火力电厂锅炉脱硫脱硝及烟气除尘的技术研究

刘甲豪

国电物流有限公司 北京 100055

1 引言

我国一直以来的都是一个煤炭大国，燃煤发电也一直以来是我国主要的发电形式，尤其是在目前我国社会用电负荷在不断增加的同时，也表现出燃煤发电量的同步增长。但是由于以燃煤发电为主的火电厂，在满足人们用电需求而加大生产规模的同时，也表现出煤炭资源消耗量的增加以及环境污染物排放量的增加。面对目前日益加剧的环境污染以及威胁人们身体健康等问题，人们也针对火电厂运行中容易排放的SO2和NOX等工业污染物质，为了满足我国的可持续发展战略要求，需要加大对火电厂锅炉中应用的脱硫脱硝以及烟气除尘技术的研究和应用。

2 火电厂锅炉脱硫脱硝技术

2.1 火电厂锅炉脱硫技术 目前火电厂中常用的脱硫技术主要有石灰石粉法石灰石－石膏法、烟道流化床脱硫、炉内脱硫＋燃烧优化等技术方法。其中的烟道流化床脱硫技术在设计应用中需要有较大的空间，而且需要花费较多的资金和工程量来进行改造，而其中应用比较广泛且技术较为成熟的就是石灰石－石膏法。目前按照吸收塔的不同类型也可以分为不同的脱硫方法，常用的吸收塔则主要有喷淋吸收塔、液柱塔以及填料塔等类型。其中应用比较广泛的就是喷淋吸收塔脱硫技术，此技术所应用的吸收塔在运行中的炉膛烟气是按照从上到下的顺序运动，其形状为喇叭状，或者是通过其他的角度来向下喷射，这样起到对烟气充分吸收的作用。而其中的液柱塔则在脱硫时采用的是烟气、液和气相融合的方法，表现出比较高的脱硝效率，但是也会增加烟气阻力而影响脱硫效果。最后就是针对填料塔来说，在其运行中主要应用的填料为内部固体填料，主要通过从填料层表层向其中流入浆液的方式来确保填料与炉膛内的烟气进行融合，这样才可以发挥脱硫的作用。但是此方法的实际应用中容易出现堵塞的问题。

2.2 火电厂锅炉脱硝技术 目前在火电厂中比较常用的脱硝技术主要有SCR烟气脱硝以及低氮脱硝的技术，这两种脱硝技术的应用都可以确保煤炭在锅炉中的充分燃烧，同时提升锅炉内部的压力。在前一种技术的应用中，需要将还原剂加入到烟气中，在此还原剂与烟气发生化学反应之后会产生水和氮气等产物，表现出脱硝率可以达到90%以上的效果，所发生的化学反应如下：

在上述脱硝技术的应用中，主要是在炉膛内发生上述反应，而且在炉膛内加入脱硝还原剂之后会将分解出的NH3与炉膛中燃烧产生的NOX等发生反应而生成N2，上述方法的脱硝效果主要受到所用还原剂的类型和品种以及反应温度等因素的影响。

3 火电厂锅炉除尘技术

目前在火电厂的锅炉生产阶段所应用的除尘技术都表现出比较稳定以及具有较高除尘效率的特点，而在目前先进的锅炉除尘技术的发展中，也主要想旋转电极形式的除尘技术方向发展。此种技术在实际应用中，所应用的旋转电极阳极部分主要由旋转清灰刷、回转阳极板等组成，如果此部分在实际应用中出现灰尘不断积累的现象，在达到一定厚度之后就需要进行彻底的清除，避免发生二次烟尘的问题而影响锅炉的除尘效果。而在此技术的实际应用中，如果表现出具有较高粉尘排放标准的要求，则需要在应用上述技术的同时要配合湿式静电除尘设备来应用。这主要是此种除尘设备在实际应用中可以有效防止二次灰尘的发生，而且还具有较高的除尘效率，通常在70%以上。针对目前上述除尘技术应用中与脱硫脱硝技术的搭配应用中存在的局限性的问题，可以将烟气脱硝技术等与煤炭燃烧技术进行结合来形成一体化的作用模式，或者也可以将脱硫技术与除尘技术进行结合，实现除尘效率的提升。比如可以在使用干式旋转电极除尘器进行除尘之后再开展脱硫工作，然后再使用湿式除尘器来避免二次烟尘问题，在增加热量的同时还可以实现热量的回收。

4 火电厂锅炉脱硫脱硝系统优化

以某火电厂为例对其锅炉脱硫脱硝技术的实际应用以及系统优化方式进行研究。在此火电厂中主要采用的脱硫方式就是在锅炉中投入石灰石粉的方式。但是此种方式的应用中会由于石灰石粉中的CaCO3分解为Ca O并与SO2发生反应而生成CaSO3，这就会导致再次发生固硫反应。在上述脱硫技术的应用中，影响其脱硫效率的主要因素主要有石灰石反应活性、石灰石粒度、含硫量、锅炉运行参数、入炉煤发热量以及锅炉分离器的工作效率等因素。为了对上述脱硝系统进行优化，由于在此火电厂中难以进行石灰石－石膏法的现场布置，加之受到资金的限制，在此火电厂中决定采用炉内脱硫＋燃烧优化工艺来进行优化改进。

一是在锅炉稀相区部位设置一层高压力ROFA风系统喷口，共12个喷射口，在此ROFA风的作用下就可以保证在此层中的物料颗粒可以形成旋转对流。在上述基础上还要对锅炉机壳与叶轮进行改造，增加风机出力。并且要对锅炉的二次喷口与喷射角度来进行改造，保证二次风功能的有效发挥。还要在二次风喷口挡板控制模式下加入压力监测装置，改变锅炉石灰石的入炉部位，让此部位改到炉后锅炉返料腿的位置。最后就是要对石灰石主粉仓和输送管路进行改造，提高此粉仓容量的同时，使用铸造耐磨弯头来代替虾壳弯头，同时还要对此粉仓中的吹扫、流化风以及疏通系统等进行改造，以及对相应的水冷壁管系、管系支撑结构、平台扶梯等进行机械改造。

此外在本火电厂内还采用SNCR技术来进行烟气脱硝，而且在此技术的应用中需要保证脱硝反应区域的温度在850～1100℃范围之内，而且在旋风分离入口的位置进行集成喷射装置的安装来保证上述温度要求，并确保脱硝率在71%以上。同时还通过炉内高温观察镜的应用来随时观察还原剂流的均匀程度以及散布程度，保证烟气与氨的混合效果。

5 结语

在本文所介绍的火电厂中，在对上述脱硫脱硝系统进行相应的机械改造和优化之后，实现了NOX浓度的显著降低，表现在低于300 mg/Nm3的效果。同时通过SNCR脱硝技术来进行烟气中NOX的处理之后也表现出达到76%以上的脱硝效率的良好效果。同时还能保证氨的逃逸量在规定范围之内，不会对周围环境造成太大危害，还实现了减少732t NOX的排放，实现了火电厂年排污费的大大降低，表现出良好的改造和优化效果。