燃煤煙氣污染物超低排放技術及經(jīng)濟分析

郭延柱/山東省環(huán)境保護科學研究設計院

燃煤煙氣污染物超低排放技術及經(jīng)濟分析

郭延柱/山東省環(huán)境保護科學研究設計院

燃煤電廠在滿足社會電力需求的同時，釋放了大量粉塵和有毒有害氣體，嚴重地生態(tài)污染和環(huán)境破壞，造成了嚴重的氣候事件等，嚴重影響著我國社會的健康發(fā)展。本文對燃煤煙氣污染物超低排放技術及經(jīng)濟分析。

燃煤煙氣；污染物；超低排放；經(jīng)濟分析

引言

我國是電力需求大國，當前經(jīng)濟技術水平下，電力供給仍然以傳統(tǒng)的火力發(fā)電為主，然而，由于技術水平的限制，燃煤煙氣處理手段和能力的仍然不足，煤炭在我國能源機構中占有重要的位置，然而當前煤炭發(fā)電產(chǎn)生的燃煤煙氣對環(huán)境造成了嚴重的影響，嚴重的威脅著人類賴以生存的生態(tài)和環(huán)境，因此采用超低排放技術實在必行，然而，超低排放技術的投入使用還需要考慮到社會效益和電廠的自身發(fā)展等等，因此超低排放技術在投入運用前需要從技術和經(jīng)濟方面進行分析和判斷，以此來實現(xiàn)燃煤電廠煙氣污染物的綜合防治。

一、燃煤發(fā)電的污染物組成及主要污染環(huán)節(jié)分析

煤炭主要由C、H、O、S、N等成分組成，此外還含有微量的有毒有害元素如砷、汞等，煤炭燃燒會產(chǎn)生廢氣、煙塵和灰渣等，同時釋放SOX、CO2、NOX及多環(huán)芳烴等物質，這些物質也是燃煤發(fā)電產(chǎn)生的主要污染物。

根據(jù)通用的燃煤發(fā)電運營工藝流程分析，燃煤發(fā)電過程中的主要污染物產(chǎn)生環(huán)節(jié)包括儲煤、運煤、燃煤、發(fā)電等部分。儲煤、運煤過程中產(chǎn)生的揚塵會影響環(huán)境，通過向煤場、輸煤棧橋灑水、沖洗可以減少揚塵產(chǎn)生，這一過程產(chǎn)生的輸煤廢水也會影響環(huán)境；燃煤環(huán)節(jié)是污染物產(chǎn)生的主要環(huán)節(jié)，燃煤發(fā)電時煤炭燃燒產(chǎn)生的污染物均在這個過程中產(chǎn)生，燃煤環(huán)節(jié)的污染物治理是燃煤電廠環(huán)境治理的最主要組成部分；此外，在發(fā)電過程中各種機械設備（如水泵、空壓機）產(chǎn)生的噪聲，冷卻塔產(chǎn)生污水及主廠房內的沖洗產(chǎn)生的沖洗廢水也會對環(huán)境產(chǎn)生影響。 綜合來看，燃煤電廠產(chǎn)生的污染物主要包括廢氣、廢水、廢渣等，在這些污染物中煙塵、SOX、CO2、NOX是燃煤電廠的首要污染物。煙塵、SOX、CO2、NOX也是造成空氣環(huán)境質量惡化的最重要因素。

二、燃煤煙氣污染物超低排放技術發(fā)展現(xiàn)狀

由于工業(yè)發(fā)展較晚，我國初期燃煤電廠目前采用的脫硫、脫硝、除塵等煙氣凈化手段基本上以國外引進為主，由于缺乏本地化設計，使得煙氣凈化技術功能單一、系統(tǒng)協(xié)調性差、煙氣處理效果不明顯，同時在運行中由于煙氣處理系統(tǒng)的整合系統(tǒng)的不兼容造成了煙氣處理設備的運行與銜接頻繁故障，在加重了設備運行負擔的同時，為電廠造成了重大的經(jīng)濟損失。隨著燃煤技術水平的不斷提高，我國火電行業(yè)積極總結、實踐，結合我國電廠運行、燃煤煙氣及處理技術特點，建立了適用于我國燃煤煙氣處理和凈化技術系統(tǒng)，實現(xiàn)煙塵、二氧化硫和氮氧化物等多種污染物超低排放的技術工藝數(shù)據(jù)庫。

（一）煙塵的超低排放技術

燃煤煙塵的處理主要采用在脫硫前進行干式除塵和脫硫后進行濕式除塵，通過兩種除塵方法的有效銜接，實現(xiàn)燃煤煙氣除塵的效果。

1.干式除塵技術。

干式除塵技術通常有靜電除塵技術、袋式除塵技術、綜合除塵技術三類。其中靜電除塵以其處理能力強、處理效果好、設備運行阻力低、適用范圍廣、技術簡單可靠等優(yōu)點，在我國得到了廣泛的應用，實現(xiàn)了煙囪出口燃煤粉塵的有效降低，最大濃度不超過 20mg/m3。

2.濕式除塵技術。

濕式除塵技術主要用于將脫硫后煙氣的除塵，一般情況下，使用配套濕式靜電除塵技術可以實現(xiàn)煙塵5mg/m3以下的超低排放。

（二） 二氧化硫的超低排放技術

燃煤煙氣的脫硫技術是燃煤煙氣處理的重要環(huán)節(jié)。目前通常采用的脫硫提效手段主要有：托盤塔技術、雙塔串脫硫、單塔雙循環(huán)等技術。

1.托盤塔技術。

通過利用噴淋塔使得煙氣在噴淋塔界面上實現(xiàn)與脫硫漿液，在托盤界面形成泡沫層充分混合反應，保證了煙氣中的二氧化硫得以充分反應吸收，以此實現(xiàn)高效脫硫，其脫硫效率達到了98%以上。但同時，由于加裝托盤導致脫硫阻力上升，增加脫硫功耗。

2.雙塔串聯(lián)技術。

雙塔串聯(lián)技術通過串聯(lián)兩級石灰石-石膏濕液噴淋塔，通過先后兩次脫硫，使得綜合脫硫效果達到98%以上。同時由于采用設備串聯(lián)，設備在通用性和維護性上，效率更加高，同時對設備無需進行更新和改動，不會在改造期間影響電廠運行。但同時，串聯(lián)技術導致電廠在初期投資較高，同時由于增加了兩級處理，導致占地面積增大，同時由于風程增加，系統(tǒng)運行阻力上升，最終導致風機等增壓設備的功耗的上升。

3.單塔雙循環(huán)技術。

單塔雙循環(huán)技術通過采用煙氣在同一座吸收塔內進行兩次循環(huán)處理，實現(xiàn)“雙塔串聯(lián)技術”雙處理的效果，經(jīng)過兩次循環(huán)，實現(xiàn)高效脫硫。其功耗低，場地面積小，控制簡單，對于高硫煤的脫硫有著非常好的效果。

（三）氮氧化物的超低排放技術

燃煤煙氣的脫氮技術也是燃煤煙氣處理的重要環(huán)節(jié)。目前通常采用的脫硝提效手段主要有：低氮燃燒技術、選擇性催化還原技術等技術。

1.低氮燃燒技術。

通過抑制反應中氮氧化物的生成，實現(xiàn)氮氧化物的自身消耗。該技術投資少、成本低、運行維護簡單，因此，在電廠脫氮工作中，被廣泛運用。

2.選擇性催化還原技術。

通過在一定條件下，利用催化劑實現(xiàn)還原劑與氮氧化物的反映，生成氮氣和水，以此實現(xiàn)脫硝的作用，其脫硝能力較高。目前主要采取加裝催化劑的方法提高脫硝效率，降低氮氧化物排放濃度，但由于催化劑價格仍然較高，在一定程度上增加了脫硝的成本。

三、燃煤煙氣污染物超低排放技術路線

為了實現(xiàn)燃煤煙氣的綜合將排效果，必須對傳統(tǒng)和現(xiàn)有的煙氣處理技術進行統(tǒng)籌規(guī)劃、整合、改善和提升，實現(xiàn)各種技術的有機結合，充分發(fā)揮到各項技術的有點，達到對煙氣的綜合利用和治理，從而實現(xiàn)超低排放的目標。一般采用兩種技術路線：

1.低氮燃燒+選擇性催化還原+低低溫靜電除塵器+石灰石/石膏濕法脫硫+煙氣深度凈化除塵設施（如濕式電除塵器等）；

2.低氮燃燒+選擇性催化還原+袋式除塵器或電袋復合除塵器+帶高效除塵的濕法脫硫。

四、燃煤煙氣污染物超低排放經(jīng)濟分析

（一）投資分析

以某2*600MW機組電廠為例，其采取常規(guī)低氮燃燒-SCR脫硝-低低溫電除塵-濕法單循環(huán)脫硫的方法，綜合投資約1.5億元。如果增加濕式電除塵器，其綜合投資將近2億元。

（二）成本分析

由于不同裝機容量，其發(fā)電量投資不同，其經(jīng)濟性也不同。一般來說，容量越大投資越低，其經(jīng)濟性也余越顯著。以某幾個電廠的的實際進行分析。采用300MW機組時，其電價成本增加0.0187元/kW*h；采用600MW機組時，其電價成本增加0.0143元/kW*h；采用1000MW機組時，其電價成本增加0.0096元/kW*h。

五、結語

燃煤煙氣污染物超低排放技術的投入使用，是火電廠發(fā)展的必然趨勢，這是一個循序漸進的過程，在實現(xiàn)超低排放技術效果的同時不斷提高其經(jīng)濟性，促進燃煤煙氣污染物超低排放技術的有序發(fā)展。

[1]張東輝，莊燁，朱潤儒，劉科偉.燃煤煙氣污染物超低排放技術及經(jīng)濟分析[J].電力建設，2015（05）：125-130.

[2]秦鋒，黃輝，馬政宇.燃煤發(fā)電超低排放技術及其潛在影響分析[J].煤氣與熱力，2015（02）：49-53.