鍋爐脫硫脫硝及煙氣除塵技術(shù)研究

摘要：科學(xué)、合理、高質(zhì)量的鍋爐脫硫脫硝和煙塵處理技術(shù)，可有效保證燃煤發(fā)電企業(yè)的綠色生產(chǎn)。通過對鍋爐脫硫脫硝及煙氣除塵技術(shù)的研究，揭示鍋爐脫硫脫硝及煙氣除塵技術(shù)的特點(diǎn)和實(shí)現(xiàn)意義，提出鍋爐脫硫脫硝及煙氣除塵技術(shù)的適用途徑，以期為鍋爐脫硫脫硝及煙氣除塵技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用提供參考。

關(guān)鍵詞：鍋爐；脫硫脫硝；煙氣除塵

在綠色發(fā)展的大環(huán)境下，為使我國綠色生態(tài)事業(yè)能夠持續(xù)穩(wěn)定地發(fā)展，燃煤發(fā)電企業(yè)積極進(jìn)行鍋爐綠色技術(shù)創(chuàng)新、降低環(huán)境污染，保障企業(yè)綠色生產(chǎn)。在此背景下，本文結(jié)合實(shí)際操作條件，進(jìn)行鍋爐脫硫脫硝及煙氣除塵技術(shù)分析，進(jìn)一步提升燃煤發(fā)電企業(yè)鍋爐煙氣除塵技術(shù)水平，保證綠色理念在燃煤發(fā)電企業(yè)中得到貫徹落實(shí)。

1 鍋爐脫硫脫硝及煙氣除塵技術(shù)實(shí)現(xiàn)意義

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展，用電需求量不斷增加，燃煤電廠鍋爐的生產(chǎn)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(fā)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(shù)，在滿足碳煙排放標(biāo)準(zhǔn)后才將煙氣排入大氣層，既能減少燃煤發(fā)電企業(yè)對鍋爐煙氣的降解，又能緩解環(huán)境污染及對周邊居民造成的危害。同時(shí)，采用鍋爐脫硫脫硝及煙氣除塵技術(shù)后，還能從生產(chǎn)流程、生產(chǎn)體系等方面實(shí)現(xiàn)對電力資源的整體優(yōu)化[1]。

2 鍋爐脫硫脫硝及煙氣除塵技術(shù)的特點(diǎn)和現(xiàn)狀

2.1 技術(shù)特點(diǎn)

目前，各行各業(yè)都十分關(guān)注鍋爐脫硫脫硝及煙氣除塵技術(shù)，并將其逐漸投入到工業(yè)實(shí)踐中去。由于鍋爐脫硫脫硝及煙氣除塵技術(shù)具有操作簡單、使用方便、全流程自動(dòng)控制等優(yōu)點(diǎn)，大大減輕了對工人技能和人數(shù)的需求。為了確保技術(shù)的有效性和科學(xué)性，必須對 pH、溫度等有關(guān)因素進(jìn)行測定。采用脫硫脫硝及煙氣除塵技術(shù)，不僅可以降低鍋爐建設(shè)和人工費(fèi)用，還能體現(xiàn)出工程的實(shí)用性，如適合電站的鍋爐設(shè)備，在運(yùn)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(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

大力發(fā)展鍋爐脫硫脫硝及煙氣除塵等新技術(shù)，可從根本上治理環(huán)境問題。目前，鍋爐脫硫脫硝及煙氣除塵技術(shù)以其特有的優(yōu)勢在燃煤電廠中得到了廣泛的應(yīng)用。但與此同時(shí)，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)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(dāng)前的節(jié)能減排及可持續(xù)發(fā)展要求，又增加了污染物排放，使得我國的環(huán)境污染加劇，造成了嚴(yán)重的生態(tài)危機(jī)。因此，有關(guān)單位需根據(jù)自身的具體狀況，不斷完善鍋爐脫硫脫硝及煙氣除塵技術(shù)，使這項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用更加科學(xué)和有效[3]。

在國家環(huán)保政策和公眾環(huán)保意識日益增強(qiáng)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(shù)來處理企業(yè)生產(chǎn)造成的空氣污染。通過調(diào)研可以看出，鍋爐脫硫脫硝及煙氣除塵技術(shù)在燃煤機(jī)組上的使用已經(jīng)有了一定成效，一些地區(qū)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(shù)，由于吸附塔有液柱塔、包裝塔、泡罩塔、噴淋塔等型式，因此應(yīng)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(shí)產(chǎn)生的不同效果。從實(shí)際效果來看，采用液柱塔進(jìn)行鍋爐脫硫脫硝是比較理想的。而選擇性催化還原技術(shù)（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(xiàng)非常重要的技術(shù)，因而在實(shí)踐中需要設(shè)計(jì)并調(diào)試系統(tǒng)，使其具備良好的脫硫脫硝性能。還可在此基礎(chǔ)上，借鑒國內(nèi)外的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)結(jié)合我國現(xiàn)有的研究基礎(chǔ)，使鍋爐脫硫脫硝及煙氣除塵技術(shù)取得更大的進(jìn)步。

3 鍋爐脫硫脫硝及煙氣除塵技術(shù)分析

由于鍋爐在燃燒煤炭發(fā)電的過程中會(huì)排放硫和硝酸鹽等污染物，如不能對這些污染物進(jìn)行有效的凈化處理，勢必會(huì)給當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境帶來極大危害，并且?guī)聿豢晒懒康慕?jīng)濟(jì)損失。因此，要實(shí)現(xiàn)工業(yè)、資源、環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展，就需要對鍋爐燃燒煤炭發(fā)電過程中產(chǎn)生的硫和硝酸鹽等污染物進(jìn)行治理。對此，相關(guān)部門也采取了相應(yīng)的措施，在對硫和硝酸鹽等污染物進(jìn)行嚴(yán)格的控制與監(jiān)控方面，取得了很好的效果。

3.1 脫硫技術(shù)

3.1.1 干法煙氣脫硫技術(shù)

干法煙氣脫硫技術(shù)是指在干燥條件下對鍋爐燃燒煤炭產(chǎn)生的煙氣進(jìn)行脫硫，保證煙氣中的硫能夠被煙氣中的化學(xué)物質(zhì)吸收。一般的化學(xué)吸收劑多為微粒狀或粉狀，經(jīng)特殊工藝處理后，成品為干燥粉末，不產(chǎn)生廢氣、廢水。干法脫硫技術(shù)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(shí)間，從而達(dá)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(tài)氮肥料，使總利用率最大化[4]。

3.1.2 半干法煙氣脫硫技術(shù)

半干法煙氣脫硫技術(shù)是通過濕熱蒸發(fā)的方式，將鍋爐燃燒煤炭產(chǎn)生的氣態(tài)、液態(tài)、固態(tài)3 種形態(tài)煙氣中的硫去除。半干法煙氣脫硫技術(shù)中常用的是旋轉(zhuǎn)噴霧干燥技術(shù)，其可通過吸附劑與廢氣進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，大大改善脫硫效率，從而達(dá)到減少脫硫成本的目的。

3.1.3 濕法煙氣脫硫技術(shù)

與干法脫硫技術(shù)、半干法煙氣脫硫技術(shù)相比，濕法煙氣脫硫技術(shù)在我國應(yīng)用較多，且應(yīng)用前景良好。濕法煙氣脫硫技術(shù)以化學(xué)吸收劑為主，現(xiàn)有化學(xué)吸收劑脫硫、石灰石－石膏濕法技術(shù)2 大類。其中，化學(xué)吸收劑脫硫?qū)﹀仩tSO2 的吸收效果明顯，采用該技術(shù)時(shí)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(zhì)作為吸收劑；石灰石- 石膏濕法技術(shù)可使含硫廢水的脫除效率達(dá)到90%，并可進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)廢水的二次回收。因此，采用濕法煙氣脫硫技術(shù)既能有效地提高廢硫的資源化利用，又能減輕其對生態(tài)環(huán)境的不利影響，目前該技術(shù)已在多個(gè)鍋爐的脫硫裝置上進(jìn)行了試驗(yàn)，獲得了良好的效果。

3.2 脫硝技術(shù)

脫硝技術(shù)主要有干式脫硝技術(shù)和濕式脫硝技術(shù)2 種。從理論上講，干式脫硝技術(shù)和濕式脫硝技術(shù)原理與濕法脫硫技術(shù)基本相同。通過實(shí)踐應(yīng)用發(fā)現(xiàn)，干式脫硝技術(shù)效果有限、運(yùn)行成本高，總體上受到限制；濕法脫硫技術(shù)能有效地對廢渣進(jìn)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(shù)

對不同的鍋爐采用煙氣除塵技術(shù)，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(shí)，應(yīng)把除塵效率與空氣品質(zhì)作為重要的觀測指標(biāo)，廣泛應(yīng)用多級靜電除塵器和靜電除塵器；對鍋爐使用過程中產(chǎn)生的煙氣除塵，可使用多管單元復(fù)合除塵技術(shù)和多管除塵器。采用煙氣除塵技術(shù)不僅可使鍋爐燃燒煤炭發(fā)電過程中產(chǎn)生的煙氣達(dá)到環(huán)保排放要求，還可減少燃煤發(fā)電企業(yè)的資金開支，取得更好的經(jīng)濟(jì)效益[6]。

3.3.1 靜電除塵技術(shù)

靜電除塵作為一種非常普遍的除塵技術(shù)，一般采用靜電除塵器來清除粉塵。采用靜電除塵技術(shù)進(jìn)行鍋爐煙氣除塵，不僅能使除塵效果最大化，還能對煙氣進(jìn)行處理，減少粉塵生成。靜電除塵技術(shù)在實(shí)踐中不受環(huán)境因素的干擾，具有較高的實(shí)用價(jià)值。但為了保證靜電除塵技術(shù)的安全和優(yōu)質(zhì)，在應(yīng)用時(shí)需消除溫度對除塵器的影響。此外，靜電除塵技術(shù)所需能源相對較低，且經(jīng)過長期的高負(fù)載運(yùn)行，工藝技術(shù)設(shè)施損耗較低，能夠滿足高負(fù)載鍋爐的全年運(yùn)行要求。需要注意的是，由于靜電除塵器裝置結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，且設(shè)置較為專業(yè)化，因此需對其進(jìn)行日常的維護(hù)和保養(yǎng)，以確保靜電除塵技術(shù)發(fā)揮最大的作用。

3.3.2 旋轉(zhuǎn)電機(jī)除塵技術(shù)

采用旋轉(zhuǎn)電機(jī)除塵技術(shù)，將裝置內(nèi)正、負(fù)2 個(gè)區(qū)域的電場進(jìn)行劃分，并在2 個(gè)電極之間各設(shè)1 個(gè)旋轉(zhuǎn)的除塵裝置，不僅能對爐膛內(nèi)積存的粉塵進(jìn)行清理，消除積灰區(qū)域，保證鍋爐內(nèi)的清潔，還能極大地提高鍋爐的運(yùn)行效能。為了確保鍋爐在正常工作時(shí)的穩(wěn)定運(yùn)行，對采用旋轉(zhuǎn)電機(jī)除塵技術(shù)進(jìn)行鍋爐煙氣除塵時(shí)的除塵設(shè)備的集塵能力提出了更高要求，因而許多燃煤發(fā)電企業(yè)采用了旋轉(zhuǎn)電機(jī)的除塵技術(shù)，并與旋轉(zhuǎn)的清灰刷相結(jié)合，來去除鍋爐煙氣粉塵，防止積塵對鍋爐設(shè)備造成的不良影響。另外，采用旋轉(zhuǎn)電機(jī)除塵技術(shù)，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(shù)

布袋除塵技術(shù)能通過過濾裝置從粉塵中分離出危險(xiǎn)的固體和氣體，并收集粉塵。布袋除塵技術(shù)使用的布袋由特殊材料制成，除塵筒內(nèi)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(nèi)設(shè)置小孔來阻止粉塵的進(jìn)入。因此，在采用布袋除塵技術(shù)的過程中，需保證布袋的材質(zhì)可承受較高溫度，同時(shí)需經(jīng)常對過濾嘴進(jìn)行清洗，從而提高布袋的使用壽命，降低燃煤發(fā)電企業(yè)采用布袋除塵技術(shù)對鍋爐煙氣進(jìn)行除塵的費(fèi)用。

4 實(shí)際應(yīng)用與效果分析

4.1 某燃煤發(fā)電企業(yè)基本情況

為更好地貫徹節(jié)能減排的環(huán)保思想，某燃煤發(fā)電企業(yè)（簡稱“案例企業(yè)”）在鍋爐脫硫脫硝及煙氣除塵技術(shù)尚未投入使用前，進(jìn)行了選擇性催化還原工藝研究，對鍋爐進(jìn)行了大量的革新，同時(shí)根據(jù)企業(yè)實(shí)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(shù)和相關(guān)設(shè)備進(jìn)行了改造。

4.2 鍋爐脫硫脫硝及煙氣除塵技術(shù)改造與優(yōu)化

4.2.1 脫硫技術(shù)改造

案例企業(yè)根據(jù)自身的具體情況，對鍋爐脫硫技術(shù)進(jìn)行了改造，將鍋爐出煙質(zhì)量濃度控制在35 mg/m3 以下，脫硫效率達(dá)到99.1%。該企業(yè)現(xiàn)有的脫硫技術(shù)包括單塔雙循環(huán)技術(shù)、雙塔雙循環(huán)技術(shù)2 種，基于在應(yīng)用之前所做的技術(shù)與經(jīng)濟(jì)對比，認(rèn)為在使用這2 種技術(shù)時(shí)所遇到的阻力并無顯著差別。但采用雙塔雙循環(huán)技術(shù)，一是可將原有的吸收塔作為一級塔，并以此為依據(jù)進(jìn)行二級塔的施工；二是在原有的吸收塔出料口處增設(shè)臨時(shí)的煙囪，大大減少了停爐的時(shí)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(shè)1 座新的吸收塔；五是在二級塔中安裝1 臺(tái)氧化鼓，用于處理污泥池的氧化作業(yè)。因此，雙塔雙循環(huán)技術(shù)具有停機(jī)時(shí)間短、可靠性高等特點(diǎn)，在目前的鍋爐煙氣脫硫改造中使用較多。

4.2.2 脫硝技術(shù)改造

在對鍋爐脫硝技術(shù)進(jìn)行改造之前，案例企業(yè)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(shù)的運(yùn)行效果進(jìn)一步提高至87.5%，故對企業(yè)原有的鍋爐脫硝裝置進(jìn)行了改造，并根據(jù)鍋爐脫硝裝置的實(shí)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(shù)改造方法為提高 SCR 反應(yīng)器的區(qū)域；提高催化劑的安裝高度，當(dāng)催化劑到達(dá)其使用期限時(shí)，應(yīng)予以替換，并保證在其后的3 年內(nèi)進(jìn)行1 次替換，同時(shí)增加煙氣在設(shè)備內(nèi)的存留時(shí)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(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整；對氨水的稀釋噴油系統(tǒng)進(jìn)行改造，使其能夠更精準(zhǔn)地控制噴出量；對尿素水解系統(tǒng)進(jìn)行改造，使合成氨的產(chǎn)出率達(dá)到165 kg/h；將整個(gè)系統(tǒng)的氨空混合器全部換掉，并在反應(yīng)器下部增設(shè)1 根冷氣加熱管；優(yōu)化還原劑的配制、貯存工藝；在省煤器進(jìn)口增設(shè)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(shù)優(yōu)化

針對當(dāng)前鍋爐煙氣除塵過程中存在的問題，以及現(xiàn)有裝置無法有效處理微細(xì)顆粒物，導(dǎo)致鍋爐煙氣排放濃度難以達(dá)到超低排放標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)狀。案例企業(yè)綜合考慮了技術(shù)可行性、經(jīng)濟(jì)性和場地情況等因素，進(jìn)行了由靜電捕集向凝結(jié)捕集轉(zhuǎn)化，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了對整個(gè)鍋爐煙氣除塵工藝的優(yōu)化。

4.3 改造后的鍋爐脫硫脫硝及煙氣除塵技術(shù)應(yīng)用效果

對鍋爐脫硫脫硝及煙氣除塵技術(shù)進(jìn)行改造且正式投產(chǎn)后，案例企業(yè)燃煤機(jī)組污染物排放量大幅下降。經(jīng)實(shí)際檢修后，不但鍋爐尾氣已達(dá)超低排放標(biāo)準(zhǔn)，而且使得鍋爐污染物排放量降低，以及進(jìn)一步降低了單位排放量，既節(jié)能減排又為企業(yè)節(jié)約了生產(chǎn)成本。因此，對鍋爐脫硫除塵系統(tǒng)進(jìn)行改造，可使其在生產(chǎn)過程中發(fā)揮更大的作用。

5 結(jié)束語

綜上所述，開展鍋爐脫硫脫硝及煙氣除塵等技術(shù)研究，并結(jié)合燃煤發(fā)電企業(yè)實(shí)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(dāng)前燃煤發(fā)電企業(yè)綠色生產(chǎn)的有力舉措。

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作者簡介

劉鵬飛（1987—），男，漢族，山東菏澤人，工程師，大學(xué)本科，研究方向?yàn)榇髿猸h(huán)境污染治理和環(huán)保工程。

李萍（1987—），女，漢族，山東濟(jì)南人，工程師，大學(xué)本科，研究方向?yàn)榇髿猸h(huán)境污染治理和環(huán)保工程。

加工編輯：馮為為

收稿日期：2024-04-25