高硫高灰燃煤电厂超低排放技术路线研究分析

黄伟

(清水川能源股份有限公司 陕西榆林市府谷县 719400)

摘要: 随着环境质量的不断恶化，环保问题已经是一项不容忽视的事情，因此，对燃煤电厂实行超低排放已经是发展的必然趋势，尤其是高硫高灰煤电厂。本文就主要介绍了目前主流超低排放的一些技术，其中有脱硝技术、除尘改造技术以及脱硫技术，文章还结合这些技术对具体的操作过程进行了详细的介绍。

关键词: 超低排放;二氧化硫;氮氧化物;烟尘;高硫高灰煤

引言

近年来，雾霾在全国各地十分严重，火力发电、工业排放以及汽车尾气和二次扬尘等就是这些城市细颗粒物的重要来源。为了有效改善这一状况，相关部门均发布了燃煤电厂超低排放的改造方案，目的在于希望利用超低排放使环境质量能够得到改善，氮氧化物、一氧化硫以及烟尘是超低排放所关联到的三种主要污染物，其均来自煤的燃烧过程中，本文就对一些主流的超低排放技术进行了详细的介绍。

一、主流超低排放技术路线

(一)脱硝技术

烟气中的氮氧化物主要有三种生成方式，分别是:燃料型氮氧化物、快速型氮氧化物和热力型氮氧化物。如果按照控制的阶段来进行区分，可分为:燃烧之前、燃烧中以及燃烧之后。燃烧之前进行脱硝虽然在技术上可以实现，但极大地降低了经济效益。从目前阶段来看，燃烧中脱硝和烟气脱硝是最为常用的技术。

1燃烧中脱硝

在使用燃烧中脱硝技术时，主要目的是进行低氮燃烧改造，主流技术主要有以下几种:低氮燃烧器、空气分级燃烧技术、烟气再循环技术以及燃料分级燃烧技术。其中应用范围最广的是空气分级燃烧技术，这一技术的基本原理是分两个阶段将燃烧所用的空气送入，在主要的燃烧区域，富燃料贫氧会抑制氮氧化物的生成，在燃烬的区域，贫燃料富氧会降低飞灰中未能燃烬的碳。从实际发挥的作用来看，通过将低氮燃烧器和空气分级燃烧技术进行结合可使得氮氧化物的排放量大为降低，但这种结合也会带来一定的弊端，它会使得飞灰可燃物的含量增加，使其无法被再次利用，并且还会造成水冷壁被腐蚀的现象。

2燃烧后脱硝

燃烧后脱硝常用的两种技术是选择性催化还原和选择性非催化还原，其中，选择性催化还原技术因为脱除效率十分之高而成为了主流技术。这一技术的布置方式有三种，分别是低含尘烟气段、高含尘烟气段和尾部烟气段，通常采用最多的是高含尘烟气段，这主要是从经济性角度来考虑的，布置的时间一般在空预器之前。氨气是脱硝过程中所采用的脱硝剂，其产生方式主要有三种，分别是液氨、氨水以及尿素，其中液氨的使用最为普遍，是因为其较为安全且运行成本低。在脱硝的过程中，必须对氨的用量进行严格控制，因为其虽然对氮氧化物的转化有利，但也容易跟烟气中的三氧化硫进行反应，反应生成的硫酸铵会将空预器堵塞。进行脱硝所使用的催化剂是钒钛钨型，催化剂的选择要根据灰的主要成分来决定。

(二)除尘改造技术

低低温静电除尘、电袋复合除尘以及湿式电除尘是目前阶段使用最多的三种除尘技术，它们能够将烟尘进行超净排放。

1低温静电除尘

在低温电除尘之前加装换热系统就是低低温静电除尘技术，以低温省煤器来说，使烟气的温度能够降到酸露点之下的八十五到就是摄氏度之间，烟气中所含的三氧化硫就会进行凝结，使烟尘的比电阻得到减弱，从而达到提升除尘效率的目的利用这一技术所产生的热能有两种利用方法:第一种是可用其来加热汽轮机用水，所产生的节能效果是十分明显的，第二种是可用其将尾部的烟气加热，使烟气能够更好的进行扩散。除此之外，在利用这一技术时，需要将灰硫比和二次扬尘这两个因素考虑进去，如果灰硫比处于比较低的状态，就要将设备的防腐能力进行提高，而离线振打等抑尘措施是二次扬尘的解决方法。

2电袋复合除尘

先进行电除尘，再进行布袋除尘是电袋复合除尘技术的使用流程，在使用这一技术操作的过程中，还需要将静电和袋式除尘这两种工艺的细节考虑进去，主要有出入口的流场、颗粒直径的大小以及烟尘的浓度。除此之外，这两种工艺还会互相影响，具体来说就是电除尘的流场分布会受到布袋除尘结构的影响，从而使除尘效率大为降低，同样的，电除尘的结构也会对布袋除尘造成影响，主要表现在布袋除尘的颗粒的直径和浓度会发生变化进而影响到布袋除尘的效率。

3湿式电除尘

湿式电除尘的除尘原理和干式电除尘是大致相同的，但其中也有一些区别，湿式电除尘技术能够利用水膜清灰而不是干式的振打，并且电阻以及二次扬尘也不会对其除尘效率造成影响。除此之外，利用这一技术可使烟气中的湿度增大，使得一些酸性的气体和有毒的重金属能够更好的被脱除。湿式电除尘会受到布置形式的影响而分为卧式湿式电除尘和立式湿式电除尘两种，其各自都具备一些优势，卧立式的主要是在进行布置的时候所占空间小，而卧式的则是成本投资低，并且在布置的时候不会受到任何的限制但从目前的具体使用情况来看，立式被较为普遍的采用，这主要是因为其用水量很小，并且排出的废水可以直接进入到脱硫塔中。

(三)脱硫改造技术

石灰石一石膏法技术是目前应用最普遍的进行超净排放改造的设备，下面对其常用的几种方案进行介绍。

1.单塔双循环

石灰石浆液与二氧化硫的反应过程可分为两个阶段，第一个阶段是两者通过反应生成硫酸氢钙和硫酸钙，第二个阶段是两个生成物与氧气进一步反应生成硫酸钙水化合物。两个阶段反应的目的是不相同的，但从效率来说，第二个阶段所需的PH值较低，单塔双循环技术只需要在原有基础上进行简单的改造就可使效率大为提高，因而得到了普遍应用。

2.双塔串联

双塔串联技术的工作原理和上面所描述的单塔双循环技术是相同的，从实际的应用中来看，这一方案使脱除效率大为提高，能够使原吸收塔的许多问题得到改良，如排放标准低和预留场地大等等，并且在对原吸收塔进行改造的时候不会影响到其正常的工作。但这一方案也不可避免的存在一些弊端，主要是在方案实施的初期，成本投入过大。

3.炉内脱硫

在燃烧高硫高灰煤时，常用到CFB锅炉，就是循环流化床锅炉，这主要是因为其燃烧率十分之高并且能够适应多种媒种，除此之外，产生的有害气体浓度也十分之低。炉的固硫剂一般用的是石灰石粉，但在脱硫的过程中，受炉内高温环境的影响，导致对钙的利用率很低，如果过量加入石灰石粉，还会对锅炉的正常运行造成影响，为了解决这一问题，常将炉内脱硫和炉外脱硫技术联合使用。

二、结语

通过以上的分析，我们可以发现，在高硫高灰煤电厂实现超低排放是完全可行的，文章就对具体的工艺路线进行了介绍，首先是脱销技术的使用，主要是燃烧中脱硝和燃烧后脱硝;其次是进行除尘改造，低低温静电除尘技术、电袋复合除尘技术以及湿式电除尘技术是在实际应用过程中效果最为显著的三种技术其主要优点在文中都有具体的描述;最后是进行脱硫改造，所使用的技术主要有三种，分别是单塔双循环技术、双塔串联技术以及炉内脱硫技术，通过这样一系列的操作，就可实现高硫高灰煤电厂的超低排放，使环境污染的问题能够真正得到有效地控制，从而使得我们生活的环境能够更加的清洁，也为人们的身体健康提供保障。

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