火电厂锅炉脱硫脱硝及烟气除尘技术要点探讨.pdf

228 EPEM 2023.7 下节能减排Energy Saving火电厂锅炉脱硫脱硝及烟气除尘技术要点探讨古交西山发电有限公司 刘德来摘要：火电厂在运行过程中，锅炉燃烧会有大量硫化物、二氧化碳、粉尘生成，对周围环境造成严重污染。本文对火电厂锅炉脱硫脱硝，以及烟气除尘技术进行了相关的阐述和分析，供同行参考。关键词：火电厂；锅炉；脱硫脱硝；烟气除尘火电厂在发展的过程中，在提升运行效率的同时，也需要采取有效的环保措施。由于锅炉应用会产生较多污染物，包括二氧化碳、二氧化硫等，因此需要采取有效的脱硫脱硝技术，减少污染气体的排放。从目前的情况看，石灰石石膏湿法是发展比较久的一种技术手段，在实际脱硫的过程中，吸收塔的类型会直接影响脱硫效果，应根据实际需求进行选择。脱硝技术主要有SNCR 烟气脱硝、SCR 烟气脱硝和 SNCR/SCR 联合烟气脱硝三种技术手段，最后一种综合了前两种技术，虽然脱硫效率较好，但系统技术极为复杂。除尘方面，可采用湿式静电除尘器，通过静电吸附的方式进行除尘，效果较好。1 火电厂锅炉脱硫脱硝及烟气除尘技术的分类干法烟气脱硫脱硝技术。在该技术应用的过程中，需要对湿度进行严格控制，保障工艺环境比较干燥。通常，该技术采用主要运用吸收剂回收生产中的硫化或硝化物质，经过处理将物质转变为干粉，然后清除。采用该方法不会生成水蒸气、废硫等产物，所以不会造成二次污染。在火电厂锅炉设备中应用，不会腐蚀锅炉，也不会污染环境。该技术可分为荷电干式喷射法和等离子体法。前者使用吸收剂，在回收生成物的过程中进行脱除处理1。后者采用高能电子，直接回收生成物中的污染物，可以生成肥料。这两种技术手段都可以减少污染问题，同时也能提升火电厂运行效益。图1 干法烟气脱硫脱硝技术半干法烟气脱硫脱硝技术。该技术是一种比较常用的脱除技术，通常在混合生成物质中应用，此类生成物中不仅有固体、气体，也包括液体。在实际应用的过程中，需要使用吸收剂以及专门的除尘设备。该技术原理与干法烟气脱硫脱硝技术原理相近，但这种方法要求在炉膛中添加大量湿活化剂，还需要使用水射流加湿器，确保污染物可以彻底清除。该技术应用效果较好，且成本比较低。图2 半干法烟气脱硫脱硝技术湿法烟气脱硫脱硝技术。该技术比前两种技术更加完善，具有较多的应用优势。虽然需要使用吸收剂来达到脱除效果，但该技术的经济成本进一步2023.7 下 EPEM 229节能减排Energy Saving下降，技术操作也更加简单。通常，该技术可以分为两种类型。一种是使用吸收剂的脱除技术，可以在不同类型的火电厂锅炉中应用，可以提纯二氧化硫并进行收集，清理效果较好2。通常采用高碱性物质作为吸收剂，常用的吸收剂为废电石渣，等等。另一种是石灰石湿法。顾名思义就是采用石灰石和石膏，将生成物质中的污染物吸收掉，脱除率比较高，产生的附属产物也可以进行经济性回收利用，具有可循环、可回收的特点，既可以满足环境保护的要求，也能提升经济效益。目前，我国很多火电厂锅炉都采用这种技术手段，对火电厂的发展有很大的推动作用。2 火电厂循环流化床过滤过热器结焦分析循环流化床锅炉构成部分较多，包括旋风分离器、回料器、各类受热面、底渣冷却设备等。在实际运行的过程中，燃料和石灰石混合，并且在炉膛中燃烧，然后与高温烟气一起进入分离器，与床料产生反应，分离之后返回炉膛，烟气经过过热器、空气预热器等构件换热，净化之后排入大气。相较于传统锅炉，这种锅炉比较特殊，如果受热面故障造成非必要停炉，则会给企业带来较大损失。检修发现，机组运行过程中，过热器出现超热、结焦、爆管等情况，如果出现结焦问题，则会迅速扩散，需要尽快停炉处理。为解决内流场不均匀造成的结焦，可进行燃烧深度调整，具体对一次风、水煤比等进行细化，同时进行冷态、热态实验，分析数据后进行调整。3 火电厂锅炉脱硝装置喷格栅优化调整3.1 调整目的调整脱硝装置喷格栅，旨在改善喷氨均匀性，减少局部出现较大的氨逃逸问题，使在线仪表更加精准地测量，保障数据信息具有代表性。明确各个负荷点最大脱硝效率，对运行操作进行指导规范，避免出现过量喷氨的情况，使脱硝液氨成本得到有效控制，同时降低对下游空预器等设备影响，缓解空预器阻力上升速度。对脱硝装置催化剂堵塞情况进行评估，同时也对其性能和寿命进行评估，提出有效的管理方案，为脱硝装置运行寿命管理提供更有力的数据支持，促进寿命延长。在满足降低 NOx排放的前提下，对氨逃逸进行有效控制，对脱硝装置运行安全性、经济性进行指导。3.2 试验内容和方法试验内容包括预备试验、摸底测试、喷氨优化调整、AIG 校核试验几项内容。预备试验对反应器进行实测，确定进出口位置 NOx 浓度，与在线NO/O2分析仪表的 DCS 显示值做出对比分析，为正式试验奠定基础；摸底测试就是在保持机组额定负荷的情况下，对喷按量进行调节，对反应器进出口位置 NOx 浓度进行测量，同时也要测量氨逃逸浓度，对装置效率、氨喷射量分配进行初步分析。喷氨优化调整就是在保障机组额定负荷的情况下，机组进行常规运行，根据 SCR 反应器出口截面 NOx 浓度分布情况，调节 AIG 喷氨格栅的手动蝶阀，使其开度符合标准要求，尽可能使 NOx 均匀分布；AIG 校核试验就是在机组正常状态和低负荷的情况下，以设计的脱硝效率为基础，对反应器出口 NOx浓度分布进行测量，同时也要对氨逃逸浓度分布进行测量，对优化结果进行评估，然后对蝶阀进行手动微调。通过试验，整体分析和评价脱硝系统的应用情况，根据评估结果制定详细的脱硝装置效率提升方案。3.3 试验依据及条件在实际试验的过程中，将检验依据标准固定污染源排气中颗粒物测定与气态污染物采样方法(GB/T16157-1996/XG1-2017）等作为依据。采用 Deto305烟气分析仪和 MNO1901烟气分析仪。在试验的过程中，锅炉负荷应该保持在标准要求范围内，波动幅度控制在 5%以内。燃用设计或者校核煤种保持不变。制粉系统的运行方式应该固定，确保给粉的均匀性。脱硝系统要先进行调试，稳定运行一段时间之后才能开始试验，保障试验效果。4 火电厂锅炉脱硫脱硝及烟气除尘技术要点的分析电除尘技术也在不断发展，主要采用旋转电极的方式，阳极应用回转阳极板、旋转清灰刷，应用效果较好。在烟尘满足电晕厚度标准时，能够达到良好的清除效果，不会有二次烟尘产生。该技术不仅除尘效果良好，而且可以降低排放浓度。不仅如此，从火电厂实际运行的角度看，可以增加湿式静电除尘器，可以进一步提升灰尘吸附效果。4.1 脱硫工艺的优化使用石灰石粉能够有效控制 CO2的排放，可将CaCO3分解为 CaO 和 CO2，二者反应之后会生成CaCO3，随之再次出现固硫反应。也就是说石灰石的各项参数会影响脱硫效率，具体包括粒度、反应活性、含硫量等3。根据湿式石灰石石膏法的应用方式可知，现场布置难度较大，会受到经济因素限制，所以230 EPEM 2023.7 下节能减排Energy Saving可以更换为炉内脱硫与燃烧结合的工艺方式。主要进行机械改造，将高压力 ROFA 封系统喷口在锅炉中设置，将出口风速控制为100m/s，设置12个喷射口。采用该设备，可以确保该层面物料颗粒在风力作用下形成旋转对流。还要对锅炉机壳和叶轮进行改造，增加风机出力强度。改造锅炉原本的二次喷射口与角度，保持良好的二次风功能4。在二次风坡喷口挡板中添加压力监测装置，还要改变石灰石入炉部位，对系统管系进行优化。石灰石主粉仓、输送管路也需要改造，将粉仓容量提升为400m，采用铸造耐磨弯头，同时对吹扫系统、疏通系统等多个系统进行改造，确保整体改造效果，提升脱除率。4.2 脱硝工艺的优化采用 SNCR 技术脱除硫、硝时需要控制反应区域温度，通常保持在8501100，氨水脱硝最佳。测试表明，工程采用集成喷射装置，在旋风分离入口位置安装，可以保持最佳温度，脱除率超过71%。烟气和氨混合效果要符合要求，工程采用MobotecCPRC 公司生产的炉内高温观察镜，可观察还原剂流是否均匀，以及散布情况是否良好。在改造的过程中，需要采用 Rotamix 风系统和喷枪、还原剂计量混合模块、监测模块、控制模块等装置。根据 CFD 模拟效果，在炉膛旋风分离器的2个入口烟道外侧安装喷射枪，竖向安装，然后在上部添加压缩空气、还原剂和风物质。设置氨水溶液储存系统，容量为80m，能够满足5天的运行使用需求。在机炉集控室中安装控制系统，同时做好氨水贮存间、控制室的建设与布置5。对系统物料需求进行计算，采用氨水作为还原剂，纯度控制为20%，可以达到71%的脱除效果。氨逃逸为10X10-6，每天消耗12.85t 氨气，全年消耗量超过3000t。4.3 案例分析以古交西山发电脱硝优化为例，针对喷氨进行优化调整，分区控制式喷射格栅喷氨技术将烟道截划分为多个区域，区域数量对应喷氨阀门数量，便于单独调节喷按量，可促进氨空混合气的迅速扩散，确保其在阎道忠均匀分布。根据氨格栅喷嘴、反应器出口测量氨格栅测点的分布情况，对顶阀门调节的具体位置，利用上游、首层催化剂入口截面流场分布的差异，通过调节各喷氨节流阀的开度使得各喷嘴截面所对应的调节区域获得不同的喷氨量，确保催化剂表面烟气中的氨-氮氧化物摩尔均匀分布，保障 NOx 浓度分布偏差不超过30%。根据不同的脱硫工艺，采用不同的计算方式，根据计算结果分析脱硫效果，然后采取恰当的优化措施。例如，采用钠碱法脱硫工艺，运用公式：2NaOH+SO2=Na2SO3（亚硫酸钠）+H2O（PH 值9）；Na2SO3+H2O+SO2=2NaHSO3（亚硫酸氢钠）（5 pH 9）分析计算，pH 值在59时，亚硫酸钠和 SO2产生反应，会生成亚硫酸氢钠。4.4 烟气脱硫工程烟气系统调试方案分析通过系统调试，确认各个设备正常安装，保持良好的设备状态，使系统可以正常运行，具体包括挡板门、烟道、辅助设备等。通过调试确保输入/输出信号正确接线，软件和硬件逻辑组态正确，正确显示各项运行参数。在实际调试的过程中，将锅炉启动调试导则电力建设施工及验收技术规程等作为参考依据。在调试之前，需要做好准备工作，包括烟气系统设备安装、电气设备安装、控制装置安装等多项安装工作完毕，清理系统并关闭孔门，对所有仪器设备调试，保障各项工具设备准备齐全。在调试之前需要检查挡板、密封风，确认执行机构没有故障、密封螺栓紧密连接等。以挡板密封风系统调试来说，挡板关闭时，打开挡板密封风隔离门，将密封风通入；挡板打开时，关闭隔离门。运行的挡板密封风机出现故障，启动备用风机。在实际调试的过程中，二氧化硫测量、化学测量分析、FGD 系统运行中的化学分析都是重要内容。综上所述，在火电厂发展过程中，为减少锅炉燃烧带来的污染问题，需要采取有效的脱硫脱硝和烟气除尘技术。针对常用的技术手段进行分析，结合实际运行情况，采用恰当的脱除方法，并且在实际应用中适当优化调整，确保脱除效果满足环保要求，同时提升运营效益。参考文献1王春杰.火电厂锅炉烟气脱硫脱硝协同控制技术研究 J.2021,15.2彭彦宁,王三小.火电厂锅炉烟气同时脱硫脱硝技术探讨 J.百科论坛电子杂志,2019,1.3 杜媛,李媛,等.电石渣半干法脱硫+低温 SCR 脱硝工艺在火 电厂烟气净化中的应用J.广东化工,2020,3.4郭良河.火电厂烟气脱硫脱硝技术应用与节能环保措施分析 J.科技创新与应用,2019,3.5田文秀.火电厂锅炉脱硫脱硝技术设计 J.清洗世界,2022,7.