火电厂锅炉脱硫脱硝及烟气除尘技术研究

火电厂锅炉脱硫脱硝及烟气除尘技术研究

陈玉新,葛晓光

宁夏枣泉发电有限责任公司 宁夏银川750000

摘要：现阶段，中国社会经济的发展水平不断提升，但同时也面临着较为严重的自然资源紧缺问题。在节能减排环保理念的落实下，中国污染物排放量较大的电厂需要进行改造，同时实施较为完善的电厂锅炉脱硫、脱硝及烟气除尘技术。基于此，本文首先对烟气脱硝技术概述，其次探讨了常见的锅炉脱硫脱硝及烟气除尘技术，最后就锅炉烟气脱硝技术布置方式进行研究，以供参考。

关键词：电厂锅炉；脱硫；脱硝；烟气除尘

引言

随着工业的快速发展以及越来越高的环保需求，世界各地已开发出200多种脱硫技术，其中烟气脱硫是控制二氧化硫污染最有效和最主要的技术手段。目前主要应用的烟气脱硫技术包括石灰石－石膏脱硫法、海水脱硫法、氨－硫胺法和烟气循环流化床法等。本厂采用石灰石－石膏脱硫工艺与选择性催化剂还原法工艺相结合的方法，确保达到环保要求。

1烟气脱硝技术概述

烟气脱硝系统是热电厂生产系统中的重要组成部分，其主要功能是净化锅炉烟气，减少烟气中氮氧化物含量，以此来实现减少环境污染的目的。目前在热电厂锅炉装置中有大量低NOx燃烧技术，实际应用中可以显著降低锅炉NOx排放含量。低NOx燃烧技术实际应用中，主要是通过减少燃料周围氧气浓度，减少一次风量以及挥发分燃烬前燃料和二次风的掺混，在氧浓度较少情况下保持足够停留时间，以此来避免燃料中N不容易生成NOx，生成的部分NOx通过均相反应还原分解，在过剩空气情况下可以降低温度峰值，热力型的NOx生成量大幅度减少。如果选择降低热风温度与烟气再循环，可以加入一定量的还原剂，生成NH3、CO以及HCN等物质，促使NOx充分还原分解。但低NOx燃烧技术通常仅仅可以取得50%的脱氮率，如果需要进一步提升脱氮率，则需要积极引用烟气脱硝技术。目前热电厂中应用较为广泛的烟气脱硝技术有选择性非催化还原法（SNCR）以及选择性催化剂还原法（SCR）、同时脱硫脱硝法以及电子束照射法等几种，其中当属SCR烟气脱硝技术脱销效率最高，操作简单，运行稳定，便于后期维护，因此多数的热电厂锅炉选择SCR烟气脱硝技术。

2常见的锅炉脱硫脱硝及烟气除尘技术分析

2.1常见的烟气脱硫工艺及其特点

1 石灰石－石膏法：主要利用送入吸收塔的吸收剂－石灰石浆液与烟气接触混合，烟气中的二氧化 硫和吸收塔浆液中的碳酸钙以及鼓入的空气中的氧气发生化学反应，生成二水硫酸钙（石膏）。现在为大型火力发电厂的主要脱硫方法。 2 海水脱硫法：天然海水中含有大量的氢氧根离子、碳酸根离子、碳酸氢根离子等呈碱性的盐类， 利用天然海水的这种特性，脱除烟气中的二氧化硫。 3 氨－硫胺法：该脱硫技术是用氨作为吸收剂，在脱硫燃煤烟气中的二氧化硫后，可生产出具有高 附加值的成品－硫胺（硫酸铵）。该方法是一种将二氧化硫资源化的符合循环经济要求的脱硫技术，尤其适宜在燃用中、高硫煤和有稳定氨源地区的燃煤电厂。 4烟气循环流化床法：该方法是一种半干烟气脱硫技术，含硫烟气和消石灰（氢氧化钙）在循环流 化床内充分混合反应，除去二氧化硫等酸性气体。

2.2脱硝技术

一般来说，电厂锅炉脱硝技术、干法脱硝技术与湿法脱硝技术的技术原理与湿法烟气脱硫技术相似。从相关技术的实际应用情况来看，干法脱硝技术的脱硝效率有限，耗费较高成本，因此总体应用较少。而使用湿法脱硫技术可以有效实现对剩余物质的二次回收利用，因此在电厂锅炉脱硫工作中也得到了更加广泛的应用。

2.3烟气除尘技术

1 干式高压静电除尘器。高压静电除尘器应用较早，对应锅炉容量的占有率高达80%。其主要工作部件是放电极与收尘极，其基本工作原理是在电场中通入高压直流电，在两极之间维持一个足以使气体分离的高压静电场，利用强电场电晕放电，使极间气体电离，产生大量的自由电子和离子，当含尘气体经过电场时，粉尘与离子碰撞而 荷电并被收尘极捕集，最后通过周期性振打电极的方法将粉尘从收尘极上清理进行集中处理或综合利用。

2 低低温电除尘器。低低温烟气处理技术工艺的原理是在锅炉空预器后设置MGGH（热媒水热量回收系统），使进入除尘器入口的烟气温度由原来的130~150℃降低至90℃（称为低低温状态）左右，从而提高常规电除尘的收尘性能。而湿法脱硫装置出口设置MGGH（热媒水烟气再热系统）通过热媒水密封循环流动，将从降温换热器获得的热量去加热脱硫后净烟气，使其温度从50℃左右升高至80℃以上。其电除尘器原理与高压静电除尘器原理相同。

3 布袋式除尘器。袋式除尘器也叫布袋除尘器，它是利用纤维编织物制作的滤袋来捕集含尘气体中的粉尘。过滤机理主要是含尘气体中粉尘的惯性碰撞、重力沉降、筛滤、吸附效应、扩散与静电吸引等各种力的综合效应。当含尘气流流经滤布时，比滤布空隙大的微粒，由于重力作用沉降或由于惯性作用被滤布挡住；大部分比滤布空隙小的微粒，由于和滤布发生碰撞或被滤布纤维吸附，而停留在滤布的表面和空隙中。因此袋式除尘器对于比滤布空隙小的微粒也可以取得很好的除尘效果。

4 电-袋复合式除尘器。电-袋复合式除尘器指在一个箱体内合理安装电场区和滤袋区，有机的结合静电除尘和过滤除尘两种机理组合布置的一种除尘器。通常为前面设置电除尘区，后面设置滤袋区，二者为串联布置。电除尘区通过阴极放电、阳极收尘，能收集烟气中的大部分粉尘，收尘效率大于85%，同时对未收集下来的微细粉尘电离荷电，后级设置滤袋除尘区，使含尘浓度低并荷电的烟气通过滤袋而被收集下来，从而达到标准状态下排放浓度小于50mg/m³的环保要求。

5 湿式电除尘器。当脱硫系统逐步在全国推广后，对脱硫系统的运行要求也在不断提高，环保部门已经开始要求新建电厂必须采用脱硫系统取消旁路的运行方式，其系统可靠性将影响到主机的运行稳定。为了提高脱硫系统的运行可靠性，脱硫系统采取了增压风机和引风机合并，取消GGH等措施来保证脱硫系统的投运率，但由此也带来了出口烟气冒“白烟”，并带有石膏雨现象，给周围环境带来一定的影响以及时有引发的居民群体事件。为了明显改善石膏雨现象，极大的降低了出口烟气中的石膏液滴含量，进一步降低脱硫后净烟气中的SO2、PM2.5的含量，能够满足环保新国标（GB13223－2011）的环保要求和降低工程以外区域的环保影响，在脱硫后加装湿式电除尘器。

3锅炉烟气脱硝技术布置方式

①高温高尘SCR工艺，将脱硝反应器设置在锅炉省煤器后，空气预热器的前段。此种方式可以保证烟气温度较高，不需要加热即可快速反应，能耗小，成本低。但此种方式由于粉尘浓度较高，长期使用下可能导致催化剂反应器堵塞，并且烟气中的Ca、K、Na以及As等成分会导致催化剂被污染，催化剂使用寿命大大缩短。②高温低尘SCR工艺，静电除尘器和空气预热器中间位置设置反应器，通过高温静电除尘器除尘处理后的高温烟气，进入到催化反应器，烟气温度大概在300～400℃范围内，不需要配备加热装置进一步加热，可以大大降低催化反应器磨损和老化程度，催化剂使用寿命进一步延长。但烟气中粉尘颗粒粒径较细，容易黏连，不具备粗大飞灰颗粒清扫作用，容易加剧催化剂堵塞，因此需加快烟气速度，实现催化剂表面清扫的目的。③低温低尘布置，在预热器、静电除尘器和烟气脱硫装置后设置反应器，通过除尘和脱硫装置，降低SO2以及粉尘的浓度，可以有效降低后期装置堵塞几率，催化剂使用寿命进一步延长。低含尘布置方式，由于催化反应器是在脱硫装置后，因此该区域烟气温度是60℃，难以满足还原反映的需求，需要增设烟气换热器和燃气装置用于加热该区域的烟气温度，一定程度上增加了整体能耗和运行成本。

结语

综上所述，电厂在发电过程中虽然可以有效满足人们对于电能的需求，但其排放出来的污染物质会严重污染生态环境。鉴于此，应加强对电厂机组的改造，通过实施电厂锅炉脱硫、脱硝及烟气除尘技术来实现绿色生产。

参考文献

［1］沈淼，苏晖，孙芳婷.探究电厂锅炉脱硫脱硝及烟气除尘技术［J］.节能与环保，2020(4)：42-43.

［2］龚祺昊，陈志华.锅炉烟气治理研究进展［J］.广东化工，2020，47(15)：278-279.

［3］吴光远.火力电厂锅炉脱硫脱硝及烟气除尘的技术分析［J］.城市建设理论研究（电子版），2019(9)：163.