燃氣鍋爐降低煙塵

李章鵬

摘 要：本文結合我國電廠燃氣鍋爐應用情況和煙塵排放實際，針對主要煙塵污染物，對燃氣輪機本位控制技術、余熱鍋爐SCR控制技術和外部因素控制技術等降煙塵技術措施進行了研究，并對降低煙塵環(huán)保發(fā)展趨勢進行了探究。

關鍵詞：發(fā)電廠;燃氣鍋爐;降低煙塵

近年來，我國霧霾頻發(fā)，人們對環(huán)境關注度提高。我國電廠燃氣鍋爐雖然相比燃煤和燃油鍋爐環(huán)保性更好，但依然存在煙塵污染，特別是NOx為煙塵主要污染物。因此，有必要對燃氣鍋爐降煙塵環(huán)保技術措施及環(huán)保應用趨勢進行探究。

1 燃氣鍋爐降煙塵技術措施

1.1燃氣輪機本位控制技術

當前，燃氣鍋爐降塵減排主要通過燃燒室注水或蒸汽、催化燃燒、干式低氮燃燒等技術措施，其中主流為干式低氮燃燒技術，分為調整燃燒機組、優(yōu)化燃燒器功能和燃燒器升級。以某型燃氣輪機煙塵減排為例進行應用對比，如表1所示。從中可以看出，這些措施都會降低煙塵排放濃度，但降低幅度有限，并且對燃氣鍋爐機組燃燒的穩(wěn)定性和燃燒效率造成不良影響，改造成本較高、難度較大。

1.2余熱鍋爐SCR控制技術

SCR脫硝技術是在煙道中噴入還原劑，將NOx等煙塵污染物轉化為氮氣和水，常用還原劑為氨水、尿素和液態(tài)無水氨。雖鍋爐安裝SCR脫硝系統(tǒng)后可實現同樣負荷煙塵排放更低，但設計中存在一些問題，主要是燃氣機組比燃煤機組流場不均勻性強，特別是在立式鍋爐轉彎部位、催化劑層入口處，臥式鍋爐存在催化劑層上部流速低、下步流速高，如果設計中不考慮這些問題，易影響降煙塵效果。近年來新上鍋爐大都預留脫硝系統(tǒng)安裝位置，但一般僅預留3-5cm，不便于安裝和安裝后噴氨均勻性。應盡量確保較大的預留空間，確保均勻噴氨。

在設備問題上，脫硝催化劑大都進口，價格比國產高5倍以上，每立方米1萬美元以上。國產催化劑常用蜂窩式和波紋板式，雖化學成分與國外一致，但因工藝問題，造成表面積小、脫硝效率低。電廠燃氣鍋爐存在污染物監(jiān)測設備量程和精度不夠、NO2等煙塵污染物無法檢測等問題，由于檢測功能不全、精度不夠，造成無法為后期降塵減排措施實施提供準確數據支撐。

在燃氣鍋爐運行維護上，個別脫硝系統(tǒng)受限于安裝空間有限、噴氨設計考慮不周、運行時間短、對脫硝系統(tǒng)運行規(guī)律差異性認識不夠等問題，使SCR脫硝效率普遍較低，在實際降塵減排中運行效率很多情況下都在50%以下。同時，由于電廠普遍缺乏對精細化運行管理脫硝系統(tǒng)的認識，比如自動噴氨邏輯控制部件設計較為滯后，造成過噴、氨逃逸率偏高等問題，影響降煙塵效果。

1.3外部因素控制技術

電廠燃氣鍋爐煙塵排放，還與外部因素存在較強的關聯(lián)。比如，使用天然氣成分、天然氣進入鍋爐時環(huán)境溫濕度、天然氣溫度等，當前國內對該方面研究有限。國內科研院所曾通過低熱值燃料摻雜方式，試圖以此來降低NOx等煙塵排放，比如在天然氣中摻入醇基燃料，具體摻入比例根據實際需要調整，通過這種方式可在一定程度上降低NOx等主要煙塵排放。但僅處于實驗研究階段，在電廠全溫全壓全尺寸燃氣鍋爐燃燒室中還未實現產業(yè)化應用。

通過對天然氣進入燃氣鍋爐時的進氣環(huán)境溫濕度進行適當控制，也可以降低NOx等主要煙塵排放進行控制，表2反映了某電廠燃氣鍋爐機組在環(huán)境溫濕度波動中的NOx排放質量濃度情況，當前國外也有應用噴霧冷卻的方式進行降塵的案例，但國內還未開展該類應用。

2 電廠燃氣鍋爐降煙塵技術發(fā)展趨勢

通過對三種主要的燃氣鍋爐降煙塵技術措施對比，相對而言，在我國當前燃氣鍋爐應用情況下，余熱鍋爐SCR控制技術優(yōu)化應用空間更大，并且降塵效果也能達到最理想水平。

近年來，隨著我國環(huán)保政策趨嚴，普遍應用燃氣鍋爐取代原有的燃煤和燃油鍋爐，當前我國排放標準中，燃氣鍋爐與超低排放后的燃煤鍋爐具有同等環(huán)保排放濃度限值，但在實際應用中燃氣鍋爐與燃煤鍋爐含氧量應用不同，如果以電能排放績效值進行測算，以NOx的排放為例，燃氣鍋爐的排放績效是超低改造后的燃煤鍋爐的1.5倍左右，所以電廠燃氣鍋爐的排放標準急需提高。發(fā)達國家普遍對電廠燃氣鍋爐進行嚴格的煙塵排放控制，美國加州要求實施過低氮燃燒和SCR脫硝技術應用后，燃氣鍋爐出口排放需達到30mg/m3以下，脫硝效率達到80%以上，其中NOx達到（2-5）*10-6 mg/m3，說明燃氣鍋爐排放標準還有下調空間。

從我國實際看，北京、深圳等地都已經制定了比國家標準更嚴格的地方排放標準，所以未來國家相關部門肯定會對燃氣鍋爐的煙塵排放標準重新修訂完善，進一步降低排放控制標準，特別是對煙塵中的NOx和SO2等排放濃度限值。同時，物價部門一定會逐步提高煙塵污染物排放的收費標準，生態(tài)環(huán)保部門也將更加關注電廠燃氣鍋爐煙塵排放狀況，檢測監(jiān)督的指標也將會進一步增加，比如增加NO2等煙塵污染物的檢測。在這些背景下，電廠燃氣鍋爐加裝SCR系統(tǒng)將成為必然的行業(yè)發(fā)展趨勢。

3 結論

綜上所述，電廠燃氣鍋爐相比傳統(tǒng)燃煤、燃油鍋爐煙塵等污染物排放更低，應用更加環(huán)保，但在實際應用中依然需要不斷進行降塵減排技術應用探究，把握日趨嚴格的排放控制標準趨勢，提升燃氣鍋爐應用環(huán)保水平。

參考文獻：

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