣粉塵帶電，致使粉塵落到電極側，待形成粉塵層，通過機械振打出去電極表面的粉塵層。電除塵主要適用于對1～2 μm的粉塵，其集塵效率在98%～99%；電除塵適用于對高溫(500 ℃以下)煙氣除塵；另外，電除塵適合于對大型工程的煙氣處理，其體現出的經濟性更加明顯。

3 脫硫除塵一體化技術

3.1 干法燃煤鍋爐煙氣脫硫除塵一體化

干法脫硫除塵技術主要包括荷電吸收噴射法和等離子體法[4]。荷電干式吸收劑噴射脫硫降塵方法是吸收劑通過在高壓電暈中快速充電，使其表面產生靜電荷，在同性電荷相斥的作用下，吸收劑在煙氣中擴散，并處于均勻懸浮狀態，隨后與SO2反應，脫硫效率達到 70%以上。等離子體煙氣脫硫除塵是將煙氣中N2、O2及H2O等在電子束作用下吸收能量，得到反映較強的自由基，其與煙氣中的SO2反應，達到脫硫目的。

3.2 濕法燃煤鍋爐煙氣脫硫除塵一體化

濕法脫硫除塵技術主要包括文丘里法、雙堿法法等。文丘里水膜脫硫除塵是指煙氣高流速通過文丘里管，產生霧化現象，文丘里管喉部進行分水霧化，霧化的煙氣與霧化的凈化液滴充分接觸碰撞，以此出去煙塵。煙氣離開文丘里設備后在主塔中旋轉上升，在離心力的作用下，同時由于煙氣溫度的降低，微小顆粒的煙塵降落下來并被收集。雙堿法旋流板塔脫硫除塵是在引風機的作用下，煙氣進入換熱器，在被低溫煙氣降溫后進入除塵塔，在除塵塔中煙氣與水混合撞擊，達到煙塵集聚降落的目的，隨后煙氣進入脫硫裝置，經過多次與堿性溶液的混合過程，煙氣被凈化。

3.3 干濕結合燃煤鍋爐煙氣脫硫除塵一體化

干濕結合燃煤鍋爐煙氣脫硫除塵主要包括SHG法、噴霧干燥法。SHG型脫硫除塵是首先將煙氣通入旋風除塵段，以出去大顆粒塵土，隨后進入吸收段，利用篩板脫硫除塵，最后進入脫水段，在出去水分，最終實現煙氣脫硫除塵脫水目的。噴霧干燥法是向煙氣中噴入熟石灰和反應助劑，幾者進行充分反應除塵脫硫。反應產物為固態硫酸鈣，其會黏附有煙氣所攜帶的粉塵，并在反應中逐步聚集增加，最后被除去。

4 結束語

發電廠的脫硫除塵技術有待進一步改進，首先需要從國家、政府層面引起重視，推出積極的鼓勵措施和引導政策，對于技術重點和技術難點要是引起充分重視，組織人員進行技術攻關；企業自身要積極改進現有的脫硫除塵技術，對經營運行模式進行積極改進與發展，引進國內外先進技術，對工作人員進行技術培訓與現場指導；企業層面要從設備性能、系統模式、運維方式等進行嚴格把關，提高設備的運行穩定性、提高系統運行效率[5]。