燃煤電廠超低排放改造技術路線優化分析

趙 亮 劉小娣

德州實華化工有限公司

燃煤電廠超低排放改造技術路線優化分析

趙 亮 劉小娣

德州實華化工有限公司

在工業生產中，煤炭的加工利用是一項不可或缺的能源，隨著工業的不斷發展，對煤炭的需求量也在不斷的增加，但是煤炭在燃燒的過程中會產生大量的煙氣污染物，比如二氧化硫、粉塵和氮化物等，經研究發現，燃煤電廠煙氣污染物中的二氧化硫、粉塵和氮化物的排放量達到總排放量的89%、79%和67%，這些煙氣污染物不僅會對大氣造成污染，還會嚴重的危害到人類的身心健康問題，所以就要提高燃煤煙氣污染物超低排放的技術，通過對燃煤電廠煙氣污染物進行凈化后再利用，采取先進的、系統的煙氣污染物超低排放技術以達到煙氣污染物的超低排放。

燃煤電廠；超低排放；技術路線優化

1 燃煤電廠超低排放存在的主要問題

一是部分超低排放改造項目投資過高、廠用電率過高。部分項目急于實現超低排放改造，因此將各種技術堆積在一起，改造后NOX、SO2、粉塵排放滿足超低排放要求，但投資運行成本過高，且煙氣治理部分能耗較高，廠用電率的提高無疑使全廠供電煤耗增加。

二是超低排放改造僅按滿足目前的要求進行排放控制。火電廠煙氣污染物排放標準還在完善和發展階段，在這一階段，更要注意前瞻性分析和研究，否則對技術路線的發展將十分不利，包括對SO3、重金屬、PM2.5等的控制應該是我們綜合考慮的問題。舉例：某2300MW機組“超低排放”改造項目，改造后NOX、SO2、粉塵排放滿足超低排放要求，但未考慮協同治理，結果測試SO3排放濃度在100mg/Nm3以上。而SO3是造成低溫腐蝕、設備結垢的元兇。

三是采用低低溫電除塵器技術應注意的主要問題。低低溫電除塵器+高效濕法煙氣脫硫協同控制由于理念先進，節能及綜合環保性能好有望成為環保治理技術的主流工藝路線(包括對燃中硫中灰以上工程應用)。

2 超低排放改造技術路線優化

2.1 脫硝技術

目前，比較常用的煙氣脫硝技術主要包括選擇性催化還原(SCR)技術和選擇性非催化還原(SNCR)技術。

SCR技術是催化劑存在的條件下，利用還原劑將NOx還原成N2和H2O，是目前應用最廣泛的煙氣脫硝技術。其中，催化劑是SCR反應器的核心元件，通過增加催化劑和噴氨量，可以有效地提高脫硝效率，減少NOx的排放，但運行成本較高。

SNCR技術又被稱為熱力脫硝，是沒有催化劑作用的條件下，利用爐內高溫(850℃～1100℃)驅動來完成還原反應。與SCR技術相比，由于不使用催化劑，運行成本相對較低，但NH3的逃逸量較多，脫硝效率也不高。隨著NOx排放標準的不斷提高，低氮燃燒+SNCR+SCR的組合路線開始受到關注。前期的低氮燃燒可減輕后續系統的脫硝壓力，而SNCR和SCR的組合，將SNCR的還原劑直噴爐膛技術同SCR利用逸出NH3進行催化反應結合起來，進行兩級脫硝，降低成本的同時獲得了較高的脫硝效率，減少了NH3的逃逸。

2.2 脫硫技術

2.2.1 原塔提效方案。為達到要求的吸收塔脫硫效率，可通過增加噴淋層數來增大液氣比，也可通過增加合金托盤來增加傳質效率，或兩種方式一起使用。相應的，原塔的石膏氧化時間需重新進行核算，如原塔漿池能滿足改造后的石膏氧化時間的要求，原塔漿池可無需改造，如原塔漿池不能滿足改造后的需要，則可對漿池加高或采用增設塔外漿液箱的方式來滿足石膏氧化時間的要求。根據國內電廠超低排放改造的效果來看，主要是對吸收塔內協同除塵的要求。

2.2.2 增設新塔方案。新建串聯塔，是目前國內大型火力發電廠針對高硫煤的比較成熟的脫硫技術。煙氣通過一級塔后，由煙氣出口進入二級塔，進行二次脫硫。兩級吸收塔工作的側重點不同，一級塔低pH值運行，重氧化，二級塔高pH值運行，保效率。新建并聯塔，主要通過煙氣分流減少進入原吸收塔的煙氣量，使得原吸收塔出口煙氣達標排放，新建吸收塔則用于處理剩余部分煙氣量。

2.2.3 單塔雙循環脫硫系統是將一個吸收塔分成上下兩段，分別控制兩段在不同的PH值下操作。上段(上循環)pH控制在6左右，下段(下循環)控制pH在4.5左右。這樣，在上循環段，高pH值的漿液有利于SO2的吸收，在下循環段，低PH值的漿液有利于硫酸鈣和亞硫酸鈣的溶解，利于亞硫酸鈣氧化成為石膏。每個循環的控制都是獨立的，并且易于優化和快速調整。對于一些不利的運行工況，比如燃料或負荷變化，能夠迅速反應。上下兩段分別控制通過吸收塔內設置集液斗來實現。集液斗吊在吸收塔內，底部通過管道將上循環漿液輸送至AFT旋流塔。AFT旋流塔內為防止結構，采用低濃度運行，漿液密度不大于1080kg/m3。

2.3 除塵技術

為了滿足超低排放對粉塵排放的要求，對傳統除塵技術進行升級改造，其典型代表是低低溫電除塵技術。低低溫電除塵技術是通過降低進入電除塵器的煙氣溫度，從而降低煙塵比電阻，從而提高除塵效率，同時還可脫除吸附在灰塵中的汞和SO3。目前，在采用協同控制實現超低排放改造的電廠基本都采用了低低溫電除塵技術。另一種是濕式電除塵技術。濕式電除塵器在國外已經有多年的應用，主要用于脫除濕法脫硫后粉塵和石膏漿液滴，實現粉塵的達標排放，并且對汞和SO3也具有較好的脫除效果。濕式電除塵器與干式電除塵器原理相同，在直流高壓的作用下，將其周圍氣體電離，使粉塵或霧滴粒子表面荷電，荷電粒子在電場力作用下向收塵極運動，并沉積在收塵極上，清灰方式多采用噴淋水流從集塵板頂端流下，在集塵板上形成一層均勻穩定的水膜，將板上顆粒帶走。濕式電除塵器根據極板材質不同，大致可分為金屬極板濕式電除塵、導電玻璃鋼極板濕式電除塵和柔性極板濕式電除塵幾種類型。

結語

因此，通過對燃煤電廠超低排放改造技術路線的整體優化，可以形成多方面的技術控制，尤其是在整個技術改造的過程中，要針對性的形成對整個技術的全面優化，可以更好的推動燃煤電廠超低排放改造技術的整體應用創新。

[1]馬良，陳超.常規燃煤電廠超低排放技術路線分析[J].山西建筑，2014，28：218-219.

[2]原建軍，杜艷玲.山西燃煤電廠超低排放改造技術路線探討[J].山西電力，2015，05：57-59.