燃煤电厂脱硫及除尘系统节能减排改造技术研究

燃煤电厂脱硫及除尘系统节能减排改造技术研究

张坤

新疆中泰国信节能环保有限公司

830000

摘要： 燃煤电厂作为我国电力系统的重要组成部分，其在满足电力需求的同时，也面临着严峻的环保压力。燃煤过程中产生的二氧化硫（SO2）和颗粒物（PM）是主要的大气污染物，对环境和人类健康造成严重影响。因此，燃煤电厂的脱硫及除尘系统改造成为实现节能减排目标的关键技术路径。本文综述了燃煤电厂脱硫及除尘系统的现状，分析了当前技术的局限性，探讨了节能减排改造技术，并提出了未来发展的方向。

关键词：燃煤电厂脱硫；除尘系统；节能减排；改造技术研究

引言

随着我国经济的快速发展，电力需求持续增长，燃煤电厂作为电力供应的主力军，其环境影响问题日益凸显。二氧化硫和颗粒物的排放是燃煤电厂面临的两大环境挑战。为响应国家节能减排和环境保护的政策要求，燃煤电厂亟需进行脱硫及除尘系统的改造升级，以减少污染物排放，实现绿色可持续发展。

1燃煤电厂脱硫技术现状与改造

1.1湿法脱硫技术

目前，湿法脱硫是燃煤电厂中最常见的脱硫方式，通过石灰石-石膏湿法脱硫系统，有效去除烟气中的SO2。然而，该技术存在能耗高、副产品处理困难等问题。

1.2干法和半干法脱硫技术

相比湿法，干法和半干法脱硫技术具有投资成本低、运行维护简便等优势，但在脱硫效率和副产品资源化利用方面仍有待提高。

1.3改造策略

通过优化吸收剂的使用、改进脱硫塔结构、引入新型催化剂等手段，提升脱硫效率，减少能耗，实现更高效的SO2减排。

2燃煤电厂除尘技术现状与改造

2.1 电除尘技术

电除尘器（ESP）作为燃煤电厂中广泛应用的除尘设备，其工作原理基于高压电场的作用，使通过电场的颗粒物带上电荷，随后被电极板吸引并沉积下来，从而实现烟气中颗粒物的捕集。电除尘器在处理大风量、高浓度颗粒物方面具有显著优势，能够有效地去除燃煤烟气中的大部分颗粒物。然而，对于细颗粒物，如PM2.5，电除尘器的去除效率相对较低。这是因为细颗粒物的粒径小，带电量有限，且容易在电场中形成电荷屏蔽效应，影响捕集效率。此外，电除尘器在高湿度条件下运行时，电场的稳定性会受到影响，导致除尘效率下降。

2.2 袋式除尘技术

袋式除尘器（BF）是一种利用过滤材料（滤袋）捕集颗粒物的除尘设备，它对细颗粒物具有较高的去除效率。与电除尘器相比，袋式除尘器的过滤介质可以有效拦截细小颗粒物，甚至PM1级别的颗粒物也能被高效捕集。这得益于其过滤材料的微孔结构，能够实现对细颗粒物的深度过滤。然而，袋式除尘器的运行成本较高，主要体现在滤袋的更换成本、较高的压降导致的能耗增加以及维护成本。滤袋的更换周期较短，特别是在处理高浓度、高腐蚀性烟气时，滤袋的使用寿命会显著缩短。此外，袋式除尘器的高过滤阻力会增加风机的能耗，提高运行成本。

2.3 改造策略

发展复合式除尘技术：结合电除尘器和袋式除尘器的优点，发展复合式除尘技术。例如，采用电袋复合除尘器，将电除尘器的预除尘功能与袋式除尘器的高效过滤功能结合，既可利用电除尘器去除大部分颗粒物，减轻袋式除尘器的负担，又可利用袋式除尘器对细颗粒物的高效捕集，实现对颗粒物的全面去除。通过优化电袋复合除尘器的设计，如调整电除尘器和袋式除尘器的比例，可以实现最佳的除尘效率和运行成本。

优化滤料：对于袋式除尘器，优化滤料是提高除尘效率、延长滤袋寿命的关键。通过采用新型滤料，如具有高机械强度、耐高温、耐腐蚀和高过滤效率的滤料，可以显著提高袋式除尘器的性能。同时，通过改进滤料的微孔结构，增强对细颗粒物的捕集能力，降低压降，减少能耗。

3综合节能减排技术

3.1 协同脱硫除尘技术

协同脱硫除尘技术，是将脱硫与除尘过程有机结合起来，通过优化系统设计，实现对二氧化硫（SO2）和颗粒物（PM）的同步高效去除，从而提高整体的烟气处理效率。这一技术路径不仅能够显著降低污染物排放，还能够简化工艺流程，降低运行成本，是燃煤电厂烟气治理领域的重要发展方向。一体化设备设计：传统的脱硫与除尘系统往往是独立运行的，这不仅增加了系统的复杂性和运行成本，还可能因为设备之间的不兼容而影响整体性能。而协同脱硫除尘技术通过一体化设计，将脱硫与除尘功能集成在同一设备中，利用脱硫过程中的浆液作为除尘介质，实现SO2和PM的同步去除。例如，湿法脱硫系统（WFGD）中的浆液在吸收SO2的同时，也可以捕捉烟气中的颗粒物，从而减少对独立除尘器的依赖。优化反应条件：在协同脱硫除尘过程中，通过优化反应条件，如浆液的pH值、反应温度和停留时间等，可以提高SO2的吸收效率和PM的去除率。例如，适当的pH值可以增强SO2的溶解和吸收，而优化的反应温度则有助于颗粒物的凝结和捕集。此外，通过改进喷淋系统的设计，提高液滴的分散度和均匀性，可以增加烟气与浆液的接触面积，进一步提高污染物的去除效率。副产品资源化：协同脱硫除尘技术产生的副产品，如石膏和富含金属的灰渣，可以进一步资源化利用，如作为建筑材料或提取有价值的金属，从而实现经济效益和环境效益的双重提升。

3.2 能源回收与再利用

燃煤电厂烟气处理过程中的能源回收与再利用，是提高能源利用效率、降低运行成本、减少温室气体排放的有效途径。通过利用脱硫和除尘过程中产生的热量和副产品，燃煤电厂可以实现能源的循环利用，进一步提升整体能效。余热发电：烟气脱硫和除尘过程中，烟气温度通常较高，这部分热量可以被回收用于余热发电。通过安装余热锅炉或热电联产系统，可以将烟气的热量转化为蒸汽，进而驱动涡轮发电机产生电能。余热发电不仅可以减少能源消耗，还能降低碳排放，是燃煤电厂节能减排的重要措施。副产品资源化：脱硫和除尘过程中产生的副产品，如石膏、石灰石浆液和富含金属的灰渣，具有一定的经济价值。例如，石膏可以作为建筑材料，石灰石浆液可以用于土壤改良，而灰渣中的金属可以回收利用。通过建立副产品回收和再利用的产业链，燃煤电厂不仅可以减少废物处理成本，还能获得额外的经济收益。优化系统设计：为了最大化能源回收与再利用的效益，燃煤电厂应优化烟气处理系统的整体设计。例如，采用高效的热交换器和余热回收系统，可以提高热量回收的效率；通过改进副产品处理工艺，如干燥和研磨，可以提高副产品的质量和市场接受度。智能控制技术：应用AI和大数据技术，可以实现烟气处理系统的智能控制，通过实时监测和优化运行参数，确保能源回收与再利用系统的高效运行。例如，通过智能调度和负荷管理，可以动态调整余热发电的功率输出，以适应电网需求和烟气条件的变化。结语

燃煤电厂的脱硫及除尘系统改造是实现节能减排目标的关键。通过技术革新，优化脱硫除尘工艺，结合能源回收与再利用技术，不仅能有效减少SO2和颗粒物的排放，还能提升能源利用效率，为燃煤电厂的绿色转型提供技术支持。未来，应继续加大研发投入，探索更加高效、经济的节能减排技术，为我国电力行业的可持续发展贡献力量。

参考文献

[1] 燃煤电厂脱硫的现状分析和防治对策. 陈勇.科技风,2017(19)

[2] 国内外燃煤电厂脱硫技术的综述. 陶伟强,韩富春.电力学报,2001(03)

[3] 燃煤电厂脱硫浆液循环泵节能改造及效果分析. 李伟;林晓斌.节能与环保,2022(12)

[4] 燃煤电厂脱硫技术研究进展及建议. 王文飚;许月阳;薛建明;李永生.电力科技与环保,2020(03)