大型火電廠鍋爐脫硫脫硝及煙氣除塵方案分析

劉金韜 湖南華電常德發(fā)電有限公司

如今，火力發(fā)電作為我國為人們的生產(chǎn)和生活提供電能的主要發(fā)電方式之一，在我國生產(chǎn)建設(shè)、生活便利中占有重要的地位[1]。然而，火力發(fā)電也嚴(yán)重影響著周圍空氣環(huán)境，因此，如何在保證火力發(fā)電供應(yīng)足夠能量的同時解決廢氣污染帶來的環(huán)境問題是現(xiàn)在社會關(guān)注的焦點(diǎn)。經(jīng)諸多科研人員的探索，最終結(jié)合我國現(xiàn)擁有的火力發(fā)電廠的能源應(yīng)用處理方法，對火力發(fā)電廠造成的污染進(jìn)行科學(xué)的處理，有效推動我國社會資源使用效率的改善[2]。

一、火電廠鍋爐的脫硫方法

（一）填料塔脫硫

通過與硫元素相關(guān)的化學(xué)反應(yīng)原理采用填料塔對有害硫進(jìn)行脫除是有效的方法之一[3]。在這個處理方法中，首先應(yīng)根據(jù)填料塔的實際情況進(jìn)行改造，將質(zhì)地較為堅硬的化學(xué)材料補(bǔ)充于填料塔內(nèi)側(cè)表面，填充上述材料是因為該材料能讓化學(xué)漿液在填料塔內(nèi)側(cè)表面流淌，填料塔脫硫的核心操作是對化學(xué)漿液的間接處理，當(dāng)填料塔進(jìn)行脫硫工藝時，填料塔中的廢氣在填料塔中流動時與填料塔中在其內(nèi)側(cè)表面流動的漿液相互結(jié)合在一起，進(jìn)而產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，最終達(dá)成脫硫的作用。在脫硫工藝中，與填料塔相關(guān)的環(huán)節(jié)主要具有操作起來簡便、結(jié)構(gòu)易于掌握的優(yōu)點(diǎn)，然而，在脫硫過程中填料塔的抗壓能力較弱，因此，有時會產(chǎn)生一系列堵塞問題，對脫硫工藝的開展造成一定影響，也正是這個短板的出現(xiàn)，使該種脫硫工藝未能得到廣泛應(yīng)用。

（二）協(xié)同除塵技術(shù)

濕法脫硫裝置在以往的脫硫處理過程中扮演者脫除煙氣中SO2的角色，該裝置能夠在同一時間發(fā)揮將煙塵以及其他有害污染物脫除的效果，然而在制定方案和使用過程中未重點(diǎn)關(guān)注到脫硫塔的協(xié)同除塵作用[4]。如今，噴淋塔形式的脫硫塔被大量應(yīng)用于燃煤電廠的脫硫工藝中，當(dāng)煙氣經(jīng)吸收塔的入口進(jìn)入后，其運(yùn)動方向為向上，而漿液自噴嘴中噴出并向吸收塔下部運(yùn)動，氣液逆流相互接觸，煙氣中存在的SO2產(chǎn)生中和反應(yīng)被洗滌達(dá)到脫除的效果，另外，液滴也將微細(xì)粉塵吸收達(dá)到去除效果，最終煙氣被有效凈化。一般來講，出口處煙氣中含有的有害粉塵經(jīng)脫硫裝置處理后主要分為兩部分：（1）吸收塔的吸收區(qū)沒有被捕獲到的微小粉塵；（2）煙氣在流經(jīng)除霧器后，其中所攜帶的液滴中的未處理的石膏以及漿液中的可溶鹽等。因此，針對上述兩部分有害物質(zhì)，對填料吸收塔及其有關(guān)結(jié)構(gòu)進(jìn)行有針對性地設(shè)計與改善，便能達(dá)到較高的脫硫率以及高效的除塵效果。

二、火電廠有害廢氣的脫硝

目前為止，最成熟的方法便是SCR技術(shù)，將反應(yīng)器安裝于高塵區(qū)，必須要對該部位上飛灰含量的高度密切關(guān)注，進(jìn)而防止飛灰造成催化劑的堵塞，另外需要關(guān)注的是飛灰對催化器的防磨損程度[5]。在低塵區(qū)安裝反應(yīng)器時，將換熱器等設(shè)備應(yīng)用于激發(fā)催化劑的反應(yīng)活性。為了便于對SCR故障的檢測和修理，以防機(jī)組有所損耗，應(yīng)當(dāng)設(shè)置有效的SCR旁路。因SCR反應(yīng)器在使用過程中容易積累灰塵，為了有效避免存在于SCR反應(yīng)器中的催化劑的作用被破壞，應(yīng)當(dāng)配備SCR灰斗，進(jìn)而對空氣預(yù)熱器中的灰分?jǐn)?shù)量進(jìn)行有效控制。

SCR工藝過程中較為重要的步驟是對還原劑的選擇，該選擇問題對整體的投資和運(yùn)行成本等問題有密切的關(guān)系。通常所使用的還原劑為純氨、尿素以及氨水。純氨的缺點(diǎn)是毒性很大，易燃易爆，應(yīng)當(dāng)制定有針對性的安全準(zhǔn)則用于確保其安全防火，而其優(yōu)點(diǎn)是運(yùn)輸、投資等成本較低。尿素作為一種安全性高的有機(jī)化合物，將其用于制氨所需要的過程極為復(fù)雜，且制備過程中需要規(guī)模較大的場地，投資成本高，并且尿素在儲存過程中易潮解。氨水的安全性較純氨更高，其使用濃度一般為20～30%，但其需要的運(yùn)輸體積較為龐大，運(yùn)輸成本較純氨更高，需要頻繁的車輛運(yùn)輸以及裝卸，進(jìn)而造成事故發(fā)生率和氨水泄露率較高，氨水的大規(guī)模運(yùn)輸和貯存條件需要更全面的安全監(jiān)督規(guī)劃。針對選用合適的還原劑需要各地電廠根據(jù)本地的法規(guī)進(jìn)行合理的選擇，并且還需要對其生產(chǎn)成本進(jìn)行對比，依照自己的實際情況進(jìn)行詳細(xì)的分析，最終選用合理的選擇策略。

三、火電廠的煙氣除塵措施

電除塵技術(shù)是目前大部分火電廠常用的除塵手段，電除塵技術(shù)通過發(fā)展逐漸衍生出其他形式的除塵技術(shù)，有助于各個火電廠根據(jù)自身電廠實際情況選用合適的方法[6]。在對煙氣除塵方法進(jìn)行詳細(xì)的分析之前，首先應(yīng)當(dāng)了解的是電除塵的諸多干擾因素。據(jù)悉在電除塵進(jìn)行的過程中會受到很多因素的影響，除塵進(jìn)行時的每一個步驟會隨著火力發(fā)電使用的燃煤條件的不同而發(fā)生變化，例如燃煤的構(gòu)成、其中含有的易揮發(fā)組分等都會對除塵效果產(chǎn)生較大的影響。另外，除塵過程中所設(shè)定的溫度和失度、煙氣中含有的組成成分等都對煙氣造成重大的影響。

（一）靜電除塵技術(shù)

在諸多除塵方法中，靜電除塵手段是現(xiàn)如今火電廠中使用最普遍的一種。靜電除塵技術(shù)因其優(yōu)異的功效在除塵過程中表現(xiàn)優(yōu)異的效果，例如，可以將大量粉塵從煙氣中除去，另外針對煙氣中尺寸小的固體顆粒其去除效果也十分明顯。并且在除塵過程中，靜電除塵的方法對實際工況的要求不高，即使在較高的除塵工況下也能表現(xiàn)出明顯的除塵效果，并且在整個除塵過程中其遭受的除塵阻力相較于其他除塵技術(shù)更小[7]。

（二）電袋復(fù)合除塵技術(shù)

電袋復(fù)合除塵技術(shù)作為目前很多發(fā)電廠為了使燃燒效益更高而采取的吸塵效果顯著的除塵裝置，其同時表現(xiàn)出電除塵和布袋除塵所具有的雙重除塵功效[8]。能夠?qū)㈦姵龎m和布袋除塵在除塵過程中表現(xiàn)出的優(yōu)點(diǎn)結(jié)合在一起，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行拓展。該設(shè)別是目前燃煤發(fā)電廠上除塵手段發(fā)展最好的設(shè)備。

電袋復(fù)合除塵器在進(jìn)行除塵工作過程中，會使含塵煙氣優(yōu)先進(jìn)入電場區(qū)，粉塵在進(jìn)入電廠區(qū)后產(chǎn)生荷電并且大約有80%～90%的粉塵被收集，剩余的10%～20%已經(jīng)發(fā)生荷電的電場沒有收集起來的粉塵會隨著煙氣分布均勻地收入濾袋區(qū)，進(jìn)入濾袋中被過濾后便是整個對煙氣有效凈化的總過程[9]。在實際的除塵過程中，較為重要的操作部分是當(dāng)粉塵進(jìn)入電場區(qū)時，是判斷電袋復(fù)合除塵是否能夠發(fā)揮重要作用的主要考查方法[10]。通過電場環(huán)境中的電場力作用，將表現(xiàn)為粗糙性較強(qiáng)的尺寸大的固體粉塵顆粒物質(zhì)收集起來，與此同時，未被收集的尺寸小的微顆粒固體粉塵在穿過電場后也會轉(zhuǎn)變?yōu)閹щ姾傻姆蹓m，荷電后的微小粉塵與異性電荷相互吸引結(jié)合后形成較大的粉塵團(tuán)簇，有助于布袋進(jìn)行過濾，因此，電袋復(fù)合除塵器針對尺寸較小的粉塵來說，其除塵功能更為顯著。

（三）濕度調(diào)節(jié)電力除塵技術(shù)

濕度調(diào)節(jié)電力除塵方法也是一種比較常見的除塵工藝。該技術(shù)是具有靜電除塵方法的使用效果的基礎(chǔ)上結(jié)合煙塵濕度的大小進(jìn)行處理的有效手段，采用濕度更高的水分，有效去除鍋爐燃燒后生成的有害煙塵。上述手段主要是利用除塵環(huán)境中濕度的上升對靜電情況進(jìn)行有效調(diào)整，能夠根據(jù)周圍濕度情況對正在應(yīng)用的設(shè)備進(jìn)行電力使用頻率的操控，進(jìn)而有助于大型電廠鍋爐有害煙氣除塵工藝在現(xiàn)實生產(chǎn)應(yīng)用過程中表現(xiàn)出更好的除塵作用，并且為了推動我國火電廠的電力供應(yīng)達(dá)到綠色化發(fā)展提供新穎的技術(shù)指導(dǎo)。

四、結(jié)語

如今，隨著人們對環(huán)境污染問題的重視，火電廠的廢氣處理也應(yīng)當(dāng)是順應(yīng)國家發(fā)展的重中之重。廢氣處理情況直接對我國環(huán)保事業(yè)的發(fā)展有直接重大的影響。在當(dāng)前的狀態(tài)下，對火力發(fā)電廠的廢氣排放現(xiàn)在的具體狀態(tài)和煙氣脫硫脫硝等問題的探究逐漸加強(qiáng)，這都是為了迎合我國可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略要求的必經(jīng)之路。