火電廠大氣污染物超凈排放工藝優化探討

李 科（四川電力設計咨詢有限責任公司，四川成都610041）

火電廠大氣污染物超凈排放工藝優化探討

李 科（四川電力設計咨詢有限責任公司，四川成都610041）

隨著社會經濟的不斷發展，人們的生活質量水平也在不斷提高，對于電力的需求也在不斷增加。現階段我國大部分電廠都是以煤炭作為燃料進行發電，但是煤炭在燃燒過程中會釋放出大量的有害氣體，對人們生產生活造成危害的同時，還給大氣環境造成了極大的污染，并且由于對電量的需求急劇增加，我國能源逐漸開始緊缺，為了實現我國經濟的長久可持續發展，火電廠實施了節能減排計劃，為進一步減少燃煤對空氣造成的污染，我國電力企業對大氣污染物進行了超凈排防處理。

火電廠；大氣污染物；超凈排放工藝；優化

我國地幅遼闊，煤炭資源豐富，電力來源基本都是以煤炭作為燃料，但是隨著電量的急劇增加，煤炭燃燒后的大氣污染物對環境造成了難以挽回的破壞，為了實現經濟可持續發展，我國政府提出了節能減排計劃，在隨后提出的綠色經濟發展中，為了進一步減少火電廠中大氣污染物對環境的破壞，電力企業又提出了燃煤電廠污染物排放標準向 “燃氣輪機排放標準”看齊超凈排放標準。本文對我國火電廠大氣污染物的超凈排放標準與國外進行對比分析，并就我國火電廠大氣污染物超凈排放的現狀以及現階段如何優化火電廠大氣污染物超凈排放工藝進行分析探討。

1 我國火電廠大氣污染物排放限值與國外對比度

超凈排放指的就是將火電廠中大氣污染物的排放量標準向“燃氣輪機排放標準看齊”，最大限度的減少火電廠中煤炭燃燒后的大氣污染物對環境的危害。由于每個國家的施工工藝以及施工設備都是不同的，因此，每個國家對于排放的標準也是不盡相同的，本文就我國與主要發達國家的排放標準進行對比，如表1。

表1 中國與歐洲發達國家排放標準對比

由對比表我們可以發現中國對于煤炭燃燒后的大氣污染物的處理標準更為嚴格，只有采取更為嚴格的凈化措施才可以達到我國的排放標準。

2 我國火電廠大氣污染物超凈排放的現狀

從我國火電廠實施超凈排放工藝的現狀來看，我國絕大部分電力企業已經擺脫了最開始時候的觀望徘徊階段，絕大部分電力企業為了實現企業的長久可持續發展已經在超凈排放工藝的技術路線選擇以及在何處進行優化措施等方面達成了一致協議。我國發電集團已明確火電廠超凈排放工藝的建設目標，并且對大部分電力集團的火電廠進行改造和新建超低排放機組，努力達到火電廠超凈排放的標準。現階段我國大部分火電廠都已建成或正在實施、準備實施采用超凈排放技術來減少煤炭燃燒后的大氣污染物的排放量。現有的火電廠對脫硫、脫硝以及除塵技術采取了不同的超低排放改造技術路線，總體上來說，不同電廠根據自身電廠的優勢進行技術改造的側重點是不相同的，但是改造技術路線是基本相同的。經過改造后，將煤炭燃燒后的大氣污染物含量凈化到符合排放標準，即SO2、NOX以及煙塵的排放密度不得超過35mg/m3、50mg/m3、5mg/m3。

3 現階段火電廠大氣污染物超凈排放工藝優化探討

對火電廠的大氣污染物進行凈化之后再排放，其實就是減少煤炭燃燒后的大氣污染物中SO2、NOX、煙塵以及汞等有害物質的含量，將火電廠燃煤污染物降低到超凈排放標準，下面我們對如何優化超凈排放中SO2、NOX、煙塵以及汞的排放技術進行分析。

3.1 優化超凈排放工藝中的脫硫技術

現階段我國火電廠進行煙氣脫硫時基本上采取石灰石-石膏法煙氣脫硫技術，其脫硫效率與其他脫硫技術相比較高，達到90～95%，但是在煤炭中含硫量較高時，該脫硫效率也無法滿足超凈排放要求，為了達到超凈排放標準，在現有的濕法脫硫技術中增加噴淋層及漿池容積、兩級串聯煙氣脫硫以及持液篩盤濕法煙氣脫硫等，實現串聯雙塔雙循環脫硫，提高脫硫效率。

在鍋爐出口煙氣中SO2含量低于1000mg/m3采用單塔脫硫即可達到既定的脫硫目標，FGD入口中 SO2含量低于3000mg/m3時，對吸收塔設計進行優化，增加汽液傳質措施也可以達到脫硫目標；當FGD入口中SO2含量高于3000mg/m3時，其脫硫效率要求在99.2%以上，此時單塔脫硫無法滿足排放需求，需要采取串聯雙塔雙循環脫硫技術利用兩級吸收塔對煙氣中的SO2含量進行循環吸收，使其達到超凈排放的標準[1]。

3.2 優化超凈排放工藝中的脫硝技術

現階段我國發電廠電站鍋爐采用的是低氮燃燒技術，其主要是通過LNB（NOX燃燒器）、SAS（空氣分級燃燒）、OFA（燃料分級燃燒）以及FGR（煙氣再循環）等有效控制煙氣中NOX的含量。我國目前常用的脫硝技術是將低氨燃燒以及SCR煙氣脫硝相結合的技術，該技術經過長時間的探索已經逐漸形成成熟的體系，滿足我國現階段的氮氧化物排放要求。

我國火電廠煙氣凈化過程中常用的煙氣脫硝催化劑適用的溫度一般是在300～420℃，一旦煙氣溫度發生變化都將影響催化劑的使用效率。在發電機組負荷較低時，進入SCR入口的煙氣溫度就會低于適用溫度，此時要想使得脫硝效率達到排放標準要求就需要增加催化劑的溫度窗口，使之達到既定溫度，最大限度發揮催化劑的作用[2]。

為了對催化劑的窗口溫度進行調節，可以通過技術改造提高省煤器給水溫度或者對省煤器進行分段布置。在提高脫硝裝置入口溫度后，為保證機組熱效率不下降，可采取同時增加空預器換熱面積、設置煙氣余熱利用技術方案[3]。

3.3 優化超凈排放工藝中的煙塵排放技術

現有的煙氣除塵技術是通過電除塵器、濕法脫硫裝置以及濕式電除塵器降低煙氣中的煙塵排放含量，使得煙氣中的灰塵含量達到排放標準，本文討論通過電除塵器配煙氣余熱利用系統以及濕式靜電除塵器來降低煙氣中的煙塵含量。

由于電站鍋爐的實際溫度較高，其造成大量的熱量損失導致發電機組實際運行的溫度比設計溫度要高，使得脫硫設備耗水量增加以及電除塵器除塵效率降低，運用電除塵器配煙氣余熱利用系統可以有效的解決這些問題。將第一級煙氣余熱利用裝置安裝在電除塵器的進口，降低煙塵溫度的同時，減小煙氣的體積并降低粉塵的電阻率，降低除塵器中粉塵的含量，提高除塵效率；第二級煙氣余熱利用裝置安裝在高效脫硫吸收塔的進口，這樣煙氣在進入脫硫塔的過程中，其通過煙氣余熱利用系統時溫度會降低，降低溫度后的煙氣進入脫硫吸收塔，降低脫硫塔中的耗水量，并提高脫硫塔的脫硫效率，兩級余熱利用系統吸收到的熱量可以循環利用對水進行加熱，減少發電機組的耗電量[4]。

濕式靜電除塵器指的是通過噴嘴將水霧化后直接噴向電暈級和放電級，較小比電阻的水滴與高比電阻的粉塵在電暈區結合后，在直流高壓作用下水霧荷電分裂并進一步霧化，在電場力驅動下到達集塵極，噴在集塵極表面形成的連續水膜將捕獲的粉塵沖刷到灰斗中隨水排出[5]。

3.4 優化超凈排放工藝中的脫汞技術

我國傳統的脫汞技術采用的方式主要在煤炭燃燒的整個過程中進行脫汞，對煙氣中汞成分的吸收不高，在原有的脫汞技術上，對于汞含量高的煤炭，在燃燒之前對煤炭進行洗煤和熱處理，通過物理和化學反應降低煤炭中汞的含量，并且改善燃燒方式，在降低NOX的同時減少汞的生成。在燃燒后的煙氣中通過前面的脫硫設備、脫硝設備以及除塵設備降低煙氣中的汞含量，其中濕法脫硫設備對煙氣中汞成分吸收最好，達到煙氣含量的50%[6]。

4 結束語

以燃煤為主的電力工程不僅給我國的能源消耗造成了巨大的壓力，還對環境造成了極大的破壞，火電廠在進行減排的過程中還承受著節能的重大壓力。基于節能減排的大氣污染物超凈排放措施是火電廠可持續發展的必然之路，為了提高超凈排放工藝對大氣污染物的凈化效率，對火電廠大氣污染物超凈排放工藝進行優化是十分必要的，設計人員應當在保證超凈排放工藝下大氣污染物滿足排放標準的同時盡可能的降低電力企業在節能減排方面的成本，最大限度的增加企業的經濟效益。

[1]趙永椿，馬斯鳴，楊建平，張軍營，鄭楚光.燃煤電廠污染物超凈排放的發展及現狀[J].煤炭學報，2015，11：2629～2640.

[2]王彤音.火電廠大氣污染物排放控制技術優化研究[D].華北電力大學（河北），2007.

[3]湯 燁.火電廠大氣污染物與溫室氣體協同減排效應核算及負荷優化控制研究[D].華北電力大學，2014.

[4]黃永琛，楊 宋，陳 辰，陳 勇.燃煤電廠煙塵超凈排放技術路線探討[J].能源與節能，2015，03：126～129.

[5]蒲鵬飛.燃煤電廠實現多污染物超凈排放的優選控制技術分析[J].環境工程，2015，07：139～143.

[6]王樹民，宋 暢，陳寅彪，孫 平.燃煤電廠大氣污染物“近零排放”技術研究及工程應用[J].環境科學研究，2015，04：487～494.

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2095-2066（2016）34-0064-02

2016-10-20

李 科（1979-），男，高級工程師，大學本科，主要從事熱能動力專業、發電工程市場開發及項目管理工作。