发电厂脱硫脱硝改造中锅炉钢架结构安全性研究

郭中伟

中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司 浙江杭州 310000

火电厂在生产过程中，锅炉燃烧产生的烟气含二氧化硫、氮氧化物和粉尘等污染物，对周边环境和人体健康产生了很大的影响。传统的燃煤电厂脱硫和脱硝技术主要是降低烟气中二氧化硫、氮氧化物含量，虽然燃煤电厂烟气处理在一定程度上取得了很好的效果，但这种脱硫和脱硝技术的处理量大且工艺相对复杂，造成成本高，管理难度较大，不仅增加了燃煤电厂的运行成本，也增加了员工的工作量。

1 燃煤脱硝技术概述

煤炭是一种易燃的矿物成分，是中国工业生产和正常开采的重要燃料油。在剧烈燃烧的过程中，它将产生更多的氮氧化物。形成三种主要方法：一是快速的氮氧化反应。煤中的烃正离子基团在高温环境中与周围空气中的气态氮反应形成氮氧化过程。二是热氮氧化过程，它将在煤炭燃烧期间产生大量热量。促进氮气和氧气在清洁空气中产生氮氧化物的不同反应；三是制造燃料氮氧化物。当上述三种不同形式的氮氧化反应物相互分离时，通过将有害气体直接转化为液态物质和液态元素，可以大大减少有害气体物质的逐渐形成[1]。这些技术的应用可以大大减少煤炭中的污染物，从而达到保护自身环境的最终目的。

项目特点：改造范围一般包括脱硫、脱硝、除尘器、燃烧器、省煤器灰斗、空预器等。

此类改造项目存在以下问题：一般工期紧，场地限制较多，而且原锅炉图纸无电子版，即使有蓝图可能也不全。

2 发电厂脱硫脱硝改造中锅炉钢架结构的安全性

2.1 氯酸氧化

该方法主要适用于完全氧化的二氧化硫和氮氧化物。通过喷洒氯酸、强氧化剂进行脱硫脱硝。首先，将大量的氯酸氧化溶剂注入烟气脱硫脱硝装置中，氯酸可以将烟气中的二氧化硫和氮氧化物组分完全转化，从而净化烟气中的硫和硝酸盐物质。此外，该方法的最大优点是硫酸和硝酸盐的组分可以在同一设备中同时进行。此外，硫和硝酸盐的去除率更高，因为该过程分两个步骤进行，即碱性吸收装置和氧化吸收装置。同时，该技术适用于去除氧化剂组合物，其可以除去烟道气中的有害的金属元素和痕量元素。此外，在氯酸氧化技术的处理过程中，所用的氧化还原技术不含任何其他化学成分，可避免催化剂中毒情况的发生。同时，氧化剂也可以将活性成分保留在物质中。

2.2 半干法烟气脱硫脱硝技术

一般来说，半干法烟气脱硫脱硝技术与干法烟气脱硫脱硝技术类似，也可以分为两种方式。第一是炉内喷钙增湿活化法。该方法主要是在利用半干法烟气脱硫脱硝技术时，添加活化反应器，借助喷水增湿器，实现对电厂锅炉烟气中废硫和废硝的去除。同时，该方法也能够在一定程度上节约脱硫脱硝的成本。第二是旋转喷雾干燥法。该方法在应用时主要采用的物质是吸收剂，在使用吸收剂的基础上，提高烟气与吸收剂液雾化的反应能力，由此提高电厂锅炉脱硫脱硝率。所以，能够看出半干法烟气脱硫脱硝技术，作为电厂锅炉脱硫脱硝及烟气除尘的关键技术之一，加强对该技术的应用是尤为必要的。

2.3 辐射技术

高能辐射法就是通过对烟气中有害物质进行辐射进行脱硫脱硝。高能辐射方法一般分为电子辐照法和脉冲电晕等离子体法。电子辐照法是指高能电子产生等离子体的工艺，是去除工业烟气中NOX 的有效方法之一，等离子将这些有害物质氧化成气态化合物，如烟雾。超氧化后，有害物质与外部水蒸气反应形成雾化硝酸。同时，在硫酸与硝酸铵、硫酸铵和硝酸铵发生化学反应后，产生了喷雾氨及其他物质。经过烟气净化后，高能辐射的应用更加方便，成本更低，已广泛应用于燃煤电厂。该脱硫脱硝工艺的脱硫率可达90% 以上，脱硝率可达20%。同时，该技术在生产过程中不产生废水和二次污染，这是现阶段使用最广泛的脱硫和脱硝技术。脉冲电晕等离子体技术主要采用脉冲大电流对烟气进行脱硫脱硝。然而，由于高能量消耗和与电子照射方法的反应机理相同，通常不使用该方法[2]。

2.4 布袋除尘器

湿式电袋集尘器将有毒烟雾中的小颗粒收集到集尘器的后表面，以产生当前的下溢状态。通过更合理的洗涤方法，可以及时收集灰斗中的灰尘，两种技术之间存在差异，浓烟之间也存在差异。干燥静电旋风分离器的温度和湿度很高，但是，室内温度很高。湿式静电袋式除尘器的湿度非常高，会形成许多液滴。根据不同类型的有机过程，湿式静电旋风分离器的阴极板将配备水分配系统的功能，细小的水蒸气将被喷入反电极中。细小的白雾在电场中被雾化到电极上，电场起作用，使细小的水气与大的金属尘埃颗粒粘在一起，使加湿的小颗粒最终凝结，最终电场可以发挥作用在收集金属小尘粒方面起着推动作用，在集尘器中，水雾将在其表面层上形成高质量的水膜。水膜会将收集到的灰尘洗净到烟灰桶中，并将灰尘从身体排出。

2.5 以上各工艺改造过程中遇到的问题

改造项目的原有设备一般比较老旧，且运行多年。常出现施工图与现场实际情况不一致之处，设计变更较多。这就需要设计阶段，设计人员需要伸入现场获取准确详细资料，避免出现改造图纸与现场不匹配的情况。另外，现场钢结构等都有一定程度的腐蚀，当在原有锅炉结构梁等构件上增加荷载时强度稳定等应留足余量，在局部加强或增加支撑过程中避免形成薄弱部位，产生过大的应力集中。必要时尚应校核原锅炉结构基础是否满足新的工况下的要求。

3 结语

本文对发电厂脱硫脱硝改造中锅炉钢架结构安全性进行研究，认为在改造后，钢架结构的承载能力、抗震性能并未出现显著的变化[3]。但受到研究方法的限制，锅炉本身的刚度对于地震荷载的承担作用被忽视，因此最终得出的安全性结论相对理想。在改造施工过程中，应重点考虑锅炉刚度，并对钢架结构中已经出现破损的位置进行修复。提升结构稳定性，确保发电厂锅炉运行安全。