火电厂烟气洁净技术研究

火电厂烟气洁净技术研究

唐郭安唐树芳

华电电力科学研究院杭州310030

摘要：随着我国社会经济的发展，工业化进程也迅速深入。但是随着工业的快速发展，也引发了严重的污染问题。日益增长的环境污染问题，如酸雨、雾霾更加引起社会的关注，日渐成为社会的焦点。特别是火力发电厂，依靠燃烧煤炭资源为基本能源获取方式，在实际电力生产过程中产生了大量有毒有害的气体，包括NOX、粉尘以及SO2等，使得大气被严重污染。针对这种现象，火电厂进行了一系列包括脱硝、除尘、脱硫在内的改造，有效的降低了火电厂对大气的污染，同时也在一定程度上兼顾火电厂的经济运行。

关键词:烟气洁净；脱硝；脱硫；除尘

前言

如今，粉尘污染、二氧化硫污染和氮氧化物污染已经成为大气中最重要的污染物[1]。在社会经济快速发展的当下，自然环境也遭到了严重的破坏，人们的生活、居住环境不断恶化，引起了党和国家的高度重视。为了促进燃煤电厂高效清洁发展，减少电力行业大气污染排放，国家能源局下发通知要求开展燃煤电厂污染物排放的深度治理。为此，各大电力行业运用国内外先进技术，对现有设备进行了改造，对有缺陷设备进行了更换维修，对运行方式进行了优化，并取得了显著效果。

1当前我国火电厂主要使用的烟气洁净技术简介

1.1火电厂烟气脱硝技术

在煤粉的燃烧过程中会生成氮氧化物，主要分为三类：一类为由燃料中含氮有机化合物的氧化而生成的NOX，称为燃料型NOX（。第二类由大气中的氮生成，主要产生于原子氧和氮在高温下发生的化学反应，称为热力型NOX。第三类称为快速型NOX，它是燃烧时空气中的氮和燃料中的碳氢离子团如CH等反应生成的NOX。

控制NOX的生成主要有两个途径：在燃烧时控制NOX的生产量；通过与NH3反应，脱除烟气中的NOX。

在燃烧时控制NOX的生产量，国内的主流技术为采用低氮燃烧器进行炉内低氮燃烧[2]。它的原理是利用低过量空气系数，在炉内进行分级燃烧实现低氮氧化物生成。在烟气中脱除氮氧化物，目前主流以下几种方式。第一种为非催化还原法，即SNCR装置脱氮法；第二种为选择性催化还原法，即SCR装置脱氮法。

1.2火电厂除尘技术

火电厂除尘技术是在尾部烟道上利用专门的除尘装置，去除烟气中的粉尘颗粒，主要经历了单一除尘到除尘联合脱硫到目前的脱硝、除尘和脱硫联用的阶段。目前主流的除尘方式可以分为三种：静电除尘器、袋式除尘器、湿式电除尘器。

常规静电除尘器通常使用4个电场，利用粉尘颗粒在电场中被电离的特性进行除尘。它具有除尘效率高，阻力小的优点。低低温静电除尘器为运行在酸露点之下的除尘器，由于它的运行在温度较低，处于比电阻特性较好的区域，烟气量小，除尘效率高。

袋式除尘器是通过布置不同孔隙的布袋，改变烟气流动方向流进布袋，过滤较粗粉尘颗粒来达到洁净烟气的目的。袋式除尘器可以通过降低通过的烟气流速来提高除尘效率。

湿式除尘器通过电晕放电，在高压直流电源作用下，放电阴极与收集阳极之间形成非均匀高压静电场，电晕层中的微粒发生雪崩式电离产生大量的负离子和少量阳离子，这些离子与水雾凝聚荷电在电场力的作用下迅速被阳极收集，之后被水膜冲洗带走。

1.3火电厂脱硫技术

烟气中含有的SO2、SO3会在大气中形成酸雨，具有很大的危害性，所以必须将其脱除。目前采用的脱硫技术分为三类：以吸收剂水溶液洗涤烟气的湿法脱硫、直接喷射钙基吸着剂粉料的干法脱硫和吸收剂浆液喷雾吸硫及干燥半干法脱硫。

湿法脱硫技术是利用液滴中的石灰石颗粒与烟气中的硫化物发生反应，将硫元素固化而实现脱硫的技术。干法脱硫通常用于循环流化床。半干法脱硫技术吸收剂为生石灰，生成物为亚硫酸钙，在烟气中与硫化物发生反应实现硫的脱除。

2火电厂烟气洁净技术的应用

2.1氮氧化物控制技术应用

氮氧化物控制技术主要分为低氮燃烧技术和烟气脱硝技术。低氮燃烧技术相对发展成熟[3]，主要在燃烧时采用浓淡分离燃烧、分层燃烧来实现低氮氧化物生成。这种技术通常可以将炉膛出口的氮氧化物控制在400mg/m3。烟气脱硝技术分为选择性非催化还原反应SNCR和选择性催化还原反应SCR。它们的反应过程可以用以下表达式表述：

4NH3+4NO+O2→4N2+6H20（1）

2NH3+NO+NO2→2N2+3H2O（2）

SNCR与SCR比较，最主要的区别就是SCR需要使用催化剂，而SNCR不需要。SNCR更适用循环流化床锅炉，脱硝效率较低，难以达到目前的排放标准。SCR与SNCR对比见下表:

2.2除尘技术应用

除尘技术在我国有较长的历史，电除尘和袋式除尘相比湿式除尘更为成熟。静电除尘利用粉尘荷电原理，如下图1所示，含尘气体流经电场，粉尘被荷电，流向阳极板收集。效率高，阻力小。普通电除尘，可以将除尘效率达到99%。

低低温电除尘是在考虑图2所示比电阻特性基础上，适合在低于温酸露点温度条件下工作的设备，它不仅能有效脱除粉尘，也可以脱除SO3。除尘器的工作效率跟入口烟气温度有直接关系，当温度在130℃时，随着入口粉尘颗粒变大，出口粉尘浓度增加明显，而当温度较低处于90℃时，入口粉尘颗粒变大，出口粉尘浓度变化不明显。对于脱硫系统，入口粉尘浓度增加后，当入口烟温在90℃时的粉尘浓度明显小入口烟温130℃时的粉尘浓度。

2.3脱硫技术应用

火电厂烟气中SO2排放将导致酸雨等污染，对于SO2排放的控制目前主要是湿法脱硫技术，其主要原理表达式如下[4]：

SO2+CaCO3+½O2+H2O®CaSO4•2H2O+CO2（3）

湿法脱硫的吸收剂为石灰石，产物为石膏，它的工艺简单，设备小，效率可以高达99%，应用广泛。

3火电厂洁净技术联合应用

针对烟气污染问题，对某火电厂进行了烟气洁净技术改造，增加SCR脱硝装置，高效电源除尘装置和湿法脱硫装置。改造前后污染物排放对比如下表所示：

从改造结果可以看出，改造效果明显，脱除了大量污染物，达到国家要求排放值。

4结束语

随着经济发展造成的环境污染越来越严重，目前对于污染物脱除的要求日益严格，脱除技术也在迅速发展。减小污染排放可以在很大程度上缓解电力需求和环境持续污染的矛盾，经过技术优化改造，目前可以满足脱除氮氧化物、粉尘、二氧化硫这些污染物的要求，达到国家排放标准。

参考文献

[1]刘文杰.火电厂烟气脱硫脱硝技术应用与节能环保[J]．企业实践,2017(01).

[2]陶军.一种对冲燃烧锅炉简易深度低氮燃烧技术[J]．热力发电．2015(01).

[3]关涛.锅炉燃烧器低NOX改造效果分析[J]．电站系统工程．2009,26(2):31-33.

[4]郝润龙.燃煤烟气湿法脱硫系统模型及优化运行[J]．动力工程学报．2016,10(10):822-841.

作者简介：唐郭安(1984年)，男，汉族，硕士研究生，研究方向为:大型电站锅炉洁净燃烧。