脱硫脱硝技术在热电厂的应用分析

何华峰

摘要：脱硫脱硝技术是当前化工企业正在大力推广的重要技术，同时，对其进行科学而系统地设计是极为重要的，本文通过脱硫脱硝的相关工艺进行性分析，对热电厂脱硫脱硝工艺系统的远离进行了探究。

关键词：脱硫脱硝技术；热电厂；应用分析

1 热电厂发展现状

在发电的同时，还利用汽轮机的抽汽或排汽为用户供热的火电厂。一般发电厂都采用凝汽式机组，只生产电能向用户供电。工业生产和人们生活用热则由特设的工业锅炉及采暖锅炉房单独供应。这种能量生产方式称为热、电分产。在热电厂中则采用供热式机组，除了供应电能以外，同时还利用作过功（即发了电）的汽轮机抽汽或排汽来满足生产和生活上所需热量。这种能量生产方式称为热电联产。这种电厂中只有抽汽供热部分才是热电联产，而凝汽发电部分则不是。可见抽汽式供热机组实质上是背压式供热机组和凝汽式发电机组的组合。煤中的可燃性硫经在锅炉中高温燃烧，大部分氧化为二氧化硫，其中只有0.5～5%再氧化为三氧化硫。在大气中二氧化硫氧化成三氧化硫的速度非常缓慢，但在相对湿度较大、有颗粒物存在时，可发生催化氧化反应。此外，在太阳光紫外线照射并有氧化氮存在时，可发生光化学反应而生成三氧化硫和硫酸酸雾，这些气体对人体和动、植物均非常有害。大气中二氧化硫是造成酸雨的主要原因。火电厂排放的氧化氮中主要是一氧化氮，占氧化氮总浓度的90%以上。一氧化氮生成速度随燃烧温度升高而增大。

2 热电厂废气脱硫脱硝的处理工艺

石灰在许多废气污染控制应用中起着关键作用，石灰用于从烟道气中除去酸性气体，特别是二氧化硫（SO2）和二氧化氮（NO2）。石灰基技术也正在被评估用于去除汞。石灰比石灰石更具反应性，需要较少的资本设备。使用石灰洗涤器的SO2去除效率在发电厂中为95%至99%。在城市废物到能源工厂使用石灰的HCl去除效率为95%至99%。清洁发电站煤燃烧废气的主要方法有两种：干式洗涤和湿式洗涤，两种方式都使用石灰。干洗也用于城市废物能源厂和其他工业设施，主要用于盐酸盐控制。

2.1 干式脱硫脱硝脱硝

在干式脫硫脱硝中，将石灰直接注入废气中以除去SO2和HCl。有两种主要的方法，干式注射系统将干燥熟石灰注入烟道，喷雾干燥器将雾化的石灰浆注入单独的容器中。喷雾干燥器通常形成为筒仓，具有圆柱形顶部和锥形底部，热废气流入顶部。石灰浆通过雾化器喷射到靠近顶部的气缸中，吸收SO2和HCl。石灰浆中的水然后被热气体蒸发，洗涤的烟道气从圆柱形部分的底部流过水平管道。干燥的未反应的石灰及其反应产物的一部分落到锥体的底部并被除去。然后，烟道气流到颗粒控制装置以除去剩余的石灰和反应产物。干式注射和喷雾干燥器均可产生干燥的最终产品，收集在颗粒控制装置中。在发电厂，干洗主要用于低硫燃料。在城市废物处理厂，干洗可用于除去SO2和HCl。在其他工业设施中使用干洗来控制HCl，干洗方法近年来得到改善，具有优异的去除效率。

2.2 石灰石效用评价

废气脱硫脱硝（FGD）系统的百分之九十以上使用石灰或石灰石。这一趋势有可能继续进入联合国授权的燃煤电厂二氧化硫减排阶段。报告介绍了相对于试剂成本，辅助电力成本，煤硫含量，调度，资本成本和副产品生产（石膏和SO3气溶胶缓释化学品）的干法石灰石和石灰基工艺的竞争地位。石灰石/石膏湿法烟气脱硫脱硝系统模型需要进行改进，开发吸收段和氧化段的工艺模型，并结合到湿法脱硫脱硝积分模型中。吸收段模型中包括浆液滴运动子模型，SO2吸收，石灰石溶解和石膏结晶，氧化段模型由平衡理论研究。我国电厂锅炉的运行模式与其他国家的锅炉运行模式不一样，因为煤炭质量不均和锅炉不稳定。操作模式的差异导致了湿法脱硫脱硝系统工艺参数的变化。通过分析液气比，入口烟气的SO2浓度，可以看出不同喷淋水平的组合模式对脱硫脱硝效率的影响。需要加快石灰石的溶解速率，提升操作温度与速度，使其可以在较短的时间内充分反应。

2.3 去除HCl和Hg

HCl去除因为石灰也容易与其他酸性气体如HCl反应，石灰洗涤用于控制市政和工业设施的HCl。例如，在城市废物能源厂，干石灰洗涤用于控制排放量占总产能的70%（截至2008年）。使用石灰的HCl去除效率为95%至99%。例如，在二级铝厂，EPA认为石灰洗涤是HCl最大可实现的控制技术。EPA测试表明，除去效率大于99%。在我国正在评估用于控制汞排放的不同方法，正在评估的一种控制技术将熟石灰与活性炭结合起来。这种产品由95-97%的石灰和3-5%的活性炭组成，其他钙基吸附剂也被评估为合并SO2和汞去除的成本效益替代品。

3 控制设备分析

脱硫脱硝控制系统（PCS）有时称为工业控制系统（ICS），是生产线上可以进行监控和数据采集（SCADA）、可编程逻辑控制器（PLC）或分布式控制系统（DCS）的设备，可以收集和传输在制造脱硫过程中获得的数据。PCS可以是相对简单的项目，其可以具有接收输入的传感器（通常称为主换能器），处理输入的控制器以及处理输出的接收器。更复杂的PCS设备本身可以是机器人，并执行许多任务。PCS设备可以通过称为制造执行系统（MES）的中间件软件与公司的企业资源规划（ERP）应用程序进行通信。

脱硫脱硝控制系统主要包括被控脱硫过程（或对象）、用于生产脱硫过程参数检测的检测与变送仪表、控制器、执行机构、报警、保护和连锁等其他部件。其中，重点在于传感器。0级包含现场设备，例如流量和温度传感器以及最终控制元件，例如控制阀。1级包含工业化输入/输出（I / O）模块及其相关的分布式电子处理器。2级包含监控计算机，其将来自系统上处理器节点的信息整理并提供操作员控制屏幕。3级是生产控制水平，不直接控制脱硫过程，而是关注监控目标。4级是生产调度水平。

4 总结

当代工业生产的关键已由生产效率改为环保技术，而火电厂作为一种生产方式，对于环境尤为重要。很多发展中国家由于脱硫脱硝技术的成本过高而进展缓慢，这种高要求体现在较高的投资量与过久的时间成本上，但是，积极提升脱硫脱硝的工艺水平，才是企业与环境发展的长久之计。

参考文献：

[1]谢国庆.火电厂烟气脱硫脱硝尾液生物处理技术浅析[J].化工设计通讯.2017（03）

[2]刘欢.发电厂脱硫脱硝技术应用分析[J].绿色环保建材.2017（06）endprint