某600 MW燃煤機組超低排放改造技術及應用效果

莊敏

（中國大唐集團公司江蘇分公司，江蘇南京210008）

某600 MW燃煤機組超低排放改造技術及應用效果

莊敏

（中國大唐集團公司江蘇分公司，江蘇南京210008）

圍繞某600 MW燃煤機組的超低排放改造，定性分析比較了現有脫硫、脫硝和除塵技術，簡要論證了該機組超低排放所采用技術的可行性和有效性，利用現場測試數據說明了改造技術應用效果，并討論了電站機組超低排放改造要注意的問題。

污染物；超低排放；綜合治理

2014年，國家發改委、環保部和能源局聯合下發了 《煤電節能減排升級與改造行動計劃（2014—2020年）》的通知，要求到2020年，現役600 MW及以上燃煤機組、東部地區300 MW及以上公用燃煤發電機組、100 MW以上自備燃煤發電機組及其他有條件的燃煤發電機組，改造后大氣污染物排放濃度基本達到超低排放限值即SO2≤35 mg/m3，NOx≤50 mg/m3，煙塵≤10 mg/m3。大唐南京發電廠2號（1×600 MW）機組配置的環保設施能滿足2014年 7月1日執行的GB13223—2011［1］要求，但達不到超低排放限值。因此，對脫硫、脫硝和除塵系統進行了技術改造。

1　煙氣超低排放技術路線選取原則

超低排放改造中，多種污染物協同綜合治理是目前發展的趨勢，而是從煙氣多污染物系統治理的角度出發，充分考慮各種污染物間相互影響，充分利用現有污染物治理設備的協同效應，對脫硫、脫硝、除塵等進行協同綜合治理。同時，超低排放改造要盡可能降低能耗和成本。

2　脫硫改造技術方案的選擇

2號機組脫硫采用石灰石-石膏濕法單塔脫硫工藝，脫硫效率≥95%，脫硫出口SO2的平均濃度為101 mg/m3，達不到超低排放的要求。目前高效的濕法脫硫技術有：單塔雙循環、雙塔雙循環、單塔單循環（強化傳質）等脫硫工藝，脫硫設計效率均可超過98.8%。正常情況下，2號機組脫硫系統入口SO2平均濃度為2200 mg/m3，極限濃度為2500 mg/m3，按照98.8%的脫硫效率，脫硫系統出口 SO2排放濃度可以低于35 mg/m3，達到超低排放要求。

2.1單塔雙循環技術

單塔雙循環濕法脫硫技術是在脫硫塔內設置積液盤將脫硫區分隔為上、下循環脫硫區，將噴淋空塔中的SO2吸收氧化過程劃分成兩個階段，各自形成一個回路循環。該工藝優點是提高吸收塔對于機組負荷和燃料變化的快速反應能力、提高氧化空氣供給量和分布效率、增加吸收塔漿液停留時間，適合于燃燒中、高硫煤產生的煙氣脫硫，脫硫效率可達到98%以上。

2.2雙塔雙循環技術

雙塔雙循環技術采用了兩塔串聯運行的思路，主要解決現有電廠使用高硫煤導致的原脫硫系統出力不足問題。能夠充分利用已有脫硫設備，新增一座逆流噴淋吸收塔。雙塔雙循環技術可以較大提高SO2脫除能力，適用于場地充裕，含硫量為高硫煤的增容改造項目，該方案能有效利用原有脫硫裝置，顯著提高脫硫效率，避免重復建設，減少改造工期和主機停運時間，降低改造工程造價。

2.3單塔單循環（強化傳質）技術

該工藝是在單塔單循環濕法脫硫技術基礎上進行的內部提效改造，吸收塔采用帶托盤的噴淋塔，內部無填充物，不僅解決了脫硫塔內的堵塞、腐蝕問題，而且由于入塔煙氣經托盤均布，改善了氣液傳質條件，通過提高氣液傳質，強化對流效果，從而提高塔內脫硫效率；同時，托盤上的存液也可脫除煙氣中SO2等污染物質，有效降低液/氣比，與同類濕法脫硫技術相比可降低40%以上的漿液循環量。該方案改造工作量較小，特別適用于老塔改造，在原有吸收塔內部進行一系列改造（包括提高吸收塔高度、增加噴淋層數量、優化噴嘴布置、增加托盤等均流提效和強化傳質構件、控制內部pH值等）來實現系統提效的目標。

2.4脫硫改造方案確定

2號機組超低改造會受到改造場地、系統阻力增加、施工周期、投資和配套輔機升級等限制，單塔單循環（強化傳質）相對于單塔雙循環和雙塔雙循環改造，較易于實施，若改造成雙循環，則需要對吸收塔本體進行大改，這將牽涉到原、凈煙道的改造，改造工作量非常大，機組停運時間若不夠，很難滿足大改要求。

綜合分析比較3種方案，2號機組脫硫改造采用單塔單循環強化傳質提效方案，即在吸收塔內增加托盤、更換噴淋層噴嘴、內部強化構件、塔外增加漿罐的組合改造方案，在原吸收塔不做大改動的前提下，對吸收塔內部進行改造，提高吸收塔脫硫效率。

3　除塵改造技術方案選擇

2號機組配置了四電場靜電除塵器，且配置高頻電源，除塵器出口煙塵濃度為38 mg/m3左右，煙氣經過濕法脫硫后從煙囪排放，除塵效率約為40%，考慮煙氣在脫硫塔內上升過程中會攜帶漿液，由于機械除霧器的除霧機理及除霧效果的限制，石膏漿液無法徹底去除，煙氣中的石膏以及原有的煙塵脫硫后易產生“石膏雨”，影響煙塵排放指標。因此要確保煙囪煙塵排放達到10 mg/m3以下并解決“石膏雨”問題，除了對電除塵器進行改造提高除塵效率，還需要在脫硫后增設除塵設施，目前國內使用并投入運行的主要是低溫靜電除塵器技術、低低溫靜電除塵器技術、濕式電除塵技術和超凈電袋+超凈吸收塔技術等。

3.1低溫靜電除塵器技術

利用煙氣換熱器，將進入電除塵器前的煙氣溫度降低至高于煙氣酸露點溫度，靜電除塵器的運行煙氣溫度下降后，煙氣的比電阻下降，提高了除塵效率。大唐南京電廠1號600 MW機組在除塵器進口加裝煙氣余熱利用換熱器后，煙氣溫度從123℃降低到約100℃，電除塵器效率從99.81%提高到了99.87%，除塵器出口煙塵濃度從40 mg/m3降低到35 mg/m3，設備已投運1年多，運行良好。

3.2濕式電除塵技術

目前國內外的濕式電除塵器技術的主要差別在于陽極板材質的選取，主要有柔性電極濕式電除塵、金屬電極濕式電除塵和導電玻璃鋼電極濕式電除塵。

3.2.1柔性電極濕式電除塵

柔性電極濕式除塵器是利用靜電除塵原理，陽極板采用耐酸堿腐蝕性優良的柔性纖維材料，強化超細顆粒物高效收集與徹底清灰，實現燃煤脫硫煙氣清潔達標排放，其正常運行耗水量為零。從國內投運的機組運行情況看，除塵效果基本能達到粉塵濃度設計值，但柔性電極濕式除塵器的電壓穩定性、抗腐蝕能力等還需進一步提升。

3.2.2金屬電極濕式電除塵

金屬電極濕式電除塵器的主要工作原理與干式電除塵器基本相同，與干式電除塵器通過振打將極板上灰振落至灰斗不同的是，濕式電除塵器將堿性水噴至極板上使粉塵沖刷到灰斗中隨水排出。其缺點是存在陽極板腐蝕問題，一旦堿性水膜消失 （如噴嘴堵塞），腐蝕就無法避免。同時，不間斷噴水增加了煙氣的溫度，在濕式電除塵后增加煙氣升溫裝置也必不可少。

3.2.3導電玻璃鋼電極濕式電除塵

導電玻璃鋼電極濕式電除塵技術是使含塵（霧）氣體通過高壓直流靜電場，利用靜電分離原理將氣體凈化，荷電煙塵（霧）在電場力的作用下到達收塵電極以后，煙塵（霧）上的電荷變與收塵電極上的電荷中和，從而使顆粒恢復中性，如煙氣含濕量較大，則可以自流至底部的集液裝置，吸附在收塵極上塵（霧）則通過定期的沖洗來將塵（霧）洗滌下去。導電玻璃鋼陽極板，為蜂窩結構，具有收塵面積大、荷電均勻、長壽命等特點。導電玻璃鋼電除霧器制作時主要由以下部分組成：上殼體、集塵極室、中下殼體、絕緣子室、陰極系統及內部沖洗裝置。玻璃鋼電除霧器本體、陽極管組等的材料為碳纖維增強復合塑料，陰極線材料為鈦合金。

3.2.4濕式電除塵技術方案的比較

導電玻璃鋼電極濕式電除塵技術的陽極板具有良好的導電性、耐腐蝕性，表面光滑，系統運行電耗低，不額外增加藥品，收集水可直接回用。物耗、能耗低。由于基本不噴水，且陽極吸附極性水液滴和SO3氣溶膠，可有效控制PM2.5的排放和避免“石膏雨”的發生；柔性電極濕式電除塵技術采用非金屬織物柔性電極作為陽極板，在水浸潤后可具備導電性，材質本身也耐腐蝕，不額外增加藥品，收集水也可回用。物耗、能耗低。由于基本不噴水，且陽極吸附極性水液滴和SO3氣溶膠，也可有效控制PM2.5的排放和避免“石膏雨”的發生；金屬電極式濕式電除塵技術的電極需采用高耐腐的哈氏合金（如C276）或不銹鋼316L材料制作，設備內需布置大量噴嘴，陽極板有腐蝕風險，還需對收集水進行廢水處理，物耗、能耗高。

3.3超凈電袋+超凈吸收塔技術

電袋復合除塵器是指在箱體內緊湊安裝電場區和濾袋區，將電除塵的荷電除塵及袋除塵的過濾攔截機理有機結合的一種除塵器；超凈吸收塔技術是通過增加濕法脫硫噴淋層至5～6層，改善流場分布，采用結構先進的除霧器等方式提高脫硫吸收塔的洗滌效果，去除霧滴攜帶的固體物。

在燃煤電廠煙塵凈化的工藝流程中，采用超凈電袋+超凈吸收塔的工藝方案，可以實現粉塵＜5 mg/m3的排放要求，并且具有流程簡單、可靠、技術指標先進等優點，但要對現在靜電除塵器進行較大改造。

3.4除塵方案最終選定

2號機組剛投運不久，除塵器除塵效率高，除塵器出口煙塵排放濃度小于38 mg/m3，如果改造成電袋除塵器，很不經濟，同時還需要將吸收塔加高，增加漿液循環泵，投資比較大，如果超凈吸收塔除霧器因為結垢效果下降將直接導致煙囪入口煙塵濃度上升，達不到小于5 mg/m3的要求，因此，根據除塵技術效果和現場條件，2號機組超凈改造除塵技術最終采用低溫靜電除塵器+導電玻璃鋼電極濕式電除塵技術。

4　脫硝改造技術方案

2號機組在降低氮氧化物排放方面，采用了爐內低NOx燃燒技術和爐后SCR脫硝技術。現有脫硝效率75%，配置2層催化劑，預留1層，即2+1布置方式，采用液氨為脫硝還原劑。2號機組脫硝提效改造方案是在原有2+1催化劑基礎上，加裝一層催化劑，脫硝效率大于85%，氮氧化物排放濃度≤48 mg/m3。

5　系統改造前后數據對比

根據2014年2號機組煙氣在線監測系統歷史記錄，整理出脫硫、脫硝、除塵系統改造前的平均排放數據見表1。改造完成后，2014年12月4～5日委托江蘇省環境監測中心進行了性能檢測，測試結果均達到設計要求，測試結果見表2。結果表明，2號機組改造后大氣污染物排放濃度達到超低排放限值要求。

表1　2號機組脫硫脫硝及除塵系統改造前數據

表2　2號機組脫硫脫硝及除塵系統改造后測試結果

6　實施超低排放改造應重點注意的問題

（1）改造路線確定要與國家不斷嚴格的環保監管要求相統一。超低排放改造目標和所有設計條件的確定必須以完全滿足排放要求為目標，并充分考慮系統的裕度，保證機組實現無條件的超低排放。

（2）設計條件的確定要與企業經營規劃相統一。價值思維、效益導向是企業管理的基本出發點和落腳點。隨著國家環保政策力度的不斷加大，不同煤種的差價必然相應不斷拉大，各企業也在不斷推進智能配煤燒工作，超低排放改造工作不能僅限于滿足當前煤種條件下的超低排放，根據企業的條件和長期經營規劃明確主要煤種范圍和摻配目標，對超低排放改造路線確定至關重要。

（3）要充分考慮設備現有設備狀況。只有將各種超低排放技術和現有設備狀況綜合考慮，才能選擇最適應本企業的優化方案，最佳的改造效果。

（4）謹慎使用未經驗證的技術。隨著超低排放的不斷開展，各環保企業均在不斷推出、推薦各種形式的改造技術和路線。現有環保監管力度和電價考核條件下不能也不允許企業進行反復試驗和完善，更不允許出現二次改造的情況發生，因此新技術的使用必須經過充分的調研、論證。

（5）要做好超低排放設備二次污染的控制和治理措施。環保設施自身同樣存在脫硫廢水、濕電除塵沖洗水的二次污染問題，在系統設計中同樣也要做好相關系統的配套建設，切實防止二次污染的發生，實現全面的超低排放。

7　結束語

燃煤發電企業在進行超低排放改造時，要對不斷推出的超低排放新技術進行充分調研，切實了解新技術在同類型機組上的應用情況，結合現有設備和環保排放情況，以安全、經濟、環保為原則，選擇最佳改造技術方案，真正實現超低排放的改造目標。

［1］國家環境保護部，國家質量監督檢驗檢疫總局.GB13223—2011火電廠大氣污染物排放標準［S］.北京：中國環境科學出版社，2012.

Ultralow Emission Transform Technology and Application for One 600 MW Coal-fired Unit

ZHUANG Min
（Jiangsu Branch of China Datang Group Co.Ltd.，Nanjing 210008，China）

Focusing on the ultra-low emission transform performed in one 600MW coal-fired unit，we analyze and compare the existing desulfurization and denitration removal technology qualitatively，and then briefly demonstrate the feasibility and effectiveness of applying the ultra-low emissions technology.Finally，we employ the field testing data to illustrate the application effect，and discuss the problems needing to pay more attention to during the transform.

pollutants；ultra-low emission；comprehensive treatment

X773

B

1009-0665（2015）03-0078-03

2015-01-13；

2015-02-26

莊敏（1973），女，江蘇邳州人，工程師，從事火電廠環保技術管理工作。