大型火電廠鍋爐脫硫脫硝及煙氣除塵方案分析

劉金韜 湖南華電常德發電有限公司

如今，火力發電作為我國為人們的生產和生活提供電能的主要發電方式之一，在我國生產建設、生活便利中占有重要的地位[1]。然而，火力發電也嚴重影響著周圍空氣環境，因此，如何在保證火力發電供應足夠能量的同時解決廢氣污染帶來的環境問題是現在社會關注的焦點。經諸多科研人員的探索，最終結合我國現擁有的火力發電廠的能源應用處理方法，對火力發電廠造成的污染進行科學的處理，有效推動我國社會資源使用效率的改善[2]。

一、火電廠鍋爐的脫硫方法

（一）填料塔脫硫

通過與硫元素相關的化學反應原理采用填料塔對有害硫進行脫除是有效的方法之一[3]。在這個處理方法中，首先應根據填料塔的實際情況進行改造，將質地較為堅硬的化學材料補充于填料塔內側表面，填充上述材料是因為該材料能讓化學漿液在填料塔內側表面流淌，填料塔脫硫的核心操作是對化學漿液的間接處理，當填料塔進行脫硫工藝時，填料塔中的廢氣在填料塔中流動時與填料塔中在其內側表面流動的漿液相互結合在一起，進而產生化學反應，最終達成脫硫的作用。在脫硫工藝中，與填料塔相關的環節主要具有操作起來簡便、結構易于掌握的優點，然而，在脫硫過程中填料塔的抗壓能力較弱，因此，有時會產生一系列堵塞問題，對脫硫工藝的開展造成一定影響，也正是這個短板的出現，使該種脫硫工藝未能得到廣泛應用。

（二）協同除塵技術

濕法脫硫裝置在以往的脫硫處理過程中扮演者脫除煙氣中SO2的角色，該裝置能夠在同一時間發揮將煙塵以及其他有害污染物脫除的效果，然而在制定方案和使用過程中未重點關注到脫硫塔的協同除塵作用[4]。如今，噴淋塔形式的脫硫塔被大量應用于燃煤電廠的脫硫工藝中，當煙氣經吸收塔的入口進入后，其運動方向為向上，而漿液自噴嘴中噴出并向吸收塔下部運動，氣液逆流相互接觸，煙氣中存在的SO2產生中和反應被洗滌達到脫除的效果，另外，液滴也將微細粉塵吸收達到去除效果，最終煙氣被有效凈化。一般來講，出口處煙氣中含有的有害粉塵經脫硫裝置處理后主要分為兩部分：（1）吸收塔的吸收區沒有被捕獲到的微小粉塵；（2）煙氣在流經除霧器后，其中所攜帶的液滴中的未處理的石膏以及漿液中的可溶鹽等。因此，針對上述兩部分有害物質，對填料吸收塔及其有關結構進行有針對性地設計與改善，便能達到較高的脫硫率以及高效的除塵效果。

二、火電廠有害廢氣的脫硝

目前為止，最成熟的方法便是SCR技術，將反應器安裝于高塵區，必須要對該部位上飛灰含量的高度密切關注，進而防止飛灰造成催化劑的堵塞，另外需要關注的是飛灰對催化器的防磨損程度[5]。在低塵區安裝反應器時，將換熱器等設備應用于激發催化劑的反應活性。為了便于對SCR故障的檢測和修理，以防機組有所損耗，應當設置有效的SCR旁路。因SCR反應器在使用過程中容易積累灰塵，為了有效避免存在于SCR反應器中的催化劑的作用被破壞，應當配備SCR灰斗，進而對空氣預熱器中的灰分數量進行有效控制。

SCR工藝過程中較為重要的步驟是對還原劑的選擇，該選擇問題對整體的投資和運行成本等問題有密切的關系。通常所使用的還原劑為純氨、尿素以及氨水。純氨的缺點是毒性很大，易燃易爆，應當制定有針對性的安全準則用于確保其安全防火，而其優點是運輸、投資等成本較低。尿素作為一種安全性高的有機化合物，將其用于制氨所需要的過程極為復雜，且制備過程中需要規模較大的場地，投資成本高，并且尿素在儲存過程中易潮解。氨水的安全性較純氨更高，其使用濃度一般為20～30%，但其需要的運輸體積較為龐大，運輸成本較純氨更高，需要頻繁的車輛運輸以及裝卸，進而造成事故發生率和氨水泄露率較高，氨水的大規模運輸和貯存條件需要更全面的安全監督規劃。針對選用合適的還原劑需要各地電廠根據本地的法規進行合理的選擇，并且還需要對其生產成本進行對比，依照自己的實際情況進行詳細的分析，最終選用合理的選擇策略。

三、火電廠的煙氣除塵措施

電除塵技術是目前大部分火電廠常用的除塵手段，電除塵技術通過發展逐漸衍生出其他形式的除塵技術，有助于各個火電廠根據自身電廠實際情況選用合適的方法[6]。在對煙氣除塵方法進行詳細的分析之前，首先應當了解的是電除塵的諸多干擾因素。據悉在電除塵進行的過程中會受到很多因素的影響，除塵進行時的每一個步驟會隨著火力發電使用的燃煤條件的不同而發生變化，例如燃煤的構成、其中含有的易揮發組分等都會對除塵效果產生較大的影響。另外，除塵過程中所設定的溫度和失度、煙氣中含有的組成成分等都對煙氣造成重大的影響。

（一）靜電除塵技術

在諸多除塵方法中，靜電除塵手段是現如今火電廠中使用最普遍的一種。靜電除塵技術因其優異的功效在除塵過程中表現優異的效果，例如，可以將大量粉塵從煙氣中除去，另外針對煙氣中尺寸小的固體顆粒其去除效果也十分明顯。并且在除塵過程中，靜電除塵的方法對實際工況的要求不高，即使在較高的除塵工況下也能表現出明顯的除塵效果，并且在整個除塵過程中其遭受的除塵阻力相較于其他除塵技術更小[7]。

（二）電袋復合除塵技術

電袋復合除塵技術作為目前很多發電廠為了使燃燒效益更高而采取的吸塵效果顯著的除塵裝置，其同時表現出電除塵和布袋除塵所具有的雙重除塵功效[8]。能夠將電除塵和布袋除塵在除塵過程中表現出的優點結合在一起，并在此基礎上進行拓展。該設別是目前燃煤發電廠上除塵手段發展最好的設備。

電袋復合除塵器在進行除塵工作過程中，會使含塵煙氣優先進入電場區，粉塵在進入電廠區后產生荷電并且大約有80%～90%的粉塵被收集，剩余的10%～20%已經發生荷電的電場沒有收集起來的粉塵會隨著煙氣分布均勻地收入濾袋區，進入濾袋中被過濾后便是整個對煙氣有效凈化的總過程[9]。在實際的除塵過程中，較為重要的操作部分是當粉塵進入電場區時，是判斷電袋復合除塵是否能夠發揮重要作用的主要考查方法[10]。通過電場環境中的電場力作用，將表現為粗糙性較強的尺寸大的固體粉塵顆粒物質收集起來，與此同時，未被收集的尺寸小的微顆粒固體粉塵在穿過電場后也會轉變為帶電荷的粉塵，荷電后的微小粉塵與異性電荷相互吸引結合后形成較大的粉塵團簇，有助于布袋進行過濾，因此，電袋復合除塵器針對尺寸較小的粉塵來說，其除塵功能更為顯著。

（三）濕度調節電力除塵技術

濕度調節電力除塵方法也是一種比較常見的除塵工藝。該技術是具有靜電除塵方法的使用效果的基礎上結合煙塵濕度的大小進行處理的有效手段，采用濕度更高的水分，有效去除鍋爐燃燒后生成的有害煙塵。上述手段主要是利用除塵環境中濕度的上升對靜電情況進行有效調整，能夠根據周圍濕度情況對正在應用的設備進行電力使用頻率的操控，進而有助于大型電廠鍋爐有害煙氣除塵工藝在現實生產應用過程中表現出更好的除塵作用，并且為了推動我國火電廠的電力供應達到綠色化發展提供新穎的技術指導。

四、結語

如今，隨著人們對環境污染問題的重視，火電廠的廢氣處理也應當是順應國家發展的重中之重。廢氣處理情況直接對我國環保事業的發展有直接重大的影響。在當前的狀態下，對火力發電廠的廢氣排放現在的具體狀態和煙氣脫硫脫硝等問題的探究逐漸加強，這都是為了迎合我國可持續發展戰略要求的必經之路。