1脫硝技術(shù)發(fā)展趨勢

　　

　　脫硝技術(shù)從技術(shù)途徑上可分為低氮燃燒技術(shù)和SCR煙氣脫硝技術(shù)。低氮燃燒技術(shù)主要是采用復(fù)合式的空氣分級低NOx燃燒技術(shù)，SOFA風的比例從25%提高到35%，該燃燒技術(shù)在獲得較高的燃燒效率、確保煤粉安全穩(wěn)定燃燒的同時能有效降低NOx的排放，緩解爐后脫硝的壓力。爐后煙氣脫硝目前主要采用SCR煙氣脫硝技術(shù)、SNCR煙氣脫硝技術(shù)、SNCR/SCR聯(lián)合煙氣脫硝技術(shù)。

　　

　　1.1SCR煙氣脫硝技術(shù)

　　

　　該技術(shù)是在煙氣中加入還原劑(如尿素)，反應(yīng)后生成N2和水。在有催化劑的情況下，該反應(yīng)活化溫度為300℃~400℃，相當于鍋爐省煤器與空氣預(yù)熱器之間的煙氣溫度。目前該技術(shù)脫硝效率約為60%~90%。

　　

　　1.2SNCR煙氣脫硝技術(shù)

　　

　　該技術(shù)為非選擇性還原劑脫硝技術(shù)，因此需要較高的反應(yīng)溫度，還原劑噴入爐膛溫度為850℃~1100℃的區(qū)域，還原劑(尿素)迅速分解為NH3并與煙氣中的NOx進行SNCR反應(yīng)生成N2，該方法是以爐膛為反應(yīng)器。SNCR脫硝技術(shù)效率較低，一般為20%~50%，最新的研究結(jié)果表明，用尿素做還原劑時，有可能會產(chǎn)生破壞大氣層中臭氧的N2O。

　　

　　1.3SNCR/SCR聯(lián)合煙氣脫硝技術(shù)

　　

　　該技術(shù)為上述兩種脫硝技術(shù)的綜合，效率較高，一般為60%~80%效率介于SCR與SNCR兩者之間，并且SNCR-SCR聯(lián)合脫硝工藝中的SCR脫硝效率不宜大于30%，該技術(shù)系統(tǒng)及運行更為復(fù)雜，目前采用該技術(shù)的工程極少。

　　

　　綜上所述，脫硝技術(shù)在今后的發(fā)展趨勢是低NOx燃燒技術(shù)與爐后SCR煙氣脫硝技術(shù)相結(jié)合齊頭并進的策略。同時需要開發(fā)低負荷(此時反應(yīng)溫度更低，SCR脫硝系統(tǒng)的催化劑效率較低)脫硝技術(shù)，具體的實現(xiàn)可以采用省煤器分段，在鍋爐低負荷時，溫度亦能達到催化劑活化反應(yīng)溫度的區(qū)域增設(shè)脫硝裝置，另一種方法就是開發(fā)低溫催化劑。

　　

　　2脫硫技術(shù)

　　

　　目前大型鍋爐的脫硫技術(shù)基本上都是采用石灰石-石膏濕法脫硫工藝，其原理大同小異，在此不再贅述。濕法脫硫的核心部分在于吸收塔，其型式主要有填料塔、液柱塔、噴淋塔、鼓泡塔和雙回路塔，其特點及比選介紹如下。

　　

　　2.1填料塔

　　

　　填料塔內(nèi)裝設(shè)固體填料，漿液由填料層表面流下，煙氣在穿過填料過程中與漿液接觸反應(yīng)，完成脫硫過程，其結(jié)構(gòu)簡單，但壓損大，易堵塞，目前很少使用。

　　

　　2.2液柱塔

　　

　　液柱塔為無填料塔，液柱由下往上垂直噴射，形成液柱，煙氣由塔頂或塔底進入吸收塔，氣、液兩相擾動激烈，充分傳質(zhì)，完成SO2吸收，其特點是效率高，無堵塞，缺點是煙氣阻力損失大。

　　

　　2.3噴淋吸收塔

　　

　　噴淋吸收塔為目前運用最多的塔型，煙氣自下而上運動，吸收機漿液則由塔頂?shù)膰娮斐世葼畲怪被蛞砸欢ǖ慕嵌认蛳聡娚�。噴淋塔中的煙氣和吸收劑漿液兩相接觸面積與噴淋密度成正比。該噴淋塔的結(jié)構(gòu)簡單，造價低，壓降小，脫硫效率較高，缺點為煙氣分布欠均勻。噴淋塔又有好多具體方案，在此不再展開。

　　

　　鼓泡塔通過噴射管將煙氣鼓入石灰石漿液面以下的部分，讓煙氣被漿液充分洗浴后鼓泡冒出，因此得名。該技術(shù)主要特點是脫硫效率高，煤種適應(yīng)性好，除塵效果好，煙氣流量分配均勻，缺點是阻力較大，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜。

　　

　　目前高硫煤要達到低于50mg/Nm3的排放標準，需采用串聯(lián)吸收塔技術(shù)，即采用分級脫硫，兩個吸收塔中各自設(shè)置噴淋層，煙氣先在預(yù)洗塔中脫除部分SO2和其它污染物之后進入后吸收塔脫除剩余的污染物。兩塔串聯(lián)運行，共同脫硫，能夠滿足排放標準，但系統(tǒng)復(fù)雜，占地較大。此外中國自主開發(fā)出液柱+噴淋雙塔技術(shù)，前塔采用液柱塔，除去煙氣中70%的SO2，然后進入逆流噴淋塔，進一步脫除殘余的SO2，達到排放標準，最高脫硫效率可達98.5%。這兩種串聯(lián)吸收塔技術(shù)，前者初投資及施工難度均大于后者，而脫硫效率相當，故推薦采用液柱+噴淋雙塔技術(shù)。

　　

　　3除塵技術(shù)

　　

　　因袋式除塵器受濾袋質(zhì)量的影響較大，且無長期運行穩(wěn)定的業(yè)績，故本文只討論電除塵器。目前采用干式電除塵器+濕式電除塵器的組合，可使煙囪出口粉塵濃度控制在5mg/Nm3。

　　

　　影響電除塵效率的因素很復(fù)雜，但大體上可分為三類：a)工況條件：燃煤特性(成分、揮發(fā)分、發(fā)熱量、灰熔特性等)，飛灰性質(zhì)(成分、力度、密度、比電阻、粘附性等)，煙氣性質(zhì)(溫度、濕度、煙氣成分、露點溫度等);b)電除塵器的技術(shù)狀況：如極配型式、結(jié)構(gòu)特點、振打方式及其加速度大小、氣流分布的均勻性及電場劃分情況、電氣控制特性等;c)運行條件：如運行電壓、板電流密度、積灰情況、振打周期等。

　　

　　靜電除塵器的優(yōu)點如下：a)效率高，一般可達到99.8%以上，能夠捕集0.01μm以上的細粒粉塵;b)阻力損失比較小，一般為300Pa以下，可以處理溫度高達400℃;c)處理煙氣量大，壽命長。缺點是設(shè)備較復(fù)雜，設(shè)備安裝、調(diào)試、運行及維護的管理水平要求高，其次對粉塵比電阻有一定的要求，對粉塵有一定的選擇性，對較細的粉塵除塵效率不高。

　　

　　目前國內(nèi)火電廠運行的燃煤機組設(shè)計排煙溫度一般為125℃~130℃，燃用褐煤時為140℃，且機組實際運行排煙溫度普遍高于設(shè)計值約20℃~50℃，遠高于煙氣露點溫度。排煙溫度偏高、造成了鍋爐效率下降、電除塵器效率下降、脫硫耗水量增加等結(jié)果。采用低溫省煤器和低溫電除塵器技術(shù)是解決此問題的一種有效新方法。其原理如下：煙氣熱量回收裝置分為串聯(lián)的兩級，第一級布置在除塵器進口，將煙氣溫度從123℃冷卻到105℃。第二級布置在吸收塔進口，將煙氣溫度從約110℃冷卻到約96℃。采用主凝結(jié)水與煙氣通過換熱器進行熱交換，其流程為從六號低加出口的主凝結(jié)水引出一路凝結(jié)水經(jīng)加壓后依次通過第二級、第一級煙氣回收裝置后回到七號五號低加入口處。通過排擠回熱抽汽來減少汽機的熱耗，同時也降低了煙氣溫度，使進入除塵器的煙氣量減少，粉塵比電阻降低，從而實現(xiàn)余熱利用和提高除塵效率的雙重目的。煙氣回熱裝置的優(yōu)點如下：a)可提高電除塵器的效率，降低煙氣溫度;b)降低煤耗及廠用電率;c)布置靈活，位置無限制，甚至可以布置在除塵器內(nèi)。

　　

　　電除塵器技術(shù)的另一個發(fā)展趨勢就是采用旋轉(zhuǎn)電極。該型除塵器與常規(guī)除塵器原理相同，由前級常規(guī)電場與后級旋轉(zhuǎn)電廠組成。旋轉(zhuǎn)電極電場中陽極部分采用回轉(zhuǎn)的陽極板和旋轉(zhuǎn)的清灰刷。附著與回轉(zhuǎn)陽極板上的煙塵在上位達到形成反電暈厚度時，就被布置在非收塵區(qū)的旋轉(zhuǎn)請會刷徹底清除，因此不會產(chǎn)生反電暈現(xiàn)象且無二次揚塵，從而提高電除塵器的除塵效率，降低排放濃度。旋轉(zhuǎn)電極除塵器的優(yōu)點如下：a)陽極板永久清潔、避免反電暈，有效解決高比電阻粉塵收塵難的問題;b)減少二次揚塵;c)減少煤、灰對電除塵性能影響的敏感性;d)可使除塵器小型化，減小占地面積;e)特別適用于老機組電除塵器的改造。缺點有兩點：旋轉(zhuǎn)部件的設(shè)備可用率要低一些;其次對安裝要求較高。

　　

　　對于粉塵排放標準比較高的地區(qū)，單純使用電除塵器已不能滿足要求，解決的途徑是增設(shè)濕式靜電除塵器。

　　

　　濕式靜電除塵器的主要工作原理與干式除塵器基本相同，即煙氣中的粉塵顆粒吸附負離子而帶電，通過電場力的作用，被吸附到積塵極上;與干式電除塵器通過振打?qū)O板上的灰振落至灰斗，不同的是，濕式電除塵器將水噴至極板上使粉塵沖刷到灰斗中隨水排走。同時噴到煙道中的水霧既能捕捉微小煙塵又能降低電阻率，有利于微塵向極板移動，濕式電除塵器效率可達70%，并可長期穩(wěn)定高效地去除煙氣中的PM2.5、SO3、石膏雨、汞、多種重金屬、二噁英及多環(huán)芳烴(PAHs)等污染微小顆粒。已投運濕式電除塵器的成功經(jīng)驗表明，燃煤電廠在濕法脫硫后建設(shè)濕式電除塵器，完全可以作為進煙囪前的最后一道技術(shù)把關(guān)措施。

　　

　　除塵技術(shù)建議采用脫硫前干式旋轉(zhuǎn)電極除塵器，脫硫后濕式除塵器，并且在煙氣系統(tǒng)中增加熱量回收裝置，以提高除塵效率。

　　

　　4結(jié)語

　　

　　大氣污染排放標準有日益苛刻的趨勢，給火電廠煙氣處理技術(shù)帶來了新的挑戰(zhàn)，通過簡要分析，提出了煙氣脫硝、脫硫、除塵工藝的新技術(shù)路線，對大型電廠的設(shè)計有顯著的借鑒意義。

 

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