電站燃煤鍋爐煙氣污染物超低排放探討

韋斌

摘 要：隨著我國社會經濟水平的不斷提升，電力行業也得到了廣闊發展空間，但燃煤鍋爐煙氣污染物的不斷增多給我國環境帶來嚴重負擔，本文將從煙氣污染物超低排放的實際意義出發，分析其中低二氧化氮燃燒、排放煙氣冷卻、低低溫除塵、脫硫、脫硝等技術要點，為電力行業的可持續發展提供技術支撐。

關鍵詞：燃煤鍋爐；煙氣污染物；超低排放

引言：人們對電力的需求量逐年遞增，我國電站燃煤鍋爐煙氣污染物的排放量也在逐年增長，目前已經成為大氣污染主要原因之一。針對電站中大量燃煤鍋爐煙氣污染物的現狀，使得煙氣污染物治理措施與技術手段也應運而出，很大程度上可實現超低排放的目標，因此對相應技術展開研究具有一定的現實意義。

一、燃煤鍋爐煙氣污染物超低排放現狀

目前我國正在投入使用的燃煤鍋爐數目較大，已經成為我國大氣污染的主要因素，并且其主要集中分布在人口密度較高的居民區以及工業區，對當地以及周邊環境質量造成嚴重影響。在國務院辦公廳出臺《煤電節能減排改造計劃》后，我國所有大型煤電企業都對《火電工廠大氣污染排放標準》進行了積極落實，并嚴格按照規定標準排放，不斷對煤電企業大氣污染物進行控制。按照相應要求，國內部分新型電廠已經逐漸達到超低排放要求，并向超凈排放標準前進。

數據表明，2012年開始燃煤鍋爐持續排放煙塵已經達到420萬噸、二氧化氮200萬噸、二氧化硫570萬噸，占據我國總排放量的32%、15%以及26%，也正是霧霾天氣出現的主要原因。為了有效改善我國空氣質量，優化燃煤鍋爐煙氣污染物總排放量，修訂后的《燃煤鍋爐煙氣污染物排放標準》中大量降低了煙塵、二氧化硫、二氧化氮等污染物的排放規定限值，并第一次提出Hg與其化合物要達到低于0.05mg/m3的排放要求。這也表明了我國政府部門已經明確意識到Hg排放后會對于我國岌岌可危的環境現狀造成更嚴重的傷害。除此之外，新修訂的國家標準還取消了以前按功能區劃分多種限值的規定，因此對可實現超低排放的技術要點進行分析十分重要。

二、電站燃煤鍋爐煙氣污染物超低排放技術要點

（一）低二氧化氮燃燒要點

在傳統燃煤鍋爐的煙氣治理技術規劃中，并沒有對二氧化氮進行脫除的相關內容。大部分設備都無法做到二氧化氮的協同脫除。而目前燃煤機組所應用的脫硝技術也正是低二氧化氮燃燒器，其中煙氣脫硝主要方法為催化還原法、原則性非催化還原法等等，上述方法雖然方便簡單，但是對于二氧化氮的脫除效果并不理想。

低二氧化氮燃燒技術的應用原理是通過對一二次風在空氣進行分級燃燒過程中進行調整，利用煙氣再循環有效降低燃燒時二氧化氮的最初排放濃度。利用合理的擾動機制推進顆粒燃燒速率，從而降低氣體中不完全燃燒帶來的損失。在城市供熱煤燃燒中，除了對其揮發成分、灰分、發熱值、硫分等進行調整外，還需要對其中氮含量進行嚴格把控，從而減少鍋爐中二氧化氮的排放濃度，并降低煙氣中脫除二氧化氮的使用成本[1]。

（二）排放煙氣冷卻技術

煙氣冷卻設備，主要使用效果是保證冷卻系統只在低腐蝕速率的情況下，利用加熱燃燒所需要的空氣或物質，將排放延期的溫度降低至酸露點附近，通常可確定為90℃，對提升鍋爐效率與PM/Hg /SO3脫除效率均有很大幫助。隨著煙氣溫度降低時，其體積也在減小，在整個過程中，煙氣中含有的PM/Hg /SO3通過低低溫除塵器時會達到吸附凝結效果，在經過低低溫靜電除塵達到脫除目標。國外實驗數據表明，如果將煙氣降到90℃，則SO的凝結與吸附率就可以達到96%以上，Hg則可以達到70%以上。同時還可以降低排煙的溫度，從而提高鍋爐效率，節約燃料。

煙氣冷卻設備也可以是空氣預熱器或者省煤器，空氣預熱器在充當煙氣冷卻系統時，可以很好地降低排煙速率，在提升低低溫除塵器工作效率與鍋爐使用效率的基礎上，使空氣達到更佳溫度，改變燃燒條件以及燃燒過程，減少燃燒時的不完全損失，提高鍋爐效率。而省煤器充當煙氣冷卻器的時候，可以利用其尾部煙氣加高除氧器的進口水溫，降低除氧器蒸汽使用量，同樣可以達到節約燃料的目標。為避免省煤器或者空氣預熱器出現情況嚴重的露點腐蝕，首先，需要嚴格把控換熱工質現有溫度從而保證換熱管金屬溫度可達到 70 ℃以上，確保換熱管束中只出現規定腐蝕速率內的露點腐蝕。另外，在改造設計時，選取抗硫酸露點腐蝕的鋼材質能有效防止露點腐蝕。當煙氣深度冷卻機器為空氣預熱器的時候，可以空氣預熱器之前安裝暖風機或者熱風再循環系統，利用逆流換熱來控制進入空氣溫度。

（三）低低溫除塵技術

當前大部分鍋爐均是利用普通電除塵器或是布袋除塵器，常規店除塵器雖然可以通過加大電常數提升除塵小女，但其技術特點需要大量投資支持，耗能較大，所占空間大，針對于空間有限的機組難以完成改裝擴容，而且常規電除塵器還存在反電暈情況、振打所引發的二次揚塵等問題，而布袋除塵器則有著使用溫度窗口狹窄、對煙氣溫度要求不能過高也不能低于120°，而120°的標準是相對難以達到的標準，而且布袋除塵器本身具有使用阻力過大、操作運行費用高昂、濾袋使用時間較短、更換布袋成本較高以及廢料回收效率低等缺點，在未來電站燃煤鍋爐煙氣污染物治理中很難得到廣泛應用。

而低低溫除塵器的開發，很好的彌補了上述兩種除塵技術的不足，低低溫除塵器功能可以實現高效脫出煙塵的目的，并對 SO3、汞和PM同時進行協同脫出。在高灰區域內，煙氣里的SO3會在降溫過程中自行凝結并被灰塵吸附，最終和灰塵中的堿性物質中和，從根本上改變粉塵性質，減少煙塵中的比電阻，改善了反暈電現象，提升了除塵效率，而且可以將吸附在灰塵中的SO3、汞一并脫除。和常規電除塵器比較，在使用同類電源并達到相同除塵效率的情況下，低低溫除塵器所節省的電耗可達到四分之一以上。

（四）脫硫脫硝技術要點

脫硫脫硝除塵一體化塔是目前應用效果消耗，節能效率最高的一體化設備。其主要功能是完成對于硫、硝的協同消除。從而達到超低排放的目的，硫和硝的脫除效率能夠直接利用改變反應物料使用量來進行提高，而且還可以實現附加產物的無污染高利用。脫硫脫硝除塵一體化塔中脫硫工作效率可達到98%以上，而脫硝效率也能夠達到85%以上，最終達到相關排放標準要求，實現超低排放的目標。

脫硫脫硝除塵一體化塔整體系統操作簡單，結構組成嚴密緊湊，投資成本較低，使用維護起來較為便捷，脫除效率可隨著具體要求進行調整，有很強的靈活性。并且脫除后的產物不會造成任何污染，實現高效利用目標。在滿足新時期下排放標準要求的基礎上，進一步實現系統完整經濟性能的最佳運行，能夠廣泛應用的多個行業當中，不僅帶來了較好的經濟效益與社會效益，還能有效改善嚴峻的環境情況，抑制空氣環境的惡性發展[2]。

結論：綜上所述，想要達到燃煤鍋爐煙氣污染物超低排放的目的，就需要根據大量鍋爐節能減排經驗與實際改造教訓制定出一系列治理技術路線，并對現有治理技術與設備進行不斷優化，有效改善我國大氣環境，進一步推進社會主義的可持續發展。

參考文獻：

[1]韓濤，潘衛國，王文歡，王飛.電站燃煤鍋爐煙氣污染物超低排放[J].應用能源技術，2016（01）：14-18.

[2]趙欽新，楊文君，孫一睿，等.燃煤工業鍋爐污染物協同治理關鍵技術[J].工業鍋爐，2015（06）：1-9.