火電廠超低排放措施研究

崔濱 丁法效 張景濤（陽煤集團淄博齊魯第一化肥有限公司，山東淄博255436）

火電廠超低排放措施研究

崔濱 丁法效 張景濤（陽煤集團淄博齊魯第一化肥有限公司，山東淄博255436）

主要研究火電廠超低排放措施，分析了火電廠超低排放技術組成和技術路線，在此基礎上，對火電廠超低排放措施進行了研究。

火電廠；超低排放措施

火電廠以煤為燃料發(fā)電，煤炭燃燒會排放煙塵、二氧化硫、二氧化碳、氧化氮等多種污染物，造成嚴重的大氣環(huán)境污染，霧霾、酸雨等環(huán)境污染問題都和煤炭燃燒有關，為了減輕火電廠造成的環(huán)境污染，有必要對火電廠的超低排放措施進行研究。

1 火電廠超低排放技術

1.1 技術組成

1.1.1 脫硫系統(tǒng)

我國火電廠脫硫技術基本依賴國外成熟技術進口，常見技術方案有濕法、半干法、干法、可再生工藝等。石灰石-石膏濕法煙氣脫硫技術是現階段應用比較廣泛，技術也比較成熟的一種脫硫技術，工藝原理也比較簡單，使用石灰石脫硫，脫硫效率以及吸收劑利用率都比較高，能夠滿足大容量機組脫硫需求。并且使用到石灰石儲量豐富，價格便宜，副產品石膏也有一定的商業(yè)價值，近些年這種脫硫工藝不斷優(yōu)化改進，運行維護都更加方便，設備系統(tǒng)造價也更便宜。

1.1.2 脫硝系統(tǒng)

火電廠煤炭燃燒煙氣有熱力型、燃料型和快速型三種不同來源，其中熱力型是空氣中氮氣高溫氧化生成，燃料型是煤炭中的含氮化合物燃燒氧化熱分解生成，快速型則來自空氣氮氣和染料碳氫離子團的反應，燃煤電廠的煙氣中氮系氧化物主要為燃料型，治理方法也以減少燃燒過程中氮氧化物的產生為主，常見處理方法有低氮燃燒、選擇性催化還原、選擇性非催化還原脫硝等。

1.1.3 除塵系統(tǒng)

煙氣中煙塵主要來自燃燒產生的灰分，現階段常用的除塵方式有電除塵、袋式除塵、電袋復合除塵等幾種，其中電除塵器使用高壓電場分離煙塵，塵粒和負離子結合帶負電，向陽極表面趨附，從而達到除塵目的，電袋符合除塵器則綜合利用電除塵器和除塵布袋，常規(guī)電除塵器下加裝袋式除塵器，脫除電除塵器不能捕集的煙塵。

1.2 技術路線

1.2.1 一般地區(qū)

一般地區(qū)一般可以選擇常規(guī)煙氣治理技術方案，低氮燃燒+SCR脫硝+電除塵器+石灰石-石膏濕法脫硫就能夠滿足排放標準要求，使用低氮燃燒技術+脫硝裝置，脫硝效率超過70%，三室五電場靜電除塵器除塵效率超過99%，石灰石-石膏濕法脫硫裝置脫硫。

1.2.2 重點地區(qū)

重點地區(qū)對脫硫脫硝效率要求更高，需要使用低溫電除塵器或旋轉電極除塵器等更高效率除塵器代替常規(guī)除塵，配合單塔雙循壞，托盤技術等脫硫技術和低氮燃燒與SCR脫硝技術，脫硝效率≥70%，脫硫效率≥99%。

1.2.3 超低排放

實現超低排放需要進一步增強脫硫系統(tǒng)除塵能力，并擴大脫硝系統(tǒng)接觸面積，常規(guī)2層催化劑+1層備用催化劑改為3層催化劑，除塵系統(tǒng)改為低溫三室五電場除塵器，脫硫系統(tǒng)可以選擇單塔雙循環(huán)濕法處理工藝。

2 火電廠超低排放措施

2.1 氮氧化物控制

鍋爐爐膛溫度和空氣過量對氮氧化物排放量有直接影響，爐內進入空氣越多，燃燒溫度越高，氮氧化物生成量就越多。低氮燃燒技術是一種可以減少氮氧化物排放的燃燒技術，減少過量空氣，控制燃燒溫度，減少爐內氮氧化物的生成。現階段國內大型火電廠的粉煤鍋爐都應用了低氮燃燒技術。低氮燃燒技術使用了高級復合空氣分級鍋爐，優(yōu)化燃燒系統(tǒng)設計，采用了特殊結構燃燒器，調整了燃燒器的風煤比例，有效降低了活氧濃度和著火區(qū)溫度，將鍋爐出口氮氧化物濃度控制在250mg/m3以下。低氮燃燒技術可以和SCR脫硝裝置同步安裝，SCR脫硝工藝是一種成熟并且應用廣泛的脫硝技術，采用上3層預留一層的催化劑布置方案，可以保證脫硝效率在85%以上，進一步將氮氧化物濃度降到37.5mg/m3以下。另外，燃煤揮發(fā)組分越多，氮氧化物產生濃度越低，因此可以選擇使用高揮發(fā)份煤，從而將氮氧化物水平下降到更低水平。

2.2 單塔雙循環(huán)技術

單塔雙循環(huán)技術可以處理含硫量極高或者脫硫效率要求極高的電廠煙氣，該技術的石灰石利用效率更高，反應在最佳pH值條件下進行，運行效率高，負荷變化適應能力更強，副產品石膏品位也更高，能耗相對較低，雙回路循環(huán)塔將噴淋空塔的二氧化硫吸收過程細化為了兩個過程，設置了對應的二級氧化串聯(lián)池，分別獨立配備循環(huán)漿池和噴淋層，并根據循環(huán)階段的不同調整參數與功能。首先第一階段，進行預吸收處理，脫除粉塵、鹽酸、氟酸和部分二氧化硫，石灰石相對過量，第二階段則吸收大部分二氧化硫，碳酸鈣與二氧化硫反應，從上環(huán)循環(huán)泵將石灰石漿液打入吸收塔，吸收二氧化硫之后從塔內集液斗回收送入加料罐，吸収段加料罐內漿液自動流入吸收塔下部反應漿池，從下環(huán)循環(huán)泵送入吸收塔預吸收處理煙氣，并送入反應漿池參與循環(huán)。漿液根據性質不同分開，滿足了吸收、氧化、結晶不同階段提出的不同的漿液性質需求，對控制工藝反應過程進行精細控制。

2.3 托盤塔/串聯(lián)塔

托盤塔技術是噴淋空塔技術的改進型，在吸收塔漿液噴嘴下設置雙層塔板，塔板上開孔，吸收劑漿液于塔板頂上形成了漿液層，煙氣從吸收塔底部進入，氣液兩相逆向接觸，煙氣被托盤分散為多股小氣流，在吸收塔截面上均勻分布，氣流從液層中鼓出氣泡，形成湍流和氣液接觸面，液體從孔內落下，由煙氣托住液層，控制其高度。托盤塔技術液氣比更低，吸收塔脫硫效率更高，并且系統(tǒng)可操作性好，處理能力強，不會出現塔內表面、托盤結垢問題，托盤也可以作為噴嘴維修的平臺，但是這項技術的煙氣阻力偏大，對抗腐蝕性能要求比較高，結構也比較復雜。串聯(lián)塔技術是將兩個吸收塔串聯(lián)起來進一步提高脫硫效率的處理工藝，最終脫硫效率高達98%以上。一般來說相同類型吸收塔都可以串聯(lián)使用，但是實際應用中要綜合考慮成本、效率、設計、供貨、運行和備件等多方面問題，大部分串聯(lián)吸收塔都是相同類型塔，而且多為結構最簡單的噴淋空塔，也有一些項目改造會充分利用原有吸收塔，并新建一座其他類型吸收塔，導致兩個吸收塔形式不同。

2.4 煙塵控制

低低溫煙氣處理技術在鍋爐空預器后設置熱媒水熱量回收系統(tǒng)，除塵器入口溫度將從130℃以上下降至90℃，進一步增強常規(guī)電除塵效果。該技術的核心是熱媒水熱量回收系統(tǒng)，可以回收煙氣熱量，同時降低煙氣溫度，改善電除塵工作環(huán)境。煙氣溫度的降低導致煙氣飛灰比電阻減小，有效避免了反電暈現象，130℃以上的煙塵電阻值很高，電除塵容易出現低電壓情況，大電流反電暈，影響除塵效率，煙氣溫度下降到90℃以下，煙塵比將減小2個數量級，從而有效提高了電除塵器的工作效率。煙氣溫度的降低也減少了煙氣量，電除塵器煙氣通過速率更低，停留時間延長，除塵效果更徹底。

3 結語

超低排放路線設計落實過程中要注意保證裝置主要目標污染物脫除效率的同時，協(xié)同脫除其他污染物，或者創(chuàng)造下游裝置污染物脫除的有利條件，綜合考察技術的穩(wěn)定性、可靠性、可行性、成本、運行維護、協(xié)同作用，優(yōu)化技術組合方案，超低排放和低成本兼顧。

[1]李興華,何育東.燃煤火電機組SO_2超低排放改造方案研究[J].中國電力,2015（10）.

[2]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(fā)展及現狀[J].煤炭學報,2015（11）.

[3]劉曉威,王冰,鞠鑫,李韻,李薇,劉磊.火電廠大氣污染物近“零”排放污染控制技術的示范應用[J].電力科技與環(huán)保,2015（06）.

[4]汪鑫.超低排放改造機組CEMS現狀分析與改進措施[J].安徽電氣工程職業(yè)技術學院學報,2015（03）.

[5]王志軒,劉志強.我國煤電大氣污染物控制現狀及展望[J].中國工程科學,2016（09）.

[6]姚明宇,聶劍平,張立欣,李紅智.燃煤電站鍋爐煙氣污染物一體化協(xié)同治理技術[J].熱力發(fā)電,2016（03）.