火力發電廠大氣污染物超低排放升級改造探究

楊軍平

摘 要：隨著國家環境監管政策的日益嚴格和火電廠超低排放標準的實施，各個火電廠現有的環保工藝已經無法達到超低排放的要求，必須加大投入對現有相關設備、技術工藝進行更新改造，集成各種先進的煙氣治理技術才能達到超低排放水平。本文論述某2×330MW火電廠大氣污染物超低排放升級改造所采用的優選方案，希望對同類工程環保改造有所幫助。

關鍵詞：火電廠;超低排放;脫硝;脫硫;除塵

1、引言

燃煤電廠發電過程中產生的煙氣，污染周邊的大氣。隨著國家環保標準的越發嚴格，對污染治理提出了更高的要求;隨著減排工作的不斷深入，周邊省份越來越多的電廠加入到超低排放的行列中，電廠紛紛采取“超低”排放技術來減輕企業對于環境的污染程度。“超低”排放技術即在原來脫硝、脫硫和除塵的基礎上進行協同脫除技術，并在傳統技術基礎之上進行提效，減少火電廠大氣污染物排放量。本文結合超低排放改造技術在某2×330MW火電廠中的實際應用，對改造技術進行分析，以促進該技術的應用和推廣。

2、脫硝系統改造

利用鍋爐內部結構調整燃燒風量，合理布置燃盡風，使煤粉燃燒初期缺氧，燃燒后期富氧，能有效抑制NOx產生量，而且不影響鍋爐效率，這是爐內低NOx燃燒技術（簡稱LNB）;在鍋爐爐膛適當位置布置噴槍，往爐膛中噴射氨氣，在適當的溫度條件下將NOx還原，這是選擇性非催化還原煙氣脫硝技術（簡稱SNCR）;在鍋爐尾部適當的煙道區域布置脫硝裝置，往脫硝裝置種噴入氨氣，在適當的溫度及催化劑作用下將NOx還原，這是選擇性催化還原煙氣脫硝技術（簡稱SCR），這三種脫硝技術可以結合工程實際情況采用。

根據某2×330MW火電廠實際情況，改造的主要目的是為了提高原有SCR脫硝系統的脫硝效率，原有SCR脫硝系統不滿足超低排放中對NOX的排放要求，設計系統出口NOX濃度≤80mg/Nm3，本次系統改造后，出口NOX濃度≤50mg/Nm3;同時由于國家環保部近期已要求火電廠鍋爐全工況脫硝，因此需要對現有鍋爐系統進行改造，以滿足全工況脫硝的要求。

根據已有SCR脫硝系統已經預留一層備用催化劑層，針對脫硝系統所要達到的效率，結合現狀脫硝催化劑活性等進行分析，考慮到催化劑使用年限，則可靠的脫硝技術路線：新增一層相同規格的脫硝催化劑+更換一層再生脫硝催化劑+保留一層現有脫硝催化劑，增加省煤器旁路煙道，實現全工況脫硝。

在鍋爐省煤器后合適位置設置旁路煙道，鍋爐低負荷運行時，調節旁路煙道擋板門開度，煙氣部分通過省煤器，確保煙氣處于300～420℃，SCR脫硝系統正常投運。

另外對脫硝系統進行空氣動力場計算，根據計算結果對導流板、噴氨格柵、整流器、整流格柵優化調整，使煙氣流場分布均勻，煙氣與氨氣充分混合均勻，保證噴氨效果。

3、脫硫系統改造

通過對國內已經建成采用超低排放改造技術的燃煤電廠調查，煙氣SO2、煙塵超低排放采用的技術方案就是對現有的脫硫設備、除塵設備進行改造提效，使電廠排放的煙塵達到清潔排放的要求。

根據某2×330MW火電廠實際情況，在現有濕法脫硫基礎上進行優化改造是比較可取的方案。改造提效技術方案主要有三種：其一是增加噴淋層，并在出口配置濕式靜電除塵器（簡稱噴淋濕電方案）;其二是低溫省煤器余熱利用裝置+低低溫電除塵器+脫硫塔協同除塵，脫硫塔內增加托盤，使煙氣中的SO2含量≤35mg/Nm3、煙塵含量≤10mg/Nm3的超低要求（簡稱低低溫方案）;其三是對脫硫裝置進行提效改造設計，采用脫硫煙塵超低排放一體化技術，改造現有脫硫塔，實現高效脫硫、協同除塵，確保脫硫塔出口煙氣中SO2含量≤35mg/Nm3、塵含量≤10mg/Nm3（簡稱脫硫除塵一體化方案）。

結合工程實際情況，采用煙氣脫硫除塵一體化技術。投資費用低、改造周期短，且原有的脫硫設施可以利用。改造實施方案一是對脫硫塔進行改造，通過改造脫硫塔吸收區域，實現單塔雙循環，確保SO2達標排放。二是采用高效除霧器，實現粉塵超低排放。

（1）脫硫塔吸收區改造

將脫硫塔分成上下二段，實現單塔雙循環，在下塔中保留原有二層噴淋層，實現煙氣100%傳熱降溫，循環漿液蒸發吸熱，漿液濃縮，同時實現80%的脫硫效果，100%的氯離子的脫除，在下塔與上塔分界處，煙氣中的二氧化硫濃度為200～300mg/Nm3，在下塔和上塔中間設置平板除霧器，減少由下塔上升到上塔煙氣霧滴夾帶。在下塔與上塔的連接處是高效脫硫除塵協同單元，該協同單元是一個可調文丘里結構，可以在該處實現上循環脫硫漿液的充分霧化，實現較高的脫硫及除塵效果，同時協同單元還有通煙不漏液的特性，實現將上塔的脫硫漿液導出塔體的功能。由于配置了高效協同單元，上塔部分實現自身獨立的漿液循環。脫硫漿液導出塔體后進入上塔漿液循環罐，該循環罐具有pH值控制功能及亞硫酸根氧化結晶功能，循環罐出來的上循環漿液經循環泵加壓后進入上塔噴淋噴嘴，漿液噴出噴嘴后脫除煙氣中低濃度二氧化硫，上塔脫硫效率達到90～95%，可保證上塔出口的二氧化硫濃度在25mg/Nm3以下。

（2）除霧器改造

拆除現有脫硫塔上部除霧器，安裝管束式高效除霧器，達到粉塵的超低排放目的。

4、除塵系統改造

某2×330MW火電廠每臺鍋爐配置兩臺靜電除塵器，采用雙室五電場靜電除塵器，設計除塵器效率為99.5%，出口煙塵濃度原設計值≤50mg/Nm3;為使除塵器改造后在煙氣成分、燃煤性質和飛灰性質等工況條件發生一定變化時具有較好的適應能力，粉塵排放還能滿足環保要求，除塵器按照較高工況條件進行選型設計。同時遵循成熟可靠、投資少、維護量小的原則進行方案選擇。

結合工程實際及項目本身已有設施的情況，當前比較成熟的改造方案是是：靜電除塵器提效+高效脫硫除塵提效，使煙塵排放濃度≤10mg/Nm3。

本工程原靜電除塵器，設備運行了一段時間，因此需要進行恢復性大修或者局部改造。

靜電除塵器恢復性大修，主要解決以下問題：

1）電除塵器內部結構磨損問題;

2）電除塵腐蝕問題;

3）電除塵變形及漏風問題。

綜上，某熱電2×330MW機組采用靜電除塵器恢復性大修作為本次改造的方案，改造方案實施后取得明顯環保效果。

5、結語

燃煤電廠在電網中具有重要的主導地位，由于燃煤電廠發電過程中產生較多的大氣污染物，因此需要對鍋爐煙氣進行處理。本文通過對脫硝脫硫及除塵超低排放升級改造技術進行分析研究，更好地促進相關技術的應用和推廣，有利于環境保護的有效實現。