熱電聯產機組超低排放改造

王林

摘? 要：為了響應國家“藍天保衛戰”相關要求，電廠鍋爐和燃氣輪機污染物排放分別執行100mg/Nm3、200mg/Nm3的NOX、SO2的限值。對于一些重點地區而言，NOX、SO2煙塵的執行限值為100、50、20mg/Nm3。在實現超低排放改造后，大氣污染物的排放濃度要達到天然氣燃輪機組標準的排放限值，即氮氧化物不超過50mg/Nm3、二氧化硫不超過35mg/Nm3、煙塵排放濃度不超過5mg/Nm3。文章主要分析了開展熱電聯產機組超低排放改造的必要性，對相關超低排放技術進行了概述，同時分析了熱電聯產組超低排放相關改造技術，結合某電廠的實際運行情況，選擇了應用比較普遍、技術比較成熟的SCR脫硝、濕電除塵技術，從而達到改造的目的，實現節能環保、綠色發展的相關目標。

關鍵詞：熱電聯產機組;超低排放;SCR脫硝;濕電除塵;改造

中圖分類號：X773 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2019）29-0116-03

Abstract： In order to respond to the relevant requirements of the National "Blue Sky Protection Campaign"， the limits of 100mg/Nm3 and 200mg/Nm3 are implemented for the emission of pollutants from power plant boilers and gas turbines. For some key areas， the implementation limits of smoke and dust are 100，50 and 20mg/Nm3. After the transformation of ultra-low emission， the emission concentration of air pollutants should reach the emission limit of natural gas turbine units， that is， nitrogen oxide does not exceed 50mg/Nm3， sulfur dioxide does not exceed 35mg/Nm3， and soot emission concentration does not exceed 5mg/Nm3. This paper mainly analyzes the necessity of carrying out the ultra-low emission transformation of the cogeneration unit， summarizes the related ultra-low emission technology， and analyzes the ultra-low emission related transformation technology of the cogeneration group. Based on the actual operation of a power plant， the SCR denitrification and wet electrostatic precipitator technology， which are widely used and mature in technology， are selected， in order to achieve the purpose of transformation and realize the relevant goals of energy saving， environmental protection and green development.

Keywords： cogeneration unit; ultra-low emission; SCR denitrification; wet electrostatic precipitator; modification

1 概述

隨著我國社會經濟的發展，能源的消耗量以及需求量在不斷增加，人們生活水平的提高對電能的需求量也在不斷上升，而我國主要供電的方式是以燃煤為主的火力發電，這就需要消耗大量的煤炭資源，并且對生態環境產生了極大的影響。本文的研究中主要分析了脫硝、脫硫以及濕電除塵的應用，對相關改造方案進行了相應的分析，結合某電廠的實際情況，選了使用較為普遍、技術比較成熟的SCR脫硝、濕電除塵技術。其中主要研究的內容有SCR煙氣脫硝中的還原劑的選擇使用、脫硝反應器增加和其他相關配套設施布置方式以及濕式電除塵器的選型等，通過對該電廠機組進行相應的超低排放改造后，進行相應的性能分析，監測到相關污染物的排放都能夠達到超低排放標準的要求，從而有效達到熱電聯產機組超低排放改造的目的。

2 某熱電聯產機組相關環保裝置分析

2.1 脫硝裝置分析

針對文章所研究的電廠，在其#1、#2機組脫硝裝置中，脫硝設計入口處的氮氧化物應該小于350mg/Nm3，脫硝設計的效率應該大于80%;在脫硝系統中沒有相應的反應器煙氣旁路和省煤器高溫旁路系統;脫硝應用的還原劑采用液氨制備，脫硝的工藝采用的是選擇性催化還原脫硝工藝[1]。

2.1.1 相關工藝系統概述。脫硝裝置中的煙氣系統包括煙道、SCR反應器、催化劑、氨/空氣混合器等。在煙氣系統的SCR反應器中，氨氣會與催化劑層中的煙氣進行混合，并且在催化劑的作用下，煙氣中的NOX會和氨氣進行反應并分解成氮氣和水，對環境不會產生危害。在脫硝裝置中設置有三層催化劑層，其使用的催化劑只能為18孔蜂窩式催化劑，該裝置中的催化劑設計層只安裝使用了兩層，剩余一層是為了更高的環保要求進行加裝催化劑使用，也稱之為預留層。根據相應的煙氣參數需要合理設計催化劑之間的節距，這樣能夠有效阻止積灰和堵塞的情況發生，對裝置進行密封能夠保持較高的脫硝效率。

2.1.2 脫硝裝置運行現狀分析。根據相關數據可知，在#1、#2機組脫硝裝置的入口處，NOX的實際運行濃度在200～600mg/Nm3之間，平均的運行濃度為350mg/Nm3，而出口處的實際運行濃度在120mg/Nm3以下，平均的運行濃度為70mg/Nm3。根據相應的運行數據分析，在脫硝裝置入口處的煙溫在295～380℃之間，現在進行脫硝時設計的煙溫為375℃，但在實際運行過程中，最低氨溫度要求為310℃，在電廠#2機組左側區域大約10%的部分，其運行狀態低于最低噴氨溫度，機組處于低負荷時，#2機組的左側具有較低的煙溫，在相應的工況下，50%的時間煙溫低于最低噴氨溫度。

2.2 機組除塵裝置分析

對于電廠#1、#2機組，每爐都配置了一臺噴吹袋式除塵器，單臺除塵器設計的過濾面積為36599m2，風速為0.899m/min，濾袋的數量為11296，使用的材質為超細纖維PPS。使用單臺爐進行處理的煙氣量能夠達到1974839m3/h，裝置設計入口的含塵濃度小于或者等于36g/Nm3，設計的除塵效率應該到達99.9%，這樣才能夠保證除塵器的出口處的塵濃度會在30mg/Nm3以下。根據相關數據進行分析可以得知，袋式除塵器在正常運行的時候，其出口處煙塵排放的濃度均小于30mg/Nm3，并且有80%的時間煙塵排放的濃度小于10mg/Nm3。

2.3 機組脫硫裝置分析

該電廠機組脫硫裝置采用的工藝是濕式石灰石-石膏法煙氣脫硫工藝，每一臺爐配置有處理煙氣100%BMCR工況的脫硫裝置，設計的脫硫效率？叟98%;機組的脫硫系統不設置GGH，使用外購的石灰石進行制漿，石膏在脫水后的含濕量一般<10%。在煙囪的南北側布置相應的脫硫島，以煙囪為中心對稱布置兩套脫硫裝置，而對于FGD裝置而言，其主要設備都是在室內布置。

脫硫工藝中使用的脫硫劑采用的是石灰石與水磨制而成的懸浮漿液，脫硫的過程中煙氣會產生二氧化硫，二氧化硫會和脫硫劑反應形成亞硫酸鈣，然后對石膏副產品進行氧化，進而可以對外出售。根據實際運行的相關數據進行分析，電廠的脫硫裝置基本上都能夠達到相應的設計值，在實際運行的過程中，FGD入口處的二氧化硫濃度有98%都在3000mg/Nm3之內，而最大的濃度值不會超過3500mg/Nm3，而出口處的二氧化硫濃度基本均值在35mg/Nm3以內，符合二氧化硫超低排放的要求。

3 超低排放相關技術分析

3.1 脫硝技術

根據含氮元素的污染物產生的原理以及相關因素，對于NOX物質進行控制的技術主要包括三種，即在燃燒前、燃燒中、燃燒后控制NOX的方式。在進行燃燒前，通過控制NOX的產生，可以對燃料進行處理轉化為低氮燃料，對于有些國家對燃料脫硝進行研究，在固體燃料中含氮量一般為2.5%，但相關燃料脫硝技術在實際的應用中具有較高的成本，并且相關技術也不夠成熟，不能夠進行有效的推廣，低氮燃料就得不到實際的應用;在燃燒中為了減少NOX的產生，根據NOX形成的原理以及相關因素，可以采用三種方式進行控制，比如低氧燃燒、對NOX進行還原分解、降低燃燒的最高溫度;在燃燒后進行脫硝有濕干兩種方式，對于濕法脫硝技術而言，其利用的原理是堿性溶液吸收劑能夠溶解并吸收NOX，而干法脫硝技術可以使用選擇性催化還原法和選擇性非催化氧化還原方法。

3.2 脫硫技術

燃燒使用的煤炭中大部分都有硫的成分，所以在燃燒后產生的煙氣中會含有硫物質，越是含硫量多的煤炭，燃燒后的煙氣中產生的硫成分越多。同樣在進行脫硫的過程中也包含燃燒前、燃燒中和燃燒后三個過程。在燃燒前使用的主要有煤脫硫和煤轉化技術;在燃燒中采用爐內脫硫，使用的方法是將共同燃燒煤與石灰石磨粉;在燃燒后就是進行煙氣脫硫，這種方式具有較高的脫硫率，相關技術應用也比較成熟，使用的方法包括濕法、半干法和干法煙氣脫硫。

3.3 除塵技術

所謂除塵就是將煙塵從煙氣中分離出來，一般會使用到多種除塵器，包括濕式除塵器、機械式除塵器、過濾式除塵器等。

4 關于熱電聯產機組超低排放改造分析

4.1 脫硝超低排放改造

當前超低排放改造使用的工藝仍然為SCR，從機組實際運行的情況以及相關數據分析，進行脫硝超低排放改造可以先對當前的機組進行燃燒調整試驗，針對相應的試驗結果進行針對性的改造。根據當前機組運行的工況，可以有兩種改造方案，方案一是對燃燒進行優化調整，對當前SCR反應裝置以及相關系統進行改造，進行相應的燃燒調整試驗，對燃燒鍋爐的氧量進行控制，按照入口和出口處濃度的設計值進行SCR反應器的改造;方案二是進行低氮改造，根據鍋爐實際運行的情況，可以進行低氮燃燒器或者風箱優化改造，降低SCR反應器入口原設計的氮氧化物濃度值，并達到出口的濃度設計值。

通過對兩種方案記性對比分析，方案一初期投資較低并且運行費用也較低，而方案二在改造的初期具有較高的投資，改造的工期也比較長，具有較廣的影響范圍，其優點是SCR煙氣脫硝具有較好的效果，也具有較低的運行費用。因為電廠沒有進行燃燒調整試驗，通過對氧量進行控制能夠控制脫硝入口的氮氧化物的濃度，所以采用方案一進行超低排放改造，對燃燒進行優化調整，并對當前的SCR反應裝置和相關系統進行改造。

4.2 除塵超低排放改造

當前袋式除塵器具有良好的運行狀態，能夠達到相關煙塵排放濃度的要求，對于電廠煙塵超低排放改造的技術包含兩種，一種是終端處理技術，也是濕除技術，產生的煙氣會先經過干式除塵，然后再進行濕法脫硫，最后使用濕式電除塵器進行粉塵的吸附[2];另一種是協同治理技術，煙塵在經過干式除塵后，會在脫硫吸收塔內進行相應的洗滌，從而能夠有效去除煙塵。在本文中的煙塵超低排放改造中，考慮增加立式濕式電除塵裝置。

考慮到電廠機組的布置情況以及相關工藝流程，在脫硫裝置后增加立式濕式電除塵裝置，使其處于脫硫設備和煙囪之間，這樣在煙氣經過脫硫后，濕式電除塵裝置會進一步凈化，然后進入煙囪排放到大氣環境中;當對原袋式除塵器進行消缺檢修時，這不會影響到除塵的效率，在進行改造后，系統會增加大約500Pa的阻力。對于增加的濕法電除塵裝置系統還要進行相應的防腐處理。

5 結束語

綜上所述，為了實現“節能減排、綠色發展”等國家環保要求，電廠需要進行相應的升級和改造，對于本文中研究的電廠機組脫硝、除塵系統進行超低排放改造，改造后的機組產生的煙氣中的主要污染物的排放濃度都不高于燃機的排放指標，在脫硝超低排放改造中使用的還是SCR脫硝工藝，進行除塵超低排放改造時，使用的是增加立式濕法電除塵裝置，從而能夠達到相應的改造目的。

參考文獻：

[1]陳潤發.某350MW熱電聯產機組超低排放改造及技術研究[D].華南理工大學，2017.

[2]趙玉林.電廠2×350MW熱電聯產機組煙氣超低排放改造方案[J].科技經濟導刊，2017（24）：134.

[3]張虎男，趙亮，尹洪超.350MW超臨界機組高背壓供熱改造研究及性能分析[J].節能，2018，37（4）：6-8.