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电厂脱硫及除尘技术概述和适用性分析

发表时间：2020/7/21 来源：《电力设备》2020年第8期作者：张鸿博

[导读] 摘要：围绕火电厂锅炉烟气脱硫脱硝工艺展开分析，为了实现脱硫脱硝协同控制，首先明确氮氧化物污染控制的必要性，阐述脱硫脱硝协同控制技术的原理，最后从烟气海水脱硫技术、金属氧化物脱硫脱硝技术、高能电子活化氧化技术、吸收剂喷射技术四个方面，介绍脱硫脱硝协同控制技术的运用，以期能够为今后火电厂锅炉生产运行提供先进技术支持。

        (新疆华泰重化工有限责任公司新疆维吾尔族 830000)
        摘要：围绕火电厂锅炉烟气脱硫脱硝工艺展开分析，为了实现脱硫脱硝协同控制，首先明确氮氧化物污染控制的必要性，阐述脱硫脱硝协同控制技术的原理，最后从烟气海水脱硫技术、金属氧化物脱硫脱硝技术、高能电子活化氧化技术、吸收剂喷射技术四个方面，介绍脱硫脱硝协同控制技术的运用，以期能够为今后火电厂锅炉生产运行提供先进技术支持。
        关键词：火电厂；锅炉；烟气脱硫脱硝；协同控制
        1 引言
        近年来，我国很多地区遭遇了严重的雾霾天气，其中燃煤对大气环境影响很大。近些年我国虽然大力发展新能源发电方式并取得一定的进展，但是主要的发电方式还是以燃煤发电为主。燃煤电厂发电运行过程当中会产生许多对环境产生危害的污染物，例如发电过程中排出的废水、燃煤废渣，通过烟囱排向大气的二氧化碳、二氧化硫、氮氧化合物和可吸入颗粒物等有毒气体，以及电厂锅炉产生的噪声污染等。严重危害人体健康和生态环境。随着我国对生态环境保护的重视，燃煤电厂污染物排放标准日趋严格，因此如何能够更有效地提高去除污染物效率是燃煤电厂需要面临的重要课题。本文主要针对燃煤电厂处理污染物(脱硫、脱销、除尘)的工艺，通过对比，列举出可去除污染物的普通工艺组合和标准工艺组合，客观评述分析这两种工艺组合的优缺点，为燃煤电厂选用处理工艺提供参考或建议。
        2 火电厂氮氧化物污染控制必要性
        氮氧化物属于大气污染物，危害到生态环境与人们的身体健康，并且由引发臭氧、酸雨等二次污染的可能。现如今，我国的酸雨污染现象已经转变为硫酸与硝酸复合型，其中硝酸根离子含量增加。在京津冀雾霾的环保压力持续增加这一环境下，氮氧化物防控工作被正式提上日程。火电厂锅炉生产排放的氮氧化物含量比较高，在全国氮氧化物排放量中占比高达40%，是比较重要的氮氧化物排放源。除此之外，燃煤锅炉产生的烟气属于高架源，在大气环境中经过远距离传输可能会出现化学转化，增加环境污染与跨界污染的可能性，由此可见氮氧化物污染控制工作的必要性。
        3 脱硫脱硝技术的原理分析
        脱硝工艺的基本原理是气态氨通过空气来进行相关稀释，然后被注入省煤器的烟道中，与特定温度下的烟气进行多次混合。常用的脱硝系统有SCR系统，技术人员应当在其正式启动之前进行相关检查与准备，具体检查事项有如下几个方面：对长期停用的氨蒸发器，每次启动前必须用氮气吹扫更换氨管道；氨蒸发装置运行正常脱硝CEMS计量仪表已校验，工作正常；氨泄漏检测仪已校验，工作正常；反应区流量计已校验，读数准确；反应器内烟气温度大于310℃且小于400℃。然后进行SCR系统的启动操作：将声波吹灰器置于自动模式，启动氨蒸发器，注入液氨，打开稀释风机，检查蒸发器温度，打开氨缓冲罐出口手动阀，调节压力并打开SCR氨注入入口切断阀，调整气氨流量并实时监控氨水喷射。混合后的物质将会输送至SCR反应器中的催化剂层。在催化剂的充分作用下，烟气中所含的氮氧化物以及氨会产生相关的化学还原反应，从而生成氮气与水，最终将烟气中所含的氮氧化物进行有效脱除。针对脱硫技术而言，单塔一体化技术的整体效能较为可观，其主要优势在于：对二氧化硫的超净脱除、消除石膏雨、解决场地不足、降低投资和运行费用、施工周期短且操作简单。值得一提的是，旋汇耦合高效脱硫除尘技术是脱硫的理想选择，该技术主要是以多相湍流混合的强传质机理为指导原则，借助气体动力学知识来进行动力传递，并结合预制的旋转水槽耦合装置来形成能够翻转气液的湍流空间：（1）经过喷淋层处理过的浆液依旧会在湍流装置中以小液滴的状态存在，甚至有些浆液还会被一些烟气包裹，从而会被解离为小气泡的形式，最终实现浆液与烟气的实时接触。（2）该高速运动环节不但会推动气液相结合，而且气膜与液膜会一直进行更新与变化，可以对浆液表面起到冲洗作用，使石灰石长期保持新鲜，大大提高二氧化硫的去除能力。

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        4 火电厂锅炉烟气脱硫脱硝协同控制技术应用
        4.1 SNOx联合脱硫脱硝技术
        此项技术的原理是使用SCR催化剂，把SO2氧化成SO3，然后和水形成反应，以产生硫酸，这样就可以清除SO2;NOx和NH3产生还原反应后形成N2以及H2O。当前，SNOx联合脱硫脱硝技术已经得到了正式的使用，并且具有非常广的使用范围，适合使用到多种种类的锅炉当中。SNOx技术的脱硫率和脱硝率效果都比较显著，都可以超过90%，同时此项技术无需较高的材料成本，也不会产生较大的污染。不过，浓硫酸的储备和运送始终是阻碍此项技术安全性的一大难题，应予以重视。
        4.2 高能电子活化氧化技术分析
        电子束法的优势，表现在四个方面：第一，脱硫脱硝效率非常高，能够在不同煤种、烟气量变化的条件下应用，并且呈现出良好的适应性，脱硫脱硝效率大于80%。针对电子束所用剂量、烟气温度进行调整可以优化脱硫脱硝效果，脱硫率设定水平不存在限制；第二，该方法的操作流程简洁，只需要操作冷却塔、反应器、加速器、静电除器这四种装置，对负载变化的适应性极强，启停更加快捷；第三，电子束法应用全程均为干法操作，可以避免废水与废渣等物质的产生；第四，副产品硫酸铵与硝酸铵也可以作为化肥二次利用。除此之外，该工艺也面临一些缺陷，首先烟气脱硫脱硝处理中对于吸收电子束幅照剂量的需求比较大，危害到工作人员的人身安全，采用造粒机处理铵盐气溶胶微粒，期间必然会消耗大量电量才能够作为化肥。另外，工艺系统耗电量较大，可达到火电厂净发电量3%左右，所以费用成本较高。一些核心设备的高压直流电源、电子加速器稳定性有待提升，有可能会在运行过程中出现故障。
        4.3 烟气除尘技术
        对煤炭燃烧过程产生的各种固体小颗粒和烟尘进行处理的过程就是烟气除尘技术的原理。现在火电厂普遍使用的烟气除尘技术只有两种：静电除尘和袋式除尘。这两种技术中静电除尘的除尘效率更高，本文主要分析静电除尘技术。静电除尘技术是将烟尘先通过强电场，使粉尘颗粒带上电子，使其在通过除尘电板时被通电的电板吸附下来，这样便可以将粉尘处理干净。静电除尘技术的除尘效率很高，也具有很大的发展和应用前景。
        5 结束语
        人们和社会对于生态环境的要求都越来越高，为了满足人们的需求以及企业更好更平稳地发展，火电厂有必要对发电过程中产生的各种大气污染物进行治理，电厂锅炉脱硫脱硝及烟气除尘技术的重要性便由此凸显出来，火电厂应该更加重视这项技术的应用，更积极地进行节能减排工作，提升企业在市场中的竞争力。
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