火力电厂锅炉脱硫脱硝及烟气除尘的技术分析 汪心宇

火力电厂锅炉脱硫脱硝及烟气除尘的技术分析汪心宇

发表时间：2019-03-14T14:47:09.383Z 来源：《电力设备》2018年第27期作者：汪心宇

[导读] 摘要：在城市化进程不断加快的信息时代下，人们对电力的需求日益增多。

（合肥热电集团有限公司天源分公司安徽合肥 230088）

摘要：在城市化进程不断加快的信息时代下，人们对电力的需求日益增多。在此基础上，我国工业化得到了迅猛的发展。虽然工业化的发展，在一定程度上促进了社会经济的繁荣，但是也导致我国环境污染受到了严重破坏。因此，现阶段，人们逐渐加强对生态环境和空气质量的重视。为了满足人们的生活需求，工业化电厂企业逐渐开始重视脱硫脱硝和烟气除尘技术。

关键词：火力电厂；锅炉脱硫脱硝；烟气除尘；技术

1电厂锅炉脱硫脱硝及烟气除尘技术特点

近年来，较多的电厂锅炉企业在发展中，均加强对脱硫脱硝及烟气除尘技术的使用。分析脱硫脱硝及烟气除尘技术的特点，能够发现其具有较多的优势。第一，脱硫脱硝及烟气除尘技术工艺简单，耗费的人工劳动力较少。我国现有的脱硫脱硝及烟气除尘技术，其工艺流程较为简单，能够实现全程自动化控制。在此基础上，需要电厂锅炉工作人员所做的工作不断减少。其只需要在脱硫脱硝及烟气除尘技术应用期间，对脱硫脱硝环境的酸碱值和温度等进行观测。第二，脱硫脱硝及烟气除尘技术的运行成本相对较低。由于该技术具有工艺简单的特点，在工作过程中其所耗费的人工劳动力较少，因此能够减少在此环节中的人工劳动力，从而节省人力资源和人力成本。第三，脱硫脱硝及烟气除尘技术适应性较强。该技术能够适用于规模不一的电厂或是锅炉，不会对燃烧装置产生不良的影响，也不会造成对环境的二次污染。

2火电厂锅炉脱硫脱硝技术

2.1火电厂锅炉脱硫技术

利用石灰石粉的投入可以对SO2排放进行控制，WFGD（湿式石灰石-石膏法）、烟道流化床脱硫、炉内脱硫+燃烧优化工艺已经成为现阶段火电厂主要脱硫技术。烟道流化床脱硫技术需要空间较为庞大，其改造工程量相对较大。因此，在火电厂中的锅炉脱硫技术主要是采用石灰石-石膏湿法，在具体脱硫过程中，吸收塔占有关键地位。根据不同的脱硫方法，可以将吸收塔划分为3种类型：（1）喷淋吸收塔。喷淋吸收塔脱硫技术的应用较为广泛，通常情况下，炉膛烟气为自上到下运动，外形为喇叭形状，或是利用特定角度可以向下喷射，对烟气进行充分吸收。（2）液柱塔。利用烟气、液、气相融合方法，可以实现脱硫目的，这种方法的脱硝率相对较高，但是可能会因为烟气造成阻力，进而形成脱硫损失。（3）填料塔。填料塔利用了内部固体填料，可以让浆液从填料层表层流入其中，和炉膛内烟气融合，可以实现脱硫目的，但在应用这种方法时，可能会形成堵塞现象。

2.2火电厂锅炉脱硝技术

火电厂锅炉脱硝技术主要可分为2种类型，一是SCR烟气脱硝，二是低氮脱硝。这2种方式可以保证火电厂发电过程中的煤炭燃烧充分，可以让锅炉内部压力大幅提升。采用SCR烟气脱硝技术时，需要在烟气内放入还原剂，通过化学反应可以产生水和氮气，其温度可达350℃，可以达到90%的脱硝率，具体反应如以下化学方程式。

利用此种脱硝方式，催化剂类型、品种对脱硝反应温度起到决定作用。

采用SNCR烟气脱硝技术时，反应器为炉膛，在温度达到850℃之后，炉膛中NOX与脱硝还原剂分解的NH3会产生化学反应，进而出现N2。除此之外，还有部分火电厂采用SCR+SNCR混合法，这种工艺技术可以结合二者优点，但是所需投资相对较大。

3火电厂锅炉除尘技术

在火电厂中，除尘技术在锅炉生产阶段的稳定性相对较高，具有较高的除尘效率，就目前来看，利用旋转电极形式进行除尘处理是未来发展的主要方向。在火电厂中，旋转清灰刷、回转阳极板共同组成了旋转电极阳极部分，灰尘积累到一定厚度时，需要对其予以彻底清除，防止出现二次烟尘，此种方法具有较为合理的除尘效果。在实际除尘过程中，如果具有较高的粉尘排放标准，那么需要将湿式静电除尘设备予以适当增设。与干式电除尘器进行比较，利用这种除尘设备可以避免二次灰尘的出现，除尘较为高效。通常情况下，其除尘率约在70%。就目前来看，在火电厂锅炉生产过程中，利用脱硫脱硝技术和除尘技术依然存在一定局限，对此，可以选择一体化作用模式，将煤炭燃烧技术与烟气脱硝技术结合，将脱硫技术与除尘技术相结合，如在脱硫工作开始之前利用干式先转电极除尘器，在脱硫完成之后利用湿式除尘器，可以让热量增加，完成装置回收工作，进而有效提升除尘效率。

4火电厂锅炉脱硫脱硝系统优化

4.1工程概况

该火电厂为国家电投大连泰山电厂，其厂区占地约为8.57km2。

4.2脱硫工艺优化

4.2.1方案选择

如前文所说，利用石灰石粉的投入可以对SO2排放进行控制，CaCO3会分解为CaO与CO2，CaO与SO2会反应生成CaSO3，之后会再次发生固硫反应。

也就是说，石灰石反应活性、石灰石粒度、含硫量以及锅炉运行参数、入炉煤发热量与锅炉分离器工作效率会对脱硫效率造成影响。考虑到湿式石灰石-石膏法在现有场地中无法完成布置，且受到资金、运营费用等方面的限制，在本工程中主要采用炉内脱硫+燃烧优化工艺。

4.2.2机械改造

首先，将一层高压力ROFA风系统喷口设置在锅炉稀相区部位，出口风速为110m/s。共有喷射口数量为12个。利用ROFA风，可以保证此层面物料颗粒共同形成旋转对流。其次，需要改造原有锅炉机壳与叶轮，让当前风机出力增加。然后，需要改造锅炉原有二次喷口与喷射角度，让二次风功能得到保持。之后，需要将压力监测装置加入到原有二次风喷口挡板控制模式中。接着，需要对锅炉石灰石入炉部位进行改变，改为炉后锅炉返料腿部位，并优化改造石灰石系统的管系。最后，需要改造石灰石主粉仓及其输送管路，原主粉仓容量改为

400m3，把虾壳弯头改造为铸造耐磨弯，并改造石灰石粉仓的吹扫系统、流化风系统、疏通系统。除此之外，还需要对水冷壁管系、管系支撑结构、平台扶梯等根据当前系统需求进行合理机械改造。

4.3脱硝工艺优化

4.3.1方案选择

结合工程实际情况，该工程的脱硝工艺方案主要从SNCR技术与SCR技术之间进行选择。经过对比，该工程采用了SNCR技术进行烟气脱硝，在采用此方案时，需要做好2项基本工作：（1）需要保证脱硝反应区域温度处于最佳范围。在850~1100℃之间，氨水脱硝可以发生最佳反应，经过测试，该工程将集成喷射装置安装在旋风分离入口处可以满足最佳温度，脱销率在71%以上。（2）烟气与氨的混合效果。为确保其混合效果，该工程将使用MobotecCPRC中国公司的炉内高温观察镜，可以对还原剂流均匀程度与散布程度随时观察。

3.3.2机械改造

在具体机械改造中，首先需要根据CFD模拟效果，将Rotamix喷射枪竖安装在炉膛旋风分离器2个入口烟道外侧，将压缩空气、还原剂、Rotamix风物质安装在枪上部；然后需要设置氨水溶液储存系统，储罐容积是80m3，可以让2台炉使用时间达到5d；之后，需要在机炉集控室安装脱硝设备控制系统。除此之外，还需要完成氨水贮存间、脱硝控制室的布置工作。计算锅炉SNCR烟气脱硝系统物料，还原剂主要为氨水，其纯度为20%，脱硝效率约为71%，氨逃逸为10×10-6，日耗NH3为12.85t，年耗NH3为3212t。

结论

综上所述，结合火电厂实际生产运营情况，可以在WFGD（湿式石灰石-石膏法）、烟道流化床脱硫、炉内脱硫+燃烧优化工艺这3种脱硫技术之间，在SNCR与SCR这2种脱硝技术之间进行合理选择，同时，利用旋转电极形式可以取得良好的除尘效果。

参考文献：

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[3]井振，逄立新，刘权新.煤粉锅炉烟气脱硫脱硝装置达标运行分析[J].当代化工，2015，44（8）：1918-1920.