电厂锅炉脱硫脱硝及烟气除尘技术探究

电厂锅炉脱硫脱硝及烟气除尘技术探究

哈合尔艾力·巴合提江

中煤能源新疆煤电化有限公司 新疆昌吉州准东831700

摘要：随着我国各个领域的快速发展，人们对电力的需求持续增长。为了满足日益增长的供电需求，燃煤电厂消耗的煤炭在煤炭消费中所占的比例将逐步增加。然而，燃煤电厂生产造成的氮氧化物（NOx）、二氧化硫（SO2）以及烟尘等污染物已成为严重威胁我国生态环境和人民健康的重要污染因素。针对当前严峻形势，国家有关部门陆续出台了一批以节能减排为核心的政策，规定了不同时期建设的燃煤发电项目的大气污染物排放标准，逐步推进燃煤电厂超低排放改造工作。因此，为了达到国家规定的超低排放水平，燃煤发电企业逐渐开始重视脱硫脱硝和烟气除尘技术。对于燃煤发电来讲，要想彻底解决氮氧化物（NOx）、二氧化硫（SO2）以及烟尘，必须进一步改造优化相应的脱硫脱硝及除尘技术，对排放的气体进行处理，确保烟气中的各项环保参数满足人民对优美生活环境的需求，推动绿色低碳发展。

关键词：电厂锅炉；脱硫脱硝；烟气除尘技术；

引言

在燃煤机组建设中应用脱硫脱硝及烟气除尘技术，可以减少生产过程中的大气排放，最大限度地降低对环境的影响，非常符合现代环保节能发展理念，是促进我国持续发展的重要举措，高效利用各种新型环保技术，在提高对机组管控水平的基础上，达到环保节能的目的。本文通过燃煤电厂脱硫脱硝及烟气除尘技术的介绍、分类及特点进行分析，来探究脱硫脱硝及烟气除尘技术在燃煤电厂中的重要性，为推进燃煤电厂超低排放及绿色发展目标的实现奠定了一定的基础。

1脱硫脱硝及烟气除尘技术概述

1.1电厂锅炉脱硫脱硝及烟气除尘技术特点

结合我国电站锅炉生产企业，已经正确认识到应用脱硫脱硝技术和烟气除尘技术的重要价值，并积极引进该技术，实现了烟气除尘99%、脱硝99%、脱硫99%，达到了我国目前的工业烟气排放标准。目前，我国大多数烟气脱硫脱硝除尘技术日趋成熟，在实际应用中表现出较大优势，投入成本也不断降低，烟气脱硫脱硝除尘工艺系统流程更加简化。烟气脱硫脱硝除尘工艺所需人力少，且具有操作过程简单、效果较好的特点，能够实现系统设备的基本自动控制。采用电厂脱硫、脱硝和烟尘处理技术技术，不仅可以大幅度降低电厂的污染排放，还可以提高煤炭的利用效率，从而降低煤耗成本。

1.2 电厂锅炉脱硫脱硝及烟气除尘技术现状

在国家快速发展的背景下，中国环境保护的实施要求日益严格，绿色环保逐渐成为新时代的指导原则。目前，中国大多数运行锅炉的机组已经使用脱硫脱硝和烟气除尘技术，大部分电厂的技术实施者使用锅炉设备的科学规划和调整来实现脱硫脱硝计划的工作目标。注入更多的人员和成本作为电厂单元，并围绕设备和技术开展优化工作。然而，与其他国家先进和优秀的技术相比，中国在脱硫和脱氮以及烟气除尘方面仍面临更多的不足。因此，发电厂必须结合自身实际情况，适时创新和改进相关技术。确保技术部分能够使电厂更有效地实现环境减排目标，并进一步提高机组在市场环境中的核心竞争力。

2锅炉脱硫脱硝技术及烟气除尘技术的应用实例

2.1 北二电厂2×600MW机组脱硫脱硝工程基本情况

新疆准东五彩湾北二电厂3#、4#（（2×600MW）机组锅炉为超超临界燃煤锅炉。烟气采用静电除尘器除灰、石灰石-石膏湿法脱硫。结合北二电厂3#、4#（（2×600MW）机组烟气脱硫脱硝工程实际，简述SCR脱硝工艺改造之前和改造后的降低氮氧化物（NOX）排放情况、石灰石/石灰石膏法烟气脱硫工艺技术。

2.2 SCR法烟气脱硝技术

  根据电厂的具体情况，SCR脱硝工艺采用“高含尘布置方式”的选择性催化还原法（SCR），采用尿素热解制氨法为还原剂。我厂脱硝系统满足锅炉 30%BMCR-100%BMCR 负荷、烟气NOx含量 220mg/Nm3、脱硝系统入口烟气含尘量小15g/Nm3、NH3/NOx摩尔比不超过保证值 0.822/0.816 等条件下，出口 NOx 浓度小于 50mg/Nm3，能保证 NOx 脱除率大于 80%；SO2/SO3 转化率小于 1%，并能满足在以上性能保证条件下，SCR 系统具有正常运行能力，能在烟298℃～420℃之间连续运行。2021年对3#机组SCR 脱硝系统烟气流场及控制系统等进行优化改造，在确保烟气排放达标的同时减小氨逃逸增强脱硝系统运行的可靠性、连续性和经济性。脱硝系统升级改造后:通过增加分流板、改造导流板实现脱硝入口浓度场、速度场的优化；通过喷氨格栅分区优化，脱硝喷氨进行分区域控制改造，将喷氨格栅分为 14 个区域进行喷氨，喷氨分区管设置喷氨自动调节阀，根据脱硝出口区域截面 NOx 浓度时时调整喷氨量。改造喷氨自动控制策略，改善工况变化对脱硝入口烟道截面 NOx 分布的影响，提升喷氨系统的全负荷适应性。原稀释风使用二次热风，二次热风里带有烟灰，为保证脱硝喷氨格栅畅通，稀释风改为使用冷一次风，并经布置在脱硝入口烟道管式加热器加热。在确保烟囱入口 NOx 排放浓度不超标的情况下，保证脱硝反应器出口氨逃逸浓度不高于2.4ppm。改造后技术参数分别为仪表分辨率要求：NOx 至少达到1mg/Nm3，O2 至少达到 0.01%；测量精度要求：NOx 至少达到±2.5%FS，O2 至少达到±2%FS；响应时间要求：≤1s；优化改造脱硝系统后各项参数及技术指标均表明了以SCR脱硝为主的工艺技术是成熟和可靠的，完全能满足电厂安全环保运行。该法优点是对烟气中的NOx去除率高，适用NOx含量高的烟气；氨利用率高，烟气中的氨逃逸低；还原后的氮气放空，无二次污染。缺点是装置一次投资大，需要定期更换催化剂，运行费用高。

2.3石灰石-石膏湿法脱硫技术

新疆准东五彩湾北二电厂3#、4#（（2×600MW）机组烟气脱硫工程，采用石灰石-石膏湿法脱硫工艺。烟气脱硫（简称FGD）按脱硫剂的种类划分，可分为以下五种方法：以CaCO3（石灰石）为基础的钙法，以MgO为基础的镁法，以Na2SO3为基础的钠法，以NH3为基础的氨法，以有机碱为基础的有机碱法。世界上普遍使用的烟气脱硫技术是钙法，所占比例在90%以上。按吸收剂及脱硫产物在脱硫过程中的干湿状态又可将脱硫技术分为湿法、干法和半干（半湿）法，其中石灰（石）-石膏湿法FGD是目前国内市场的主流脱硫技术，其核心技术在国内广泛运用。石灰石/石灰-石膏法烟气脱硫采用石灰石粉作为脱硫吸收剂，石灰粉经给料机落入到浆液箱后加水制成吸收剂浆液。在吸收塔内，吸收浆液与烟气接触混合，烟气中的二氧化硫与浆液中的碳酸钙以及鼓入的氧化空气进行化学反应从而被脱除，最终反应产物为石膏。

石灰石-石膏湿法脱硫技术的优点是工艺成熟，最大单机容量超过1000MW，对烟气负荷、煤种变化适应性好，脱硫效率高≥95%,Ca/S≤1.03，脱硫副产品（石膏）可以二次使用，对于高硫煤和环保排放要求严格的工况尤为适合，但系统较复杂，占地面积大，投资费用高，烟囱需要进行防腐处理。

3电厂锅炉烟气除尘技术

3.1静电除尘技术

静电除尘技术是施加高电压产生电晕放电，使悬浮于含尘气体中的粉尘或颗粒物受到气体电离的作用而荷电，荷电颗粒在电场力的作用下，向极性相反的电极运动，并吸附到极板或极线上，通过振打、冲刷等使其从电极表面脱落，同时在重力的作用下落入灰斗，完成全过程除尘。静电除尘技术具有除尘效率高、稳定可靠性强、可以承受较高的烟气温度、运行费用较低、维护方便、无二次污染等特点。随着静电除尘配套电源和控制技术的不断发展，该技术对煤种的适应范围更为广泛，除尘效率最高可达到 99.99%，净烟气粉尘浓度排放指标最低可控制在 10 mg/m³以下；电除尘技术发展与应用。一是低低温电除尘技术：该技术是通过烟气冷却器降低电除尘器入口烟气温度至酸露点以下的电除尘技术，可实现较高的除尘效率。二是湿式电除尘技术：该技术是用水冲刷吸附在电极上的粉尘，可有效去除烟尘及湿法脱硫产生的次生颗粒物，并能协同脱除三氧化硫、汞及其化合物等。三是机电多复式双区电除尘技术：由数根圆管阴极辅助收尘电极与阳极板配对，运行电压高，场强均匀，电晕电流小，能有效控制反电晕。由于圆管电晕极的表面积大，可捕集正离子粉尘，从而达到节电和提高除尘效率的目的。

3.2旋转电极除尘技术

相较于其他的烟气除尘技术，旋转电极除尘技术在常规电除尘工作原理基础上进行了优化，其主要区别在于所运用的装置设备上。在实际应用的过程中，旋转电极除尘技术装置设备往往会由阴阳两极构成，进而将电厂区域划分为两部分。与此同时，设备中还配备了可以旋转的除尘设备，在正式运用的时候可以利用旋转除尘设备完成对粉尘的清理，从而实现对重点区域以及其他区域的有效分配，最大限度地提升烟气除尘工作效率与质量，为电厂锅炉整体的清洁与运行效率提升奠定基础。

结束语

如今，随着脱硫脱硝及烟气除尘技术的发展，许多国家都开展了该技术的研发工作，是在寻求比传统FGD和SCR投资、运行成本低的SO2/NOx双脱技术，为改善我们的生活环境，国家还需要在环保方面加强技术研发和资金投入力度，全面改造优化燃煤电厂锅炉，使其烟气中NOX、SO2及粉尘的排放达到国家超低排放标准，使用可靠的脱硫脱硝及烟气除尘技术手段，切实降低在电力资源生产当中出现的环境危害，减轻企业对周围环境的污染。

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