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火电厂锅炉脱硫脱硝及烟气除尘的技术研究

在经济发展的过程中,我国燃烧的煤碳总量越来越多,而煤碳燃烧会带来非常严重的环境污染,对人们的正常生产和生活造成极其恶劣的影响。在发电的过程中火电厂必然要使用到煤碳,为了减小环境污染,火电厂应该积极推进脱硫脱硝、烟气除尘技术的创新和发展。

一、脱硫脱硝技术和烟气除尘技术

(一)脱硫技术

当前火电厂常用的脱硫技术是石灰石-石膏湿法,吸收塔是脱硫技术的关键,脱硫技术的效果会受到吸收塔形式的影响。在当前的火电厂中常用的吸收塔形式主要有4种:液柱塔、填料塔、鼓泡塔、喷淋吸收塔。然而这4种吸收塔各有弊端,单独使用均不能达到良好的脱硫效果[1]。

1、液柱塔。液柱塔属于无填料塔,其液柱主要是由下往上垂直喷射的液柱形成的,通过塔底或者塔顶,烟气会进入吸收塔内,液体和气体产生强烈的扰动,并吸收二氧化硫。但是液柱塔中的烟气会产生较多的阻力,出现较大的脱硫损失。

2、填料塔主要是将固体填料装设在塔内,填料层表面流淌下浆液,在穿过填料的过程中,烟气就会和浆液接触并发生反应。这种技术虽然具有简单的结构,但是很容易出现堵塞,不利于实际操作。

3、鼓泡塔主要是使用喷射管,使烟气进入浆液面以下的部分。通过浆液的洗浴之后,烟气会鼓泡并冒出来。鼓泡塔具有较好的脱硫效果和除尘效果,而且具有良好的适应性,但是结构过于复杂,阻力较大,占地面积较大,具有较高的造价。

4、喷淋吸收塔,该技术虽然在造价上和结构上都有一定的优势,但是不能均匀地分布烟气。

(二)脱硝技术

常用的脱硝技术主要有两种: SNCR 烟气脱硝技术、SCR烟气脱硝技术,同时当前还出现了联合烟气脱硝技术。SNCR 烟气脱硝技术、SCR烟气脱硝技术的优点在于其能够促使煤碳充分燃烧,并且使锅炉内部的压力提高。

1、SCR脱硝技术(选择性催化还原法)烟气脱硝技术是一种成熟的NOx控制处理方法.这种方法是指在有氧条件下且合适的温度范围内,用还原剂NH3在催化剂的作用下将NOx有选择性地还原为氮气和水,脱硝效率能够达到60%至90%。

2、SNCR脱硝技术(非选择性催化还原法),是指在没有催化剂参与的情况下,用氨(NH3)或尿素(CO(NH2)2)等还原剂将烟气中的NOX还原为N2和水。炉膛是该技术的主要反应器,炉膛温度要保持在900-1100℃,脱硝效率受锅炉设计、锅炉负荷等因素的影响较大,脱硝效率较低,在30%~60%之间,因此多用于低NOx燃烧器的辅助工程。而且作为还原剂的尿素又会产生一定的N2O,会对臭氧造成一定的破坏。

3、SNCR/SCR 联合烟气脱硝技术。鉴于以上两种脱硝技术各有优缺点,因此可以将以上两种脱硝技术联合使用,其脱硝效率能够达到60%-80%。但是在该工艺中,必须对SCR 脱硝效率进行控制,不得超过30%。这种技术具有比较复杂的运行系统,实际应用较少。

脱硝技术的主要发展方向就是积极开发,联合使用炉后 SCR 烟气脱硝技术和低 NOx燃烧技术,同时积极研发低温催化剂[2]。

(三)烟气除尘技术

在火力发电厂的锅炉生产过程中,相比脱硫脱硝技术而言,除尘技术的效率更高,而且该技术也比较稳定。除尘技术的发展方向是旋转电极除尘,也就是使用旋转的清灰刷、回转的阳极板作为旋转电极的阳极部分,只需定期进行一次除尘,清除积累的烟尘即可。该方法具有良好的效果,能够极大的降低烟尘排放的浓度,使其达到国家的烟尘排放标准。

以旋转电极除尘技术为基础,一些对除尘有较高要求的火电厂又加设了湿式静电除尘器,能够对带电负离子进行吸附,将灰尘吸附掉。湿式电除尘器的除尘效率比干式电除尘器高65%-75%。

二、火电厂锅炉脱硫脱硝与烟气除尘的一体化技术

将脱硫脱硝技术和烟气除尘技术结合起来,是火电厂锅炉生产的一个重要的发展方向,这也对火电厂的可持续发展起到了重要的作用。当前火电厂对脱硫脱硝技术和烟气除尘技术的运用仍然存在一定的问题。要使用脱硫脱硝和烟气除尘技术必然要投入较多的成本,这也会影响火电厂的运营成本,给火电厂带来一定的压力。而且脱硫脱硝和烟气除尘设备,所需的场地较大,用电量较大。这些都严重影响了火电厂的生产运营,不能满足火电厂的生产和发展需要。

鉴于此,火电厂应该将煤碳燃烧技术和和烟气脱硝技术联合使用,节约设备投入。而且锅炉低负荷的温度如果达到了催化,那么催化剂就会发生一定的温度反应,可以在该温度区域内加装脱硫装置,达到脱硫的目的[3]。

火电厂在运用脱硫技术时,可以将喷淋和液柱两种吸收塔的形式结合起来,也就是运用双塔技术。使用液柱塔作为前塔,将烟气中的大部分二氧化硫清除出去,该阶段大约能去除烟气中70%左右的二氧化硫,然后再使烟气进入逆流喷淋塔,对烟气中剩余的二氧化硫进行脱除,使烟气达到排放标准。双塔技术具有很高的脱硫效率,能够超过98%。

火电厂也可以将烟气除尘技术和脱硫技术结合起来使用,也就是在除尘时,在脱硫之前先用干式旋转电极除尘器进行除尘,在脱硫之后再使用湿式电极除尘器进行除尘,提高脱硫和除尘的效果。另外,国家电投远达环保工程有限公司的沸腾式泡沫传质构件加高效除雾器技术,也可以将脱硫吸收塔出口二氧化硫含量≤35mg/Nm?(标准状态,干基,6%O2),粉尘含量≤5mg/Nm?。与此同时,还应该在烟气系统中设置热量回收装置,也可以对灰尘清除的效率进行提高。为了满足更为严格的环保要求,同时考虑到设备成本和技术水平,火电厂还可以应用将石灰石-石膏湿脱硫技术和SCR脱硝技术结合起来,并且将低温省煤器布置的脱硫装置之前,再将湿式电除尘器安装在脱硫装置之后。

三、结语

火电厂生产的过程中必然需要煤碳燃烧,但是煤碳燃烧发电又会带来一定的环境污染,这就需要火电厂采取各种有效的脱硫脱硝、烟气除尘技术,减少各种有害气体的排放。我国社会对于大气污染排放的重视程度越来越高,也制定了更为严格的大气污染排放标准。为了得到持续、稳定的发展,火电厂必须积极研发脱硫脱硝和烟气除尘的联合新技术。


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