火电厂锅炉脱硫脱硝技术设计

火电厂锅炉脱硫脱硝技术设计

秦鹏博     ,李聪辉     ,邓堃

华能洛阳热电有限责任公司     河南洛阳    471000

摘要：我国坚定贯彻长效发展、绿色节能观念，电厂锅炉企业在进行生产时会产生巨量污染物，若将这些污染物排放到大气环境当中，直接对环境造成严重污染。当下可持续发展的过程中，各个火电厂都需要根据其生产特点，做好锅炉的脱硫脱硝设计，使得在生产的同时可同步进行废气处理，控制排放量，严格执行国家的排放标准。但因为每个火电厂的生产都各有其特点，在脱硫脱硝设计时需注意细节优化。因此，本文综述了电厂锅炉脱硫脱硝技术。

关键词：火电厂锅炉；脱硫脱硝；设计要点

中图分类号：X757  文献标识码：A

引言

我国火电厂仍是传统的以煤为主要能源，其生产过程会形成大量的二氧化硫和氮氧化物。如何有效减少这些有害物质的污染排放量已成为国家污染防治任务的重点。虽然国家已经掌握了大量烟气脱硫脱硝生产技术，但受诸多限制，具体应用效果并不理想。

1 锅炉脱硫脱硝特点

电厂已经正确的认识到了脱硫脱硝及烟气除尘技术应用的重要价值，并且积极引入了该技术，能够实现烟气除尘99%、脱硝率99%、脱硫率99%，满足当前我国工业烟气排放标准。当前我国大部分的脱硫脱硝及烟气除尘技术已经日渐成熟，并且在现实应用当中展现出了极大的优势，投入成本也不断降低，脱硫脱硝及烟气除尘技术系统流程更加简化。脱硫脱硝及烟气除尘技术所需要的劳动力较少，并且具备操作流程简便、效果更优的特点，能够基本的实现系统设备自动化控制。在脱硫脱硝及烟气除尘技术应用的过程中，脱硫系统工作人员只需要关注浆液的pH值、温度、液位是否处于正常范围即可，并且很多设备系统都自带测控功能，自动连锁供浆、排浆，切实有效地减少了人为的干预，为设备安全增加了技术前提保障。脱硫脱硝及烟气除尘技术还具备较强的环境适应能力，可以结合不同电厂锅炉企业的实际生产需求、实际生产情况，科学合理有针对性的践行系统设计，适用于各类规格、燃料种类的电厂，并且借助合理的工艺组合，设备发生二次污染的情况相对较低，运行起来具备稳定性和安全性。

2 脱硫脱硝设计原理

根据火电厂锅炉的运行特点，使用高灰型选择性催化还原烟气脱硝工艺，催化还原剂层数综合选用2+1的模式来布设，也就是说，初装2层预留1层，在综合考虑设计工况、处理100%烟气量、布置2层催化剂的条件下，脱硝装置的脱除效果相对理想，脱硝效率基本可达75%以上，但在加装了预留层催化剂以后，此时的脱硝效率显著提高，基本可在87%以上。在脱硝系统的脱硝处理时，可采用尿素水解制氨的工艺，此工艺下，用除盐水将尿素颗粒溶解为一定质量浓度的尿素溶液，将该溶液存储起来，投运以后根据整个系统负荷情况，经由给料泵将尿素溶液送入水解反应器内，锅炉所抽出的饱和蒸汽在盘管方式下，也就进入了水解反应器，给尿素的水解反应提供了充足的热量，在放热以后，冷凝水回流于除盐水箱。水解反应器中所产生的含氨气流会与热风在混合器部位稀释，最后进入到SCR中，在催化剂作用下也就形成了氨气和水。

3 电厂脱硫脱硝设计要点

3.1 金属氧化物脱硫脱硝

根据这一技术的应用原理，主要是将金属氧化物作为载体，经由此载体与锅炉所排出烟气的SO2和O2反应，也就可以生成硫酸盐，所生成的硫酸盐性质特殊，完全可在锅炉运行的过程中作为NH3的选择性催化剂而存在。根据整个脱硫脱硝的流程分析，硫酸盐可负责烟气中的氮氧化物和氮气的还原，进而来保障良好的脱除效果。金属硫酸盐、甲烷在还原反应发生的过程中，可形成新的产物，也就是单质金属、金属硫化物。火电厂锅炉的运行中，伴随着氧化作用的发生，所形成的金属氧化物也就可有效实现脱硫和脱硝。金属氧化物脱硫脱硝技术应用中存在多种的工艺，如CuO工艺，在此工艺应用时，SiO2、AL2O3是作为常用的载体，此工艺下的SO2脱除率非常高，基本可超90%。

3.2 活性焦炭技术

目前，活性焦炭技术是国家火电厂烟气脱硫脱硝的主要技术之一。该技术的应用主要是利用活性焦炭的吸附性能，有效吸收活性焦炭生产中烟气生产过程中的二氧化硫，并在一定程度上促进了硫和硝酸盐的分离。活性焦技术需要添加适当的催化剂，促进硝酸盐和硫中的有害物质可直接转化为硝酸或硫酸；通过安装脱硫脱硝设备实现分离处理，该工艺可从烟气中分离出硫和硝酸盐。同时，从烟气中分离出来的二氧化硫也将在脱硫脱硝设备的支持下进行再处理，进入二次脱硝和脱硫设备，在催化剂氮的作用下会形成多种有害物质。另外，处理工艺的温度可达到350℃，在此高温环境下释放的二氧化硫气体能更好地保证后期排放的烟气净化的整体效果，最高净化率可达到95%以上。

3.3 海水脱硫

其工艺流程是，当烟气与海水相互接触时，海水内的碱性物质具有一定去硫能力，而烟气净化后会加热排出；吸收塔传出的海水添加至曝气池后，使其与未反应的海水融合，对其进行集中曝气处理，可去除海水中吸附的二氧化硫，并保证海水质量。此项工艺的脱硫比例不小于95%，显著减少了火电厂脱硫支出。而且，在进行脱硫工艺时，无需添加药剂，能有效防止二次污染问题的出现。海水脱硫工艺效果显著，但在使用该工艺时应保证火电厂周边区域有较多的海水资源，以保证去硫程序运行顺利。目前，海水脱硫工艺逐步成熟。比如，某火电厂使用吸收塔去硫时，采取海水添加、烟气降温、海水除硫的处理顺序，此流程的去硫比例达到了98%。

3.4 高能电子活化氧化技术

根据电子束法在脱硫脱硝方面的技术优势，主要体现在：（1）脱硫脱硝的效率较高，具有极强的技术适用性，在很多煤种、烟气量中，均可采用这种技术，根据技术的应用效果，脱硫脱硝率基本都可超过80%。在具体的技术应用过程中，相关人员通过对电子束应用剂量、烟气温度的调整，可大大提升脱硫脱硝的水平。（2）整体的脱硫脱硝操作流程相对简单且便捷，在火电厂现场需进行操作冷却塔、反应器、加速器、静电除器装置，即使在这一脱硫脱硝过程中存在着剧烈的负载变化，脱硫脱硝的效果也不会受到较大的干扰，各种操作、启停控制都相对便捷且高效。（3）在整个脱硫脱硝处理的过程中，全部环节均采用的是干法操作，这种操作方式下，可避免处理环节废水、废渣等物质的形成。（4）处理后的副产物为硫酸铵和硝酸铵，这些物质可作为化肥使用。比如，脱硫脱硝处理过程中，对吸收电子束幅照剂量的需求相对较大，长时间处于这一环境下，可能会对工作人员的身体健康造成一定的危害；利用造粒机来进行铵盐气溶胶微粒的处理时，为将处理后的物质作为化肥来使用，势必伴随着大量的电能资源消耗与浪费；整体的处理成本较高，一些设备的稳定性还不够。

4 结束语

每个火电厂的锅炉运行情况都有各自的特点，在开展脱硫脱硝设计的过程中，相关人员要根据锅炉系统的运行特点和状态，开展有针对性的脱硫脱硝技术选择，并做好系统的优化，以保障良好的脱硫脱硝处理效果，给火电厂创造极高的效益。

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