火電廠鍋爐脫硫脫硝及煙氣除塵的技術

馬雪峰

摘要：火電廠鍋爐節能減排目標的實現，是深化行業可持續性發展的關鍵。然而，受技術應用水平的局限，使脫硫脫硝與煙氣除塵技術的應用效果難以達到燃煤量的控制目標。針對這樣的情況，就必須要采用脫硫脫硝及煙氣除塵技術對煤炭資源進行處理，這樣才能保證火電廠企業的正常運行。

關鍵詞：火電廠;鍋爐脫硫脫硝;煙氣除塵;技術

1脫硫技術的發展

脫硫技術采用石灰石-石膏濕法是眾所周知的，但火電廠脫硫技術的關鍵在于吸收塔，吸收塔的型式不同，所產生的效果也會不同，通常吸收塔分為四種：一是填料塔。填料塔利用了內部固體填料，可讓漿液從填料層表層流入其中，和爐膛內煙氣融合，可以實現脫硫目的，但可能會形成堵塞現象;二是液柱塔。通過煙氣與氣、液融合，充分傳質，完成脫硝，雖然在脫硫方面效率很大，但爐內無阻塞，煙氣產生的阻力會造成脫硫損失較多;三是噴淋吸收塔。噴淋吸收塔脫硫技術的應用較為廣泛，通常爐膛煙氣為自上到下運動，外形為喇叭形狀，或是利用特定角度可以向下噴射，對煙氣進行充分吸收。雖然從結構上和造價上都優越于前兩種，但是煙氣分布不均勻;四是鼓泡塔。利用石灰石將煙氣壓置下面，但煙氣與漿液融合后就會產生鼓泡，會起到很好的脫硫效果，效率高，煙氣流量分配均勻，缺點是阻力較大。

2脫硝技術的發展

目前對火電廠爐內煙氣脫硝技術采用三種：這一技術是把還原劑放進煙氣內，利用化學反應來產生氮氣與水，溫度會達到350℃足有，脫硝率最高可達90%左右;SNCR煙氣脫硝技術。該技術的反應器為爐膛，當爐膛溫度達到850℃～1100℃，脫硝還原劑所分解出的NH3與爐內產生的NOx產生SNCR化學反應，生成N2，該技術的脫硝效率不高，大約在20%～50%，同時所產生的N2O對臭氧會造成不利影響;SNCR/SCR聯合煙氣脫硝技術。該脫硝技術效率在60%～80%，是前兩種技術的綜合，但是由于系統技術的復雜性，實際應用較少。

3除塵技術的發展

電除塵技術的發展趨勢傾向于采用了旋轉電極的方式，旋轉電極電場中陽極部分采用回轉的陽極板和旋轉的清灰刷。當煙塵達到反電暈厚度時，就會把灰塵徹底清除，不會產生二次煙塵，這種除塵效果好，而且在排放的濃度上也會有所降低的。此外，對于粉塵排放標準較高的火電廠而言，還可增設濕式靜電除塵器，由于煙氣的粉塵顆粒能夠吸附帶電負離子，就可以通過濕式靜電除塵器將積塵進行吸附。

4火電廠鍋爐脫硫脫硝系統優化

4.1脫硫工藝優化

4.1.1方案選擇

利用石灰石粉的投入可以對SO2排放進行控制，CaCO3會分解為CaO與CO2，CaO與SO2會反應生成CaSO3，之后會再次發生固硫反應。也就是說，石灰石反應活性、石灰石粒度、含硫量及鍋爐運行參數等會對脫硫效率造成影響。考慮到濕式石灰石-石膏法在現有場地中無法完成布置，且受到資金等的限制，在本工程中主要采用爐內脫硫+燃燒優化工藝。

4.1.2機械改造

首先將一層高壓力ROFA風系統噴口設置在鍋爐稀相區部位，出口風速為110m/s。共有噴射口數量為12個。利用ROFA風，可保證此層面物料顆粒共同形成旋轉對流。其次要改造原有鍋爐機殼與葉輪，讓當前風機出力增加。然后需要改造鍋爐原有二次噴口與噴射角度，讓二次風功能得到保持。之后要將壓力監測裝置加入到原有二次風噴口擋板控制模式中。接著要對鍋爐石灰石入爐部位進行改變，改為爐后鍋爐返料腿部位，并優化改造石灰石系統的管系。最后要改造石灰石主粉倉及其輸送管路，原主粉倉容量改為400m3，把蝦殼彎頭改造為鑄造耐磨彎，并改造石灰石粉倉的吹掃系統、流化風系統、疏通系統。

4.2脫硝工藝優化

4.2.1方案選擇

該工程采用了SNCR技術進行煙氣脫硝，在采用此方案時，需要做好2項工作：第一，要保證脫硝反應區域溫度處于最佳范圍。在850～1100℃之間，氨水脫硝可以發生最佳反應，經過測試，該工程將集成噴射裝置安裝在旋風分離入口處可以滿足最佳溫度，脫銷率在71%以上。第二，煙氣與氨的混合效果。為確保其混合效果，該工程將使用MobotecCPRC中國公司的爐內高溫觀察鏡，可對還原劑流均勻程度與散布程度隨時觀察。

4.2.2機械改造

該方案主要裝置如表1。

在表3中所有裝置均為新建，在具體機械改造中，先要根據CFD模擬效果，將Rotamix噴射槍豎安裝在爐膛旋風分離器2個入口煙道外側，將壓縮空氣、還原劑、Rotamix風物質安裝在槍上部;然后需要設置氨水溶液儲存系統，儲罐容積是80m3，可以讓2臺爐使用時間達到5d;之后要在機爐集控室安裝脫硝設備控制系統。此外，還要完成氨水貯存間、脫硝控制室的布置工作。計算鍋爐SNCR煙氣脫硝系統物料，還原劑主要為氨水，其純度為20%，脫硝效率約為71%，氨逃逸為10×10-6，日耗NH3為12.85t，年耗NH3為3212t。

4.3結果分析

在該火電廠脫硫脫硝系統中，經過機械改造及新增設備等多種措施，發現利用HybridROFA后，其氮氧濃度明顯降低，低于300mg/Nm3，利用SNCR脫硝技術，可以處理煙氣中氮氧化物，其總體脫硝效率在76%以上，脫硫脫硝效果良好。同時，也因為氨逃逸量小于10×10-6，整體系統不會對環境造成太大影響，同時NOx的減排量可以達到732t，能減少火電廠的年排污費。

5結語

要想根本上解決因煤炭燃燒所導致的環境污染問題，就必須要加強對脫硫、脫銷等技術的應用力度，以促使火力發電廠夠適應于社會經濟發展轉型的新需要。

參考文獻

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