大型火电厂锅炉脱硫脱硝及烟气除尘方案分析

2021-01-17刘金韬湖南华电常德发电有限公司

环球市场 2021年30期

刘金韬湖南华电常德发电有限公司

如今，火力发电作为我国为人们的生产和生活提供电能的主要发电方式之一，在我国生产建设、生活便利中占有重要的地位[1]。然而，火力发电也严重影响着周围空气环境，因此，如何在保证火力发电供应足够能量的同时解决废气污染带来的环境问题是现在社会关注的焦点。经诸多科研人员的探索，最终结合我国现拥有的火力发电厂的能源应用处理方法，对火力发电厂造成的污染进行科学的处理，有效推动我国社会资源使用效率的改善[2]。

一、火电厂锅炉的脱硫方法

（一）填料塔脱硫

通过与硫元素相关的化学反应原理采用填料塔对有害硫进行脱除是有效的方法之一[3]。在这个处理方法中，首先应根据填料塔的实际情况进行改造，将质地较为坚硬的化学材料补充于填料塔内侧表面，填充上述材料是因为该材料能让化学浆液在填料塔内侧表面流淌，填料塔脱硫的核心操作是对化学浆液的间接处理，当填料塔进行脱硫工艺时，填料塔中的废气在填料塔中流动时与填料塔中在其内侧表面流动的浆液相互结合在一起，进而产生化学反应，最终达成脱硫的作用。在脱硫工艺中，与填料塔相关的环节主要具有操作起来简便、结构易于掌握的优点，然而，在脱硫过程中填料塔的抗压能力较弱，因此，有时会产生一系列堵塞问题，对脱硫工艺的开展造成一定影响，也正是这个短板的出现，使该种脱硫工艺未能得到广泛应用。

（二）协同除尘技术

湿法脱硫装置在以往的脱硫处理过程中扮演者脱除烟气中SO2的角色，该装置能够在同一时间发挥将烟尘以及其他有害污染物脱除的效果，然而在制定方案和使用过程中未重点关注到脱硫塔的协同除尘作用[4]。如今，喷淋塔形式的脱硫塔被大量应用于燃煤电厂的脱硫工艺中，当烟气经吸收塔的入口进入后，其运动方向为向上，而浆液自喷嘴中喷出并向吸收塔下部运动，气液逆流相互接触，烟气中存在的SO2产生中和反应被洗涤达到脱除的效果，另外，液滴也将微细粉尘吸收达到去除效果，最终烟气被有效净化。一般来讲，出口处烟气中含有的有害粉尘经脱硫装置处理后主要分为两部分：（1）吸收塔的吸收区没有被捕获到的微小粉尘；（2）烟气在流经除雾器后，其中所携带的液滴中的未处理的石膏以及浆液中的可溶盐等。因此，针对上述两部分有害物质，对填料吸收塔及其有关结构进行有针对性地设计与改善，便能达到较高的脱硫率以及高效的除尘效果。

二、火电厂有害废气的脱硝

目前为止，最成熟的方法便是SCR技术，将反应器安装于高尘区，必须要对该部位上飞灰含量的高度密切关注，进而防止飞灰造成催化剂的堵塞，另外需要关注的是飞灰对催化器的防磨损程度[5]。在低尘区安装反应器时，将换热器等设备应用于激发催化剂的反应活性。为了便于对SCR故障的检测和修理，以防机组有所损耗，应当设置有效的SCR旁路。因SCR反应器在使用过程中容易积累灰尘，为了有效避免存在于SCR反应器中的催化剂的作用被破坏，应当配备SCR灰斗，进而对空气预热器中的灰分数量进行有效控制。

SCR工艺过程中较为重要的步骤是对还原剂的选择，该选择问题对整体的投资和运行成本等问题有密切的关系。通常所使用的还原剂为纯氨、尿素以及氨水。纯氨的缺点是毒性很大，易燃易爆，应当制定有针对性的安全准则用于确保其安全防火，而其优点是运输、投资等成本较低。尿素作为一种安全性高的有机化合物，将其用于制氨所需要的过程极为复杂，且制备过程中需要规模较大的场地，投资成本高，并且尿素在储存过程中易潮解。氨水的安全性较纯氨更高，其使用浓度一般为20～30%，但其需要的运输体积较为庞大，运输成本较纯氨更高，需要频繁的车辆运输以及装卸，进而造成事故发生率和氨水泄露率较高，氨水的大规模运输和贮存条件需要更全面的安全监督规划。针对选用合适的还原剂需要各地电厂根据本地的法规进行合理的选择，并且还需要对其生产成本进行对比，依照自己的实际情况进行详细的分析，最终选用合理的选择策略。

三、火电厂的烟气除尘措施

电除尘技术是目前大部分火电厂常用的除尘手段，电除尘技术通过发展逐渐衍生出其他形式的除尘技术，有助于各个火电厂根据自身电厂实际情况选用合适的方法[6]。在对烟气除尘方法进行详细的分析之前，首先应当了解的是电除尘的诸多干扰因素。据悉在电除尘进行的过程中会受到很多因素的影响，除尘进行时的每一个步骤会随着火力发电使用的燃煤条件的不同而发生变化，例如燃煤的构成、其中含有的易挥发组分等都会对除尘效果产生较大的影响。另外，除尘过程中所设定的温度和失度、烟气中含有的组成成分等都对烟气造成重大的影响。

（一）静电除尘技术

在诸多除尘方法中，静电除尘手段是现如今火电厂中使用最普遍的一种。静电除尘技术因其优异的功效在除尘过程中表现优异的效果，例如，可以将大量粉尘从烟气中除去，另外针对烟气中尺寸小的固体颗粒其去除效果也十分明显。并且在除尘过程中，静电除尘的方法对实际工况的要求不高，即使在较高的除尘工况下也能表现出明显的除尘效果，并且在整个除尘过程中其遭受的除尘阻力相较于其他除尘技术更小[7]。

（二）电袋复合除尘技术

电袋复合除尘技术作为目前很多发电厂为了使燃烧效益更高而采取的吸尘效果显著的除尘装置，其同时表现出电除尘和布袋除尘所具有的双重除尘功效[8]。能够将电除尘和布袋除尘在除尘过程中表现出的优点结合在一起，并在此基础上进行拓展。该设别是目前燃煤发电厂上除尘手段发展最好的设备。

电袋复合除尘器在进行除尘工作过程中，会使含尘烟气优先进入电场区，粉尘在进入电厂区后产生荷电并且大约有80%～90%的粉尘被收集，剩余的10%～20%已经发生荷电的电场没有收集起来的粉尘会随着烟气分布均匀地收入滤袋区，进入滤袋中被过滤后便是整个对烟气有效净化的总过程[9]。在实际的除尘过程中，较为重要的操作部分是当粉尘进入电场区时，是判断电袋复合除尘是否能够发挥重要作用的主要考查方法[10]。通过电场环境中的电场力作用，将表现为粗糙性较强的尺寸大的固体粉尘颗粒物质收集起来，与此同时，未被收集的尺寸小的微颗粒固体粉尘在穿过电场后也会转变为带电荷的粉尘，荷电后的微小粉尘与异性电荷相互吸引结合后形成较大的粉尘团簇，有助于布袋进行过滤，因此，电袋复合除尘器针对尺寸较小的粉尘来说，其除尘功能更为显著。

（三）湿度调节电力除尘技术

湿度调节电力除尘方法也是一种比较常见的除尘工艺。该技术是具有静电除尘方法的使用效果的基础上结合烟尘湿度的大小进行处理的有效手段，采用湿度更高的水分，有效去除锅炉燃烧后生成的有害烟尘。上述手段主要是利用除尘环境中湿度的上升对静电情况进行有效调整，能够根据周围湿度情况对正在应用的设备进行电力使用频率的操控，进而有助于大型电厂锅炉有害烟气除尘工艺在现实生产应用过程中表现出更好的除尘作用，并且为了推动我国火电厂的电力供应达到绿色化发展提供新颖的技术指导。