火力发电厂烟气脱硫除尘及脱硝工艺的选择

宋宗文

（国网能源新疆准东煤电有限公司，新疆 昌吉州 831800）

引言

当前，在社会经济不断发展的过程中，人们越来越重视环境保护，并出台了相应的法律法规和措施。在烟灰脱硝和脱硫一体化技术的开发和应用中，其自身的运行效率更高，成本更低，性能也更好，得到了关注和认可。所以作者站在可持续发展的角度上，针对火力发电厂锅炉脱硫除尘及节能技术展开研究，其目的也是为了降低对生态环境的破坏，尤其是二氧化硫等，同时也能够彰显出节能技术的作用，进而促进我国火力发电厂健康可持续发展。

一、火力发电厂锅炉脱硫技术

（一）烟气脱硫技术

当前，火力发电厂锅炉脱硫除尘工作获得了令人称赞的成绩和效果，能够提高节能效果，进一步降低不良气体对生态环境的影响，以及确保人们身体健康。

1.半干法烟气脱硫脱硝技术

半干法烟气脱硫脱硝技术是目前烟气脱硫脱硝一体化技术中的组成部分，该技术在烟气中氮氧化物进行脱除时，对烟气温度要求不高，解决了部分电厂锅炉改造空间有限，没有合适的高温脱硝温度窗口的难题，可在150℃以下利用外加臭氧、双氧水、次氯酸钠等高效氧化剂将低价氮氧化物氧化成高价氮氧化物，在尾部吸收塔中与烟气中的二氧化硫一起通过碱性粉粒状或吸收剂加湿循环流化的形式吸收。同时，该技术的应用不会产生脱硫废液、尾部拖尾白烟等多余物质，能够有效避免二次污染，也节省了烟囱防腐、尾部烟气脱水消白的高额成本。半干法烟气脱硫脱硝技术的主要方式为两种，一是CFD 循环换流化法，通过使用碱性吸收剂循环流化来完成高价氮氧化物和二氧化硫的吸收；二是NID 烟道喷射法，这种方法是将过量微细碱性粉末喷入烟道对高价氮氧化物和二氧化硫进行一次吸收。

2.石灰石—石膏湿法烟气脱硫技术

电厂中所产生的废气，一般情况下会含有硫的成分，而废气中所含有的硫成分不进行处理就直接排放会对环境产生巨大的影响，硫成分会使得空气中含有腐蚀性的成分变多，从而导致雨水中混有过多的腐蚀性成分，从而形成了酸雨。酸雨会对人们生活造成影响：一是对人体造成直接影响；二是对建筑物的坚固程度造成影响；三是酸雨降到田地里会导致土壤富有酸性，而酸性的土壤会对庄稼产生影响，很多种谷物都无法在酸性的土壤中生存。石灰石—石膏湿法烟气脱硫技术是电厂锅炉烟气脱硫的代表性技术，也是目前主流的处理锅炉含硫废气的方法，其脱硫性能稳定，配套产业丰富，市场占有率达到80%以上。石灰石－石膏湿法脱硫过程并不复杂，主要步骤是将石灰石加入适量的水配置成石灰吸收浆液，然后让烟气在反应塔中通过多层喷淋的吸收浆液，烟气中的硫成分与吸收浆液发生吸收反应，二氧化硫与石灰浆液反应生成亚硫酸钙，然后通过鼓风氧化成氧化亚硫酸钙形成石膏，最后在脱水机中将石膏分离出来。废气中的硫成分在脱硫塔中从气相转移到水相，再通过脱水机结晶脱水，将硫成分转移到固相。该技术相对于其他脱硫工艺来说，系统简单便捷，吸收剂为石灰石，十分常见且价格低廉，脱硫效果显著，脱硫率可达99%以上。在近几年的电厂锅炉脱硫系统超净排放改造过程中，石灰石—石膏湿法脱硫以其性能稳定可控、改造升级简单的特点，得到大部分电厂的重用。

（二）生物脱硫技术

除了烟气脱硫技术被火力发电厂常常使用之外，生物脱硫技术也是常使用的一个技术手段，该技术我们也可以将其称为生物催化脱硫技术，它主要是指一种在常温常压下，利用需氧或是厌氧菌将物质中的有毒气体清除掉。生物过滤，生物吸附和生物滴滤组成了生物脱硫，并且这三个系统都是开放式系统，根据不同环境，其微生物种群会有所不同。近几年来，随着火力发电厂经营规模的不断扩大，内部经营项目种类也在逐渐增多，对于氧化态的含硫污染物而言，首先需要经生物还原生成硫化物或H2S，之后再由生物氧化生成单质硫，因此，在实际生产过程中往往会产生很多二氧化硫，或者是三氧化硫气体，在大多数生物反应器中，微生物种类以细菌为主，真菌是次要的，酵母菌很少。最常见的细菌是硫杆菌属的氧化亚铁硫杆菌，脱氮硫杆菌及排硫杆菌。氧化亚铁硫杆菌是重要的代表，其生长得最适pH值为2.0～2.2，所以，为了进一步提高锅炉脱硫除尘工作质量，我们必须要运用生物脱硫技术来展开作业，这样能够借助生物技术提高节能效果。

（三）新型脱硫技术

新型脱硫技术也被火力发电厂锅炉脱硫除尘作业所使用，而此技术包含很多，比如，氧化脱硫技术、超声波氧化脱硫技术、光等离子脱硫技术，不同的技术也发挥着不同的作用。其中氧化脱硫技术，它主要是指利用氧化剂将硫化物质氧化成亚砜和砜，再使用溶剂提取的方法将亚砜从油品中脱出，进一步降低二氧化硫对生态环境的污染。本身火力发电厂生产运作过程中就会产生不良气体，所以更应该运用新型脱硫技术来去除硫化物质。再者，超声波氧化脱硫技术，它在银原料与含有氧化剂和催化剂的水之间的反应中混合，由于超声波的作用小气泡与破坏产物相关联，并且油性水彼此剧烈混合。参与硫化物的反应也是现代社会所孕育出来的新型脱硫技术，它的脱硫效果更加显著，能够给工作人员带来便利，最重要的是能够实现节约能源、提高经济利润的目的。

二、烟气除尘技术

（一）静电除尘技术

静电除尘技术在烟气除尘中是应用较为普遍的方式，采用静电除尘器吸附烟尘中的粉尘颗粒实现对烟气进行除尘。该技术装备除尘器大大提高了除尘效率，并可快速地清除烟气中的粉尘，且在除尘过程中降低了尘屑物质的产生。静电除尘技术的应用会受到温度的影响，由于锅炉运行中产生的温度比较高，采用该技术可快速准确地实现除尘工作。

在方案设计中，应用静电除尘设备排除高温对静电除尘技术的影响，安全稳定地实现了除尘工作，而且在整个除尘过程中对设备的损耗较低，保证了设备的正常运行。在实际应用过程中，静电除尘器在长期高负荷作用下设备磨损较轻，除尘设备的使用年限基本可以满足预期值。

（二）旋转电极除尘技术

旋转电极除尘技术应用的方案设计采用的设备分为阴阳两极电场，两极的电场不同，并在两极分别安装旋转除尘设备。在方案实施过程中，采用旋转除尘设备对锅炉内累积的灰尘进行清除，对灰尘堆积的区域进行清扫，保证锅炉内部的清洁，而且在除尘后保证了锅炉的工作效率。

在对锅炉烟尘进行清除过程中，该技术可对区域内具有局限性的部分也可进行有效的灰尘清除，并在设备旋转过程中对粉尘进行清理。由于锅炉运行过程中要保证除尘设备的高稳定性，且除尘设备要具有最佳的除尘效果，企业在应用旋转电极除尘技术中，在阳极配备回转旋转清灰刷，在灰尘累积到一定程度时对其彻底清除，这样可避免锅炉机组设备再次产生灰尘，且在除尘设备的实际运行过程中，最后排放的粉尘浓度降低到最大程度，真正实现了该项技术在锅炉烟气除尘中的应用效果。

三、脱硝工艺的选择

（一）SCR 工艺

通常来讲，催化剂种类的选择和催化剂室是密不可分的，选择不同的催化剂可以决定选择性还原催化法脱硝温度，这就需要对烟道尾部的催化室位置进行确保。这种方法进行NOX 的有效脱除率要大于90%，其能够更好适应环保的发展。SCR 工艺主要的组成有催化剂及其反应器、制备区、氨存储、氨喷射等。

（二）SNCR 工艺

炉膛脱硝喷射是在一定的温度下，将物质从炉膛内向外进行喷射，原还NOX，进而降低对NOX 的排放。其喷射物质主要包含水、氨、二次燃料等，对于二次燃料以及水的喷射而言，还有一些问题，比如说要将NO 氧化成NO2，对于非选择性反应的实现等方面，都需要运用NCR 工艺对其进行不断的完善。对于喷氨法而言，其能够降低NOX 排放量，在此过程中不添加催化剂，就会使得NH3在还原为NOX时，需要在950℃～1050℃进行完成。

（三）SNCR-SCR 混合法

SNCR-SCR 混合法是可以将SCR 工艺以及SNCR 工艺的优势进行互补，在使用的过程中充分地发挥工艺优势，对工艺的不足进行有效地弥补。这种方法的前端工艺SNCR，能够对锅炉墙面的喷射装置进行设计，进而使得尿素与氨的混合液喷进炉膛，高温和烟气中的NO 对产生还原非催化，进而分离NOX。反应完成后，未反应的氨水送SCR 进行工艺处理，继续脱硝。混合式SNCR-SCR 是SNCR 和SCR 优点的补充，不仅降低了成本，而且有效地提高了脱硝率。

SCR 虽然脱硝效率高，并且其产物具有稳定性，但是其设备具有较为高的成本，SNCR 具有成本低的特点，但是其运行过程中，对温度的要求比较高，并且脱销的效率不高，在排放中不能达到相应的标准。脱硝工艺和装置的选择应充分考虑催化剂、脱硝率、氨逸出率、NOX 浓度、烟气温度、燃料中所含微量元素及其特性，对锅炉的燃烧方式进行优化，确保机组容量符合要求。在进行脱硝方式选择的过程中，应优先考虑安全性和可靠性，并选择水电和能源的消耗方案。此外，还应综合分析和考虑脱硝率、还原剂、运行成本等相关因素，提升脱硝工艺技术的科学性以及完善性，显著提高企业经济效益。

表1 脱硝工艺方案条件对比表

结束语

在今后的发展中，火电厂还应该积极迎合时代发展，强化对脱硫烟气除尘技术的应用，并对脱硫除尘系统进行考察，保证脱硫除尘系统的最好效能，从而为火电厂的可持续发展打下坚实基础。