火電廠鍋爐煙氣同時脫硫脫硝技術(shù)研究

王佳

摘要：工業(yè)燃煤鍋爐是重要的熱能動力設(shè)備，是工業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)。隨著人們環(huán)保意識的逐漸增強，環(huán)保形勢的日益嚴(yán)峻，工業(yè)燃煤鍋爐的煙氣排放指標(biāo)也日益嚴(yán)苛。本文首先分析了煙氣主要污染物排放現(xiàn)狀，接著對治理措施進行相應(yīng)的闡述，希望通過本文的研究給相關(guān)人士帶來一定的借鑒意義。

關(guān)鍵詞：火電廠;鍋爐煙氣;脫硫脫硝技術(shù)

中圖分類號：F289文獻標(biāo)識碼：A

1.煙氣主要污染物排放現(xiàn)狀

按已建鍋爐額定蒸發(fā)量、年運行8000h計，兩臺240t/h高溫高壓煤粉鍋爐煙氣主要污染物及排放量詳見表1。

2.治理措施

2.1除塵方案選擇

目前國內(nèi)外燃煤鍋爐煙氣除塵效率>99%的有靜電除塵器、電袋除塵器和袋式除塵器。靜電除塵器除塵效率較高，一般大于99%，經(jīng)過除塵裝置后排出的粉塵濃度低，絕大多數(shù)情況下可滿足低于50mg/m³的要求;壓力損失小，本體阻力為100～200Pa;能夠使用從露點到金屬的溫度極限的較廣的溫度范圍;只要按照規(guī)范操作確保運轉(zhuǎn)適當(dāng)，則在使用過程中所需進行的維護作業(yè)工作量小;技術(shù)成熟，應(yīng)用廣泛。但其缺點也很明顯，一是設(shè)備龐大，占用場地的面積較大;二是所用的電源為高壓直流系統(tǒng)，前期建設(shè)所需費用較高;三是鍋爐的工作狀況及其負荷的改變等因素能夠影響鍋爐的凈化效率，從而使得排放物濃度變化;四是對所用煤種類的變化較為敏感，飛灰的電阻對除塵效率的影響比較大;五是對制造、安裝和運行管理的水平要求較高，且進行維修作業(yè)時通常需要停車^[1]。

電袋除塵器除塵效率大于99.9%，排出的粉塵濃度很低，一般能夠滿足低于30mg/m³的要求;其運行的阻力低于靜電除塵器運行阻力。其缺點在于壓力損失較大，本體阻力在800～1200Pa范圍內(nèi);設(shè)備較大，占用場地面積比靜電除塵器還要大;所用的電源和靜電除塵器所用電源系統(tǒng)一樣，從而導(dǎo)致其前期建設(shè)費用高;飛灰電阻對除塵效率的影響較大;進行維修作業(yè)時通常要停車。因兼有電除塵和袋式除塵兩套單元，設(shè)備復(fù)雜，安裝要求高，運行、維護較為復(fù)雜。

袋式除塵器除塵效率很高且穩(wěn)定，一般大于99.9%，經(jīng)過除塵裝置后排出的粉塵濃度低，一般可低于30mg/m³，甚至可達10mg/m³;粉塵的粒度和比電阻等物理性質(zhì)不影響粉塵排出的濃度，鍋爐負荷和煙氣量變化對其出口的排放濃度影響不大;適應(yīng)性強，能夠處理各種類型的顆粒物，尤其是可以處理靜電除塵器不能處理的高比電阻塵粒;袋式除塵器可適用的質(zhì)量濃度范圍較大，且煙氣流速的改變對其影響不大;其結(jié)構(gòu)及后期的維護都相對比較容易，通常情況下使用分室結(jié)構(gòu)，在設(shè)計過程中提前謀劃，從而達到能夠輪換檢修的目的;和以上兩種除塵器相比，其占地面積、投資和運行等費用低。壓力損失大，本體阻力800～1500Pa，在國內(nèi)大型機組的應(yīng)用依賴進口。

綜上所述，袋式除塵器雖壓力損失較大，但除塵效率最高且穩(wěn)定，可在線檢修不影響鍋爐的運行，占地面積小，投資和運行費較低，故本工程推薦使用袋式除塵器進行除塵。同時，火力發(fā)電廠鍋爐尾部煙氣處理使用布袋除塵器是成熟的方案，國內(nèi)許多工程實踐已經(jīng)予以證明，經(jīng)驗說明濾袋的使用壽命長，一般情況下都能夠達到兩年以上，有的濾袋甚至能夠使用六年以上。布袋破損時可在線檢修，且不會對鍋爐的正常運行造成影響，更不會影響全廠的安全生產(chǎn)運轉(zhuǎn)。

2.2脫硫方案選擇

目前，全球燃煤鍋爐使用的煙氣脫硫工藝有一百多種。其中，部分技術(shù)已經(jīng)很成熟，達到了商業(yè)化應(yīng)用的需求，但也有部分工藝還有待于進一步研究。目前應(yīng)用較為廣泛的工藝主要有石灰石-石膏濕法、煙氣循環(huán)流化床工藝（CFB）、氨法、爐內(nèi)噴鈣-爐后增濕活化法（LIFAC）、海水洗滌煙氣脫硫法及電子束煙氣脫硫法。各脫硫工藝因原理的不同，其優(yōu)缺點亦不同。煙氣量、燃燒設(shè)備、燃料種類和含硫量、脫硫率、脫硫劑的供應(yīng)條件以及電廠位置、副產(chǎn)品利用等是決定選擇何種脫硫工藝的主要影響因素。根據(jù)國家環(huán)保要求，要達到100mg/Nm³以下的排放限值，同時考慮燃料煤的含硫量變化，適當(dāng)留有余量，從上述工藝來看，只有石灰石-石膏濕法和氨法脫硫可滿足需求。考慮到企業(yè)的生成實際，利用廢氨水作為脫硫劑，簡便易得，還降低了化工裝置精餾氨水的費用。此外，氨法脫硫的副產(chǎn)物為硫酸銨化肥，其質(zhì)量可達到國家標(biāo)準(zhǔn)GB535-1995所述的合格品甚至一等品的要求，硫酸銨化肥在我國市場潛力巨大。因此，采用氨法脫硫工藝。

2.3脫硝方案選擇

目前，國內(nèi)外燃煤鍋爐所采用煙氣脫硝工藝主要是爐膛噴射還原劑的選擇性非催化還原煙氣脫硝（SNCR）、爐內(nèi)低NOx燃燒（LNB）和爐后煙道噴射還原劑的選擇性催化還原煙氣脫硝（SCR），這三種工藝成熟穩(wěn)定，能夠單獨使用，也可以組合使用。為了節(jié)省投資，降低運行成本，提高企業(yè)經(jīng)濟效率，對已建鍋爐燃燒系統(tǒng)進行適當(dāng)改造，降低NOx初始排放濃度，從而達標(biāo)排放。根據(jù)最新國家環(huán)保要求，為達到100mg/Nm³以下的排放限值，同時考慮鍋爐其他因素的影響，適當(dāng)留有余量，脫硝效率必須達到80%以上。從上述脫硝工藝看出，只有SCR可以達到80%以上的脫硝效率。

綜上所述，SCR脫硝技術(shù)比較適合本工程的實際情況，具有顯著的優(yōu)勢，此外，若采用SCR脫硝技術(shù)只需對已建鍋爐的空氣預(yù)熱器做好防腐、防堵塞處理，不會影響鍋爐的正常運行，更不會影響全廠的安全生產(chǎn)運行。故采用SCR脫硝工藝。目前國內(nèi)有不少類似規(guī)模煙氣脫硝工程的商業(yè)運行業(yè)績，脫硝系統(tǒng)均能持續(xù)穩(wěn)定運行，系統(tǒng)可利用率大于95%，技術(shù)成熟可靠。

實施治理措施后，用袋式除塵器替代已建鍋爐的靜電除塵器，除塵效率達99.95%，脫硫效率達98.0%，SCR脫硝效率約80.7%;經(jīng)以上措施治理后，SO₂排放濃度為36.1mg/Nm³，NOx排放濃度為88.9mg/Nm³，煙塵排放濃度為17.4mg/Nm³，達到國標(biāo)（GB13223-2011）排放標(biāo)準(zhǔn)，由鍋爐引風(fēng)機送入玻璃鋼煙囪高空達標(biāo)排放。

工程實施后，已建鍋爐年將減少向大氣中排放煙塵1642.5噸，減少向大氣中排放SO₂8661.1噸，減少向大氣中排放NOx3167.1噸，環(huán)境效益非常顯著。

3.結(jié)語

實施治理措施后，鍋爐排放的煙氣中主要污染物是SO₂、NOx和煙塵，為了使煙氣對大氣的影響降至最低，本工程新建爐外氨法脫硫裝置進行煙氣脫硫，脫硫效率達98.0%;新建SCR脫硝裝置進行煙氣脫硝，脫硝效率約80.7%;用袋式除塵器替代已建鍋爐的靜電除塵器，除塵效率達99.95%。

參考文獻：

[1]王中本，武隋新，符亞麗，王紫東.超低排放技術(shù)在工業(yè)燃煤鍋爐系統(tǒng)煙氣治理中的應(yīng)用[J].化工管理，2019（28）：36-39.

（作者單位：陜西商洛發(fā)電有限公司）