火電廠煙氣超低排放技術探究

王明

摘 要：我國政府逐漸加大了對火電廠排放煙氣的管理控制力度，各大火電企業也開始將超低排放技術應用于煙氣處理系統。本文主要從煙氣脫硝、煙氣除塵、煙氣脫硫這三個方面入手就目前使用頻率最高的煙氣超低排放技術進行了簡單概述，為火電企業煙氣排放處理效率的提高奠定基礎。

關鍵詞：火電企業;煙氣超低排放;技術路線

一、煙氣超低排放技術概況

各大火電廠積極響應國家提出的低碳環保、綠色節能的生產理念，開始致力于煙氣超低排放技術的研究探索。我國發改委、環保局、能源局聯合下達了“燃煤電廠超低排放及節能改造方案”的相關文件，并要求各地政府根據地區發展特點在2020年達成超低排放的生產目標。我國有些地區由于地域遼闊、人口稀少、經濟落后，在制定超低排放策略的時候需要遵循因地制宜的規劃原則，通過差異化管理的方式提高煙氣超低排放工作管理效率與質量。對于人口相對稠密、環境容積較小的區域需要嚴格執行超低排放標準，對于人口相對系數、環境容積較大、污染程度不高的區域則可根據實際情況適當放低標準。各地政府職能部門需要配合火電廠完成煙氣超低排放改造工作，目前常規的煙氣超低排放技術主要從煙氣脫硝、煙氣除塵及煙氣脫硫這三大部分展開深入研究，每項技術都有其特有優勢及適于范圍，各大火電企業需要根據自身發展情況及實際需求進行優化調整及靈活改進。

二、火電廠煙氣超低排放技術路線

1、基于煙氣脫硝的技術路線選擇

基于煙氣脫硝的超低排放技術其作用機理在于盡量降低煙氣中的污染物含量，也就是從源頭控制鍋爐煙氣排出口中的NOx的排放速率。通過試驗測定可知通過提升優化鍋爐制造工藝配合低碳燃燒技術，能夠將鍋爐煙氣排出口中的NOx的排放速率控制在250mg/m3以內，由此降低了煙氣脫硝系統的日常運作壓力，進一步提高了煙氣脫硝工作效率。目前常用的煙氣脫硝方式主要包括如下幾個類型：

（1）改進版低碳燃燒器：通過對火電廠鍋爐的燃燒器配風模塊進行優化蓋澤的方式提高其對高負荷、低負荷的響應速率，以此確保燃燒器模塊始終處于適宜的空氣系統環境，以此降低NOx的排放速率。在此基礎上通過多次調整試驗可知，在確保火電廠鍋爐設備運行穩定性、安全性的基礎上，適當改變送氧容量及配風速率或者是使用“緊湊型燃盡風+變磨煤機”的組合形式，能夠在一定程度上降低鍋爐膛口的NOx排放濃度。這種改進版低碳燃燒器的脫硝方式能夠在很大程度上降低鍋爐內部燃燒過程排出的NOx容量，于此同時也能夠根據負荷高低進行靈活調整與優化。

（2）SCR脫硝技術：在滿足煙氣超低排放標準的基礎上為了滿足不同氮氧化合物的排放要求可以適當提高催化劑疊放層數，并對脫硝控制系統進行調整優化。具體的優化方式有：優化保護邏輯模塊提高脫硝處理投運效率;優化生成NOx的處理模塊降低鍋爐膛口NOx的生成量;優化脫出NOx的處理模塊提高脫硝系統對于NOx的控制效率。

（3）其他優化技術：若脫硝系統進氣口的煙氣溫度無法達到噴氨要求時，需要對省煤器進行分級優化，如果效果依然不夠理想，則需要適當提高火電廠鍋爐的煙氣旁路及給水系統溫度。若火電廠鍋爐的空氣預熱模塊因硫酸氫氨堵塞影響脫硝效率時，需要對噴氨格柵位置進行適當調整，以此提高低濃度氨氣的逃逸效率。

2、基于煙氣除塵的技術路線選擇

煙氣除塵技術憑借諸多優勢在我國火電企業中得到了譜及應用，其主要技術原理在于將低溫省煤器安裝于空預器出口與除塵器入口之間，以此將煙氣溫度控制在低于酸露點值（通常情況下為90℃）的合理范圍內，這種煙氣除塵技術具有如下優勢：當煙氣溫度低于酸露點規定閾值時，能夠使得煙氣中85～90%的SO3被冷卻凝結，并吸附于粉塵顆粒表面，在電除塵器的作用下被脫除出去，這種降塵方式不會出現反電暈問題，除塵效率相對而言更高。該煙氣除塵技術需要使用低溫電除塵器，因此能夠有效降低煙氣溫度、減少煙氣體積，能夠為下一步的濕法脫硫工序節約大量水汽，與此同時還能進一步降低風機系統用電效率、提高熱量回收效率。

超凈吸收塔技術具有協同除塵的特有優勢，不僅能夠去除主要污染物質，還能協同去除其他污染物質，若想獲得強力除塵效果還需進行如下改進：確保吸收塔內煙氣流速低于3.5m/s的前提下增置雙托盤等強化裝置，以此提高氣液接觸效率;科學設置噴嘴位置、合理選擇噴嘴類型，在吸收塔內安裝增效環，以此避免塔壁上煙氣流出現短路問題;在超凈吸收塔內部配置高效除霧器，確保霧滴質量濃度不超過40mg/m3。

3、基于煙氣脫硫的技術路線選擇

目前國內外應用最廣的煙氣脫硫技術是“石灰石+石膏”組合的濕法脫硫工藝，主要氛圍噴淋空塔、單塔循環及串聯塔這三個類型，其中單塔循環技術將SO2吸收氧化過程進行了分段處理，上段pH值約為6左右，能夠提高SO2的吸收效率，下段pH值約為4.5左右，能夠加速硫酸鈣溶解、提高亞硫酸鈣轉化效率，每段處理過程獨立進行、互不干擾，可根據實際情況進行優化調整。串聯塔煙氣脫硫技術主要利用二級脫硫塔實現對煙氣的分級處理，預洗塔先對煙氣進行初步凈化后在由吸收塔進行深度處理，只有符合設定標準的煙氣才能經由煙筒排出，這個脫硫技術主要適用于對高硫煙氣的凈化處理。

隨著超低排放標準的逐年提升，托盤塔及旋匯耦合塔技術也應運而生，托盤塔技術工藝是建立在逆流噴淋技術基礎上，在吸收塔橫截面上額外安裝了幾塊穿流孔板托盤，在改善煙氣氣流均勻分布的前提下提高吸收劑的作用效率，進而實現降低系統內部氣液配比及循環漿液泵流量的控制目的。旋匯耦合塔技術能夠將流入吸收塔中的層流狀煙氣轉變為湍流狀，以此提高煙氣旋流速度、增加氣液接觸面積，以此大幅提高煙氣脫硫及除塵效率，這項技術憑借耗能低、均氣佳、傳效高的特點，尤其適用于脫硫系統的優化改造操作工序。

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