热电厂燃煤锅炉脱硫脱硝影响因素优化

大唐宝鸡热电厂 曹晓平

1 引言

热电厂是煤炭燃烧排放大气污染物的主要源头之一。燃煤锅炉是热电厂的核心设备之一，其排放的SO2和NOx是主要的大气污染物之一。因此，热电厂必须采取有效的脱硫脱硝技术来减少污染物的排放。目前，主要的脱硫脱硝技术包括干法脱硫、湿法脱硫和选择性催化还原（SCR）技术。本文将介绍这些脱硫脱硝技术的原理和实施方案，并提出优化方案以提高燃煤锅炉的脱硫脱硝效率和经济效益。

2 燃煤锅炉烟气组成及危害

应用燃煤锅炉设备，会引起煤炭反应，产生如下两种反应类型：其一，煤炭发生完全燃烧，产生大量CO2和少量的SO2；其二，煤炭燃烧不充分不彻底，产生CO、SO2、NO2等产物。燃煤锅炉烟气中的SO2和NO2气体危害均相对较大，如果此类气体在大气中大量积聚，则会形成酸雨，使得农作物大量减产[1]。

3 烟气脱硫脱硝技术现状分析

烟气脱硫脱硝技术一般也可以将其统称作是“烟气脱硫脱硝一体化技术”，能够在相同的反应塔中实现两个步骤的同时操作，一般一次性能够同时剔除不少于2种的污染物，工艺步骤精减，能够尽可能地缩减反应装置的占地面积，并且还能够进一步减少一次性投资费用。对此，这一技术逐渐成为全球业内学者高度重视的一个主要客题，不过大多数处在实验阶段，并未在工业化领域实现大规模推广。

3.1 烟气脱硫技术

烟气脱硫技术是热电厂中常用的环保措施之一，能够有效地去除烟气中的二氧化硫（SO2），从而减少大气污染物的排放。然而，当前烟气脱硫技术也存在一些局限性。

首先，烟气脱硫技术需要消耗大量的能源和化学药剂，增加了生产成本。目前市场上的脱硫剂价格较高，且脱硫过程需要大量水和电力支持，这增加了企业的运营成本。

其次，烟气脱硫技术只能去除SO2等部分污染物，对于其他的大气污染物，如氮氧化物、颗粒物等，效果并不理想。这就需要结合其他环保技术来综合治理大气污染。

最后，烟气脱硫技术还面临着运维管理难度大、对设备材料耐腐蚀性能要求高、脱硫设备容易受到烟气中的水汽腐蚀等问题。这些问题也会增加设备的维护成本和安全风险。烟气脱硫技术分类介绍见表1。

3.2 烟气脱硝技术

当前烟气脱硝技术主要有选择性催化还原法（SCR）和选择性非催化还原法（SNCR）两种方法。尽管这些技术已经被广泛应用于燃煤电厂中，但是其仍然存在一些局限性。

首先，SCR技术需要使用大量的催化剂，这些催化剂需要定期更换，成本较高。此外，SCR反应需要高温（通常在200～400℃）下进行，因此需要大量的能源来维持反应温度。这导致SCR技术的能耗比较高，成本较高。

其次，SNCR技术的脱硝效率对于烟气中的氨逸度和温度十分敏感，因此在实际应用中难以控制。此外，SNCR技术的脱硝效率受到燃烧过程中的氧含量、烟气流速、反应时间等因素的影响，因此需要根据具体的工况条件进行优化。

另外，SCR技术和SNCR技术都无法同时达到高效脱硝和低氮氧化物（NOx）排放的目标。在实际应用中，必须在高效脱硝和低NOx排放之间进行权衡。此外，SCR技术和SNCR技术都无法同时处理大气中的氧化物、二氧化碳和其他污染物。烟气脱硝技术分类介绍见表2。

4 热电厂燃煤锅炉脱硫脱硝优化方案

电厂是我国排放NO与SO2的一个不容忽视的重要来源。在2011年年底，国家颁布《热电厂打气污染物排放标准》，其中明确指出排放SO2必须符合限值规定，使其≤100mg/m3，同样NO的排放限值也需要≤100mg/m3。在这种情况下，热电厂实施SO2与NO减排战略需要尽快推进。国内大多数热电厂对应的脱硫设施相对完善，而且对应的技术也相对成熟，是有条件进行大规模工业化推广。不过国家已经对NO设置了约束性减排指标，所以国内烟气脱硝市场也得以创建与发展。对此在严格限制SO2排放量的过程中，也要加强NO排放量的严格控制与调整，并进一步研发出一些高效节能低成本的热电厂锅炉脱硫脱硝技术。

针对目前相继应用的锅炉脱硫脱硝技术而言，尽管其技术成熟，但是投入成本偏高，工艺操作步骤烦琐。其中最关键的是锅炉脱硫脱硝技术，其不仅能够缩减用地，而且还能够针对性地减少投资成本，操作步骤精减，以便于对其实施自动化控制与调整。当然在进行锅炉脱硫脱硝技术优化的过程中，必须要注意选择不同的方向。

4.1 煤种选择

热在热电厂燃煤锅炉脱硫脱硝优化方案中，煤种的选择是非常重要的。一般来说，低硫煤、低灰分煤和高热值煤的脱硫脱硝效果较好，而高硫煤、高灰分煤和低热值煤的脱硫脱硝效果相对较差。在实际选择煤种时，需要考虑多种因素，如煤的价格、供应稳定性、热值、硫分、灰分、水分等指标以及燃烧对环境的影响等。同时还需要综合考虑锅炉设计、燃烧方式、烟气特性、脱硫脱硝工艺等方面的因素，制定合理的燃煤策略，确保脱硫脱硝效果和燃煤成本的平衡。

4.2 燃烧优化

在热电厂燃煤锅炉脱硫脱硝优化方案中，燃烧优化措施是一项非常重要的方案之一。燃烧优化通过调整燃烧工艺和控制系统来改善燃烧效率、降低烟气排放、减少燃烧设备的维护和运行费用，同时提高热效率和经济效益。

4.2.1 风量控制优化

燃烧空气对于煤的燃烧有着至关重要的作用。风量的不足或过多都会影响燃烧效率和烟气排放。因此，风量控制优化是一项非常重要的燃烧优化措施。通过调整燃烧风量和氧量的配比，可以达到最佳燃烧效果和最低的烟气排放。

4.2.2 燃烧控制优化

燃烧控制是燃烧过程中的重要环节，通过调整燃烧器的燃料供给和空气流量，可以控制燃烧温度、燃烧时间和烟气排放。同时，还可以减少设备损耗和延长设备寿命。

4.2.3 烟气循环利用优化

烟气循环利用技术可以将部分烟气循环回锅炉中再次燃烧，从而提高燃烧效率和热效率，同时降低烟气排放和燃烧设备的维护成本。

4.2.4 调整煤粉细度

煤粉粒度会影响燃烧过程中的氧气分布和燃烧速率，进而影响燃烧产物的排放。一般来说，煤粉粒度越细，燃烧效率越高，但也容易产生颗粒物和NOx。因此，应根据实际情况选择适当的煤粉粒度，并通过调整进风量和煤粉喷入量等参数来实现最佳的燃烧效果。

4.2.5 预混合燃烧技术

预混合燃烧技术是一种燃烧优化措施，在热电厂燃煤锅炉脱硫脱硝优化中具有广泛的应用。预混合燃烧技术通过将燃料和空气预先混合，形成均匀的燃烧混合物，从而改善燃烧过程，减少烟气中的氮氧化物和二氧化硫排放。

4.3 脱硫脱硝设备优化

针对现有脱硫脱硝设备存在的问题，需要对设备进行优化，以提高脱硫脱硝效率、降低能耗、减少运行成本。

4.3.1 脱硝催化剂优化

脱硝催化剂是SCR脱硝系统的核心组件，对脱硝效率和能耗有着重要影响。一般来说，催化剂的选择应考虑其催化活性、耐久性、毒性抗性和价格等因素。此外，需要根据煤种和燃烧参数等实际情况，调整脱硝催化剂的配比和运行参数，以达到最佳的脱硝效果。

4.3.2 脱硫吸收剂优化

脱硫吸收剂是烟气脱硫系统的核心组件，对脱硫效率和能耗有着重要影响。

4.3.3 设备结构优化

脱硫脱硝设备的结构对于脱硫脱硝效率和能耗有着重要影响。一般来说，需要通过优化脱硫脱硝设备的结构，提高脱硫脱硝效率，减少能耗和运行成本。具体措施如下。一是优化吸收塔结构，改善气液分布，减少液滴飞散，提高脱硫效率。二是优化反应器结构，增加催化剂数量和活性，提高脱硝效率和NOx转化率。三是采用低压捕集器和高效过滤器等先进设备，降低颗粒物排放和能耗。

5 结语

热电厂燃煤锅炉脱硫脱硝是减少大气污染的重要环节。本文提出的热电厂燃煤锅炉脱硫脱硝优化方案包括选煤、燃烧优化和脱硫脱硝设备优化三个方面。通过选用优质煤炭、燃烧优化和设备优化，可以提高脱硫脱硝效率，降低能耗和运行成本，从而达到减少大气污染的目的。