燃煤電廠煙氣超低排放改造及運行總結(jié)

張增利，操 斌，劉天福

（新疆天業(yè)集團(tuán)有限公司，新疆 石河子832000）

中國是燃煤大國，燃煤電廠所占比例較大。目前燃煤電廠在污染物治理上一般都配置有脫硝系統(tǒng)、除塵系統(tǒng)和脫硫系統(tǒng)。隨著國家環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的進(jìn)一步提高，按照常規(guī)配置的這些系統(tǒng)很難達(dá)到現(xiàn)行的國家標(biāo)準(zhǔn)，對此，燃煤電廠開展了一系列污染物治理工作。

1 技術(shù)路線的選擇

燃煤電廠煙塵超低排放技術(shù)路線的選擇， 既要考慮一次性投資，也要考慮長期的運行費用；既要考慮投入，也要考慮節(jié)能減排的產(chǎn)出效益；既要考慮技術(shù)的先進(jìn)性，也要考慮其運行可靠性；既要考慮超低排放的長期穩(wěn)定性， 也要考慮故障時運行維護(hù)的方便性；既要立足現(xiàn)在，也要兼顧長遠(yuǎn)。 超低排放技術(shù)應(yīng)用應(yīng)充分考慮電廠的實際情況，“因地制宜、 因煤制宜、因爐制宜”，必要時可采取“一爐一策”，同時還應(yīng)統(tǒng)籌考慮各污染控制設(shè)備之間的協(xié)同處理作用。

2 新技術(shù)的衍生

常規(guī)的燃煤電廠都采用了SCR 脫硝系統(tǒng)+雙室電除塵系統(tǒng)和石灰石石膏濕法脫硫技術(shù)，脫除3 種污染物在6%的基準(zhǔn)氧下排放標(biāo)準(zhǔn)是NOx≤100 mg/m3，二氧化硫≤50 mg/m3，煙塵≤30 mg/m3。

根據(jù)對全國各燃煤電廠的調(diào)研和考察， 超低排放改造采用的技術(shù)復(fù)雜、繁多。華能集團(tuán)某電廠采用“脫硝流場優(yōu)化及備用層添加+低低溫電除塵+脫硫”高效除塵一體化協(xié)同治理路線，該技術(shù)路線在該公司2 臺600 MW 機(jī)組上應(yīng)用， 降低預(yù)期投資約3 400 萬元，節(jié)省年運行費用約152 萬元。

3 新技術(shù)的優(yōu)越性分析和方案確定

在脫硝改造中， 目前主要有低氮燃燒器改造和脫硝催化劑增加備用層2 種主要方式。 通過這2 種脫硝技術(shù)的應(yīng)用，很多火電企業(yè)都取得了較好效果。

（1）脫硫改造。包括單塔一體化脫硫除塵深度凈化技術(shù)、 單塔雙分區(qū)高效脫硫除塵技術(shù)、 雙托盤技術(shù)、高效漸變分級復(fù)合脫硫塔技術(shù)、雙塔雙循環(huán)技術(shù)等多項技術(shù)工藝。 在這些技術(shù)中，單塔一體化脫硫除塵深度凈化技術(shù)應(yīng)用取得較好的成果，該技術(shù)可在一個吸收塔內(nèi)同時實現(xiàn)二氧化硫濃度不超過35 mg/m3、塵含量不超過5 mg/m3，脫硫效率達(dá)99%以上，除塵效率可達(dá)90%以上。 單塔雙分區(qū)高效脫硫除塵技術(shù)與雙塔雙循環(huán)技術(shù)則屬于異曲同工的兩種脫硫方式， 高效漸變分級復(fù)合脫硫塔技術(shù)則使超低技術(shù)有較寬的煤種適應(yīng)性。（2）除塵改造。 目前，火電企業(yè)使用較多的技術(shù)包括低低溫電除塵、濕式電除塵、電袋復(fù)合式除塵、管束式除塵除霧等工藝。 電除塵高頻電源改造由于成本較低，且效果明顯，成為目前許多電廠在超低排放改造中普遍使用的一種除塵增效改造方式。 低低溫電除塵是在電除塵前增設(shè)熱回收器， 降低除塵器入口溫度， 利用的是煙氣體積流量隨溫度降低而變小和粉塵比電阻隨溫度降低而下降的特性。

管束式除塵主要用于超低除塵，利用煙氣在離心管束中快速旋轉(zhuǎn)上升形成的離心力和重力作用來實現(xiàn)高效除塵除霧。液滴在離心力作用下形成液膜并捕獲塵顆粒后， 二者在重力作用下從離心管束內(nèi)壁脫除，從而達(dá)到除塵除霧的雙重效果。 因其利用煙氣自身流動速度不需額外耗能，所以能夠?qū)崿F(xiàn)高效節(jié)能的目的。 使污染物的排放標(biāo)準(zhǔn)達(dá)到NOx≤50mg/m3，二氧化硫≤30mg/m3，煙塵≤10mg/m3較難實現(xiàn)，改造工藝路線圖見圖1。

圖1 整個系統(tǒng)改造工藝路線圖

采用上述協(xié)同技術(shù)路線，利用原有設(shè)備，脫硝優(yōu)化、 低低溫除塵器、 高效除塵的濕法脫硫裝置為核心，不但會提高煙塵的脫出效率，而且對煙氣中的其他污染物的脫除也有一定的貢獻(xiàn)，主要表現(xiàn)在：由于煙氣溫度的降低，煙氣的體積流速也會大大的降低，提高了電除塵器的單位面積的除塵效率。

目前企業(yè)逐漸適應(yīng)國家對火電企業(yè)排放的更高要求， 從單一的減排技術(shù)路線逐漸采用組合路線進(jìn)行超低排放改造。 目前， 組合型的技術(shù)路線也有多種，主要體現(xiàn)在以下3 類。

（1）脫硝流場優(yōu)化及催化劑加層+高頻電源改造+脫硫除塵一體化。

（2）脫硝流場優(yōu)化及催化劑加層+低低溫冷卻器+高頻電源改造+脫硫除塵一體化。

（3）脫硝流場優(yōu)化催化劑加層+高頻電源改造+脫硫改造+高頻電源改造濕式電除塵。

在這些組合路線中，既有被認(rèn)為是經(jīng)濟(jì)實惠、性價比高的，也有投資相對較少的。 其中，脫硝流場優(yōu)化及催化劑加層+低低溫冷卻器+高頻電源改造+脫硫除塵一體化技術(shù)路線相對較為經(jīng)濟(jì)和節(jié)省投資。因此該技術(shù)路線在燃煤電廠得到廣泛的應(yīng)用。

4 改造后實際運行情況

電廠在改造中選擇了脫硝流場優(yōu)化及催化劑加層+低低溫冷卻器+高頻電源改造+脫硫除塵一體化的超低排放工藝路線， 經(jīng)過近兩年的項目實施，于2018 年12 月完成了4 臺300 MW 機(jī)組的全部改造完成， 第一臺機(jī)組改造完成后運行至今已有兩年多的時間，經(jīng)過兩年多的檢驗運行，比預(yù)期的效果還要好。

（1）二氧化硫。設(shè)計時煤種含硫按照1.5%，出口要求的二氧化硫≤25 mg/m3（國家標(biāo)準(zhǔn)是≤35 mg/m3），根據(jù)實際運行的效果， 出口的排放濃度完全可以控制在20 mg/m3以下。

（2）煙塵。 期初定于進(jìn)入脫硫系統(tǒng)煙塵≤50 mg/m3，要求煙囪出口煙塵＜5 mg/m3（國家標(biāo)準(zhǔn)≤10 mg/m3），根據(jù)兩年多運行的效果來看， 煙塵實際排放濃度＜3 mg/m3以下。

（3）氮氧化物。期初定的煙囪排口氮氧化物排放濃度≤40 mg/m3（國家標(biāo)準(zhǔn)≤50 mg/m3），根據(jù)兩個年的運行的結(jié)果，基本上都能控制在35 mg/m3以下。

經(jīng)過了近兩年的實際運行（以上數(shù)據(jù)全部在標(biāo)氧6%的情況下計算），環(huán)保檢測部門的人工數(shù)據(jù)比對和在線數(shù)據(jù)完全吻合，符合國家相關(guān)規(guī)范和要求，在節(jié)能方面，每度電節(jié)約0.5 g 標(biāo)煤。

項目從方案的制定、技術(shù)路線的選擇，包括后續(xù)的穩(wěn)定運行，都積攢了寶貴的經(jīng)驗，為后續(xù)的污染物治理及節(jié)能改造都奠定了堅實的基礎(chǔ)。