火电厂大气污染治理中烟气脱硫脱硝技术运用分析

火电厂大气污染治理中烟气脱硫脱硝技术运用分析

刘  凯

国家电投集团贵州金元股份有限公司纳雍发电厂

摘要：火电厂作为重要的能源供应单位，在能源供应中起着至关重要的作用。然而，传统火电厂的能源消耗量大、烟气排放量高，对能源供应和环境保护构成了双重挑战。我国的工业生产规模不断扩大，已经立项并投入使用的工业生产项目越来越多，在这一背景下，工业废气的排放量也逐年增大，如果不及时予以治理，将严重危及人民群众的健康安全。因此，本文以实际工作开展情况为基础，论述了火电厂烟气脱硫脱硝技术应用要点。

关键词：大气污染治理；烟气脱硫脱销；应用

引言

煤气占电力企业排放可燃废气（高炉煤气、焦炉煤气和转炉煤气）总量的约88.46%，是重要的二次能源，气量大，使用点分散，且含有羰基硫、硫化氢、氯、氟、粉尘等有害杂质，燃烧后的烟气排量大、硫污染物浓度高且排放点较多。目前煤气硫污染物治理基本采用常规末端烟气SO2脱除的方式，存在治理点位多、投资高、占地大、分散管理等问题，采取源头控制方式，实施高炉煤气精脱硫，无疑是一种更高效、更经济的硫减排技术。

1 烟气特点

1)烟气成分复杂。烟气是煤气或高炉煤气燃烧后的产物，主要成分比较复杂，含有SO2、NOx、CO、H2S、焦油及各种粉尘等。采用经过精脱硫后的煤气作为原料时，产生的烟气中SO2浓度较低，一般在50~500mg/Nm3；部分新型锅炉采用未处理的荒煤气作为燃料，产生的烟气中SO2浓度较高，有些项目甚至高达3000mg/Nm3。烟气中NOx浓度通常较高，为500~1200mg/Nm3。2)烟气温度较低。烟气温度一般为200~300℃，甚至在200℃以下。3)烟气污染物含量波动大。烟气加热系统每隔20~30min就要换向一次，换向时停止加热，在此期间SO2、NOx浓度变化较大。4)长期运行，几乎不停炉，烟气处理系统需确保正常生产，且能实现出现故障时系统的快速切换。5)烟气含水量大，露点较高。含水量一般为10%~18%，露点温度一般在85~120℃。6)烟气含氧量高，一般为8%~15%。

2 烟气脱硫脱硝工艺技术应用

2.1 冲天炉烟气脱硫

冲天炉烟气脱硫系统主要由脱硫剂制备系统、气力输送系统、电气仪表控制系统等组成。工艺流程：冲天炉烟气→冷却器→袋式除尘器→引风机→烟囱排放。干法脱硫生成的粉尘经过现有的袋式除尘器过滤收集，废气通过引风机从烟囱排放。烟气脱硫系统具备手动与自动模式，自动模式下能够与冲天炉设备进行联动，与冲天炉设备同步启停。在冲天炉控制室设置远程控制及报警显示装置，能够实时监控脱硫设备运行状态。烟气脱硫系统具有在线自动调节功能，依据在线检测系统SO2浓度实时调整NaHCO3喷入量和喷入时间。烟气脱硫系统具有烟气温度检测装置，一般情况下，烟气温度在140～250℃之间，NaHCO3吸附剂的活性较高，在冷却器进出口管道选取两个点作为NaHCO3加入位置，根据各种工况下烟气实时温度，自动选择脱硫剂喷入点，确保烟气脱硫效果。

2.2 微晶吸附法

分子筛是具有均匀微孔的硅酸铝，呈弱碱性，对极性分子有优先吸附的选择性，H2S和硫醇等极性物质可被吸附脱除。微晶材料是属于分子筛的一种，其吸附机理是根据晶体内部孔穴大小和不同物质分子极性决定分子吸附的次序，可以同时吸附煤气中的有机硫、无机硫和氯离子。微晶材料再生能力强，寿命长，耐高温，具有良好的物理化学特性，可多次重复使用，为减小水蒸气的影响可制成疏水型。该工艺优点是流程简单，可同时脱除有机硫和无机硫，处理气量大（单套大于300000m3/h)，可再生，无三废排放，不用设置高炉煤气脱水处理装置；缺点是吸附剂价格高，一次投资成本高，占地面积较大，高含硫量的解析气需要二次处理。目前荣程钢铁、中新钢铁等采用此工艺。

2.3 烟气冷凝器

烟气冷凝器改造前，间壁式换热器所呈现的热阻数值较大，若应用直接喷淋模式，虽能呈现出良好效果，但烟气中的粉尘、盐等成分容易富集在一起，导致系统出水需要进行进一步处理，增加了整体的工作难度。为了更好地引入除盐水，相关人员可从原除盐水母管位置安装新的机组凝储水箱，并在除盐水母管中安装流量调节阀，在PID调节操作帮助下，有效控制凝储水箱的水位。在烟气冷凝器运行方面，其中存在的低温烟气释放热量能够被盐水吸收，以控制排烟温度。经过脱硫操作后，饱和净烟气往往会经过换热冷凝器，生成的烟气冷凝水较多，并被输送至烟气冷凝水箱中。测量冷凝水的pH数值，其数值低于7，以弱酸性为主，能够实现回收利用。

2.4 吸附技术

吸附技术是将吸附剂作为中间介质，来吸附工业废气有害分子，以达到净化废气的目的。其基本原理是吸附剂表面含有大量的毛细孔洞，这些孔洞结构不仅吸附性好、化学性质稳定，而且对空气阻力小，整个吸附过程不会受到空气阻力的影响。目前，较为常用的吸附剂包括活性炭、分子筛、柱状粘土、硅胶、人工沸石等，但是，从吸附效果看，活性炭与分子筛的应用频率相对较高。以分子筛转轮吸附技术为例，该技术主要通过对废气中有机物的浓缩处理，再经过燃烧与冷凝回收的方法来达到净化的目的。将分子筛作为吸附剂，当不同浓度的污染物经过沸石转轮吸附浓缩之后，污染物的浓度将下降到原来的几倍甚至几十倍，这时，被浓缩之后的污染物可以通过燃烧与冷凝的方法进行回收。

2.5 SCR脱硝技术

SCR是高效成熟的脱硝方案，现已得到广泛应用。在特定温度和催化剂作用下，还原剂选择性地将烟气中的NOx还原为N2和H2O。目前，SCR常用的还原剂为氨水、液氨和尿素，其主要成分都为NH3。根据SCR脱硝反应器安装位置的不同，它分为高温高尘、高温低尘、低温低尘三种布置方式。高温高尘布置方式是目前最常用的SCR脱硝方式，由于烟气携带烟尘，为便于烟尘顺利通过催化剂、减少烟尘沉积及其对催化剂的腐蚀性，烟气流向通常采用上进下出的方式；进入SCR反应器的烟气温度一般为300～500℃，处于SCR反应最佳温度区间，NOx净化效果好，但催化剂易中毒、污染、堵塞或失效。高温低尘布置方式可减少飞灰对催化剂的污染，成本低，催化剂使用寿命长，但除尘器后温度降低，不在SCR最佳反应温度区间。在低温低沉布置方式中，除尘器和湿法脱硫系统可去除大部分对SCR催化剂有害的组分，但烟气温度较低，烟气需要再加热才能满足SCR脱硝温度要求。

3 结束语

在碳达峰碳中和战略的驱动下，冶炼烟气CO2治理问题亟待解决。近年来，电力行业烟气的脱硫脱硝工艺发展迅速，电力企业在新建脱硫脱硝系统时，应充分考虑本烟气的温度、污染物的浓度、资源情况以及副产物处理要求等因素，选择可靠、先进、成熟的脱硫脱硝技术，在出口指标达标的前提下，最大限度地利用烟气温度梯度，减少能源消耗。

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