燃煤電廠超低排放技術方案應用研究

(國家能源集團樂東發電有限公司 海南 樂東 572539)

引言

我國當前資源情況主要呈現為富煤、貧油、少氣的特點，燃煤發電一直處于電力生產的主體地位。但傳統能源利用方式存在弊端，能源利用率不高，燃煤電廠的污染物排放得不到重視，這對當地生態環境產生了不良影響。關于燃氣輪機組的排放要求如下，在含氧量6%的條件下煙塵、氮氧化物以及二氧化硫的排放濃度不能超過5/50/34mg/m3。

一、燃煤電廠的設備概況

為響應國家“加強生態文明建設，促進可持續發展”的政策號召，各個能源集團應當引用先進的燃煤設備。其中包括以下幾種：

第一，脫硝設備。燃煤電廠的脫硝技術應當與超低排放的發展目標相貼合，因此，可以使用SCR的脫硝方法，運用“2+1”的方法控制脫硝層數，經研究，使用此方法可以提高脫硝的實際效率，并達到82.5%的良好效果。同時，脫硝系統不具備煙氣旁路系統，使用純氨作為吸收劑，并在省煤設備與空預設備之間的高溫區域布置反應器，在硬件條件方面，設備的使用時間可達一年6530h，使用率高達97.6%，設備壽命可達30年。

第二，袋式除塵設備。燃煤電廠使用的除塵設備需要布置在室外，其長期處于露天狀態，在廠房的頂部配備了擁有遮雨能力的脈沖除塵器。每臺煤爐對應1臺除塵器，每臺除塵器都擁有4個進煙口與4個出煙口，除塵設備的工作效率可達99.8%，除塵設備出煙口的塵煙濃度高于21mg/m3,本體受到的阻力處于1100Pa～1500Pa之間，使用壽命可達30年，脈沖部件可使用的總次數為150萬次。

第三，濕式電除塵設備。燃煤電廠在脫硫區域與煙囪的中間區域配備了專業的除塵設備，脫硫區域在作業時，其產生大量的煙塵會進入電除塵設備之中，除塵器在進行一系列的處理之后，將處理后的氣體通過煙囪排放出去，根據調查。除塵器排放煙塵濃度低于5mg/m3，因此可以得知，除塵器的煙塵清除率可達85%左右。

二、燃煤電廠各系統排放現狀

在燃煤電廠中，各個部分的煙塵排放情況如下：

第一，SCR脫硝裝置排放情況。在進入脫硝裝置之前，其NOx的濃度為400mg/m3,而經過設備的作業之后，鍋爐部分的NOx濃度處于200mg/m3～250mg/m3之間，在SCR出口部分的NOx濃度僅為20mg/m3，因此可以得知脫硝設備的工作效率高達87%～93%，滿足了我國的排放標準，而要達到超低排放的標準，則要保證在相同情況下，排放出來的煙塵濃度低于10mg/m3。

第二，除塵系統的排放情況。在袋式除塵器的出口區域，其煙塵的排放濃度通常處于15mg/m3～20mg/m3之間，平均排放濃度在17.5mg/m3，而經過電除塵設備處理之后的煙塵濃度一般在2mg/m3～5mg/m3之間，根據我國規定的燃機排放濃度必須低于5mg/m3可知，現有的除塵系統可以滿足低排放的標準，若要達到超低排放的目標，則還需對其進行優化。

第三，石灰石與石膏脫硫系統的排放情況。石灰石與石膏也可進行脫硫效果，根據現有的調查結果顯示，在脫硫出口區域，其SO2的濃度通常處于15mg/m3～20mg/m3之間，形態為標干態，我國的燃機排放規定，煙塵的排放濃度應低于35mg/m3，因此可知其滿足了低排放的要求。燃煤電廠從作業開始，其燃煤排放情況低于0.5%，且SO2的濃度要控制在1400mg/m3之內，所以工作人員會使用2+1以及1+1的方式運用漿液循環系統進行作業，使其達到35mg/m3的超低排放標準。

三、燃煤電廠超低排放技術方案應用研究

(一)脫硝改造方案

1.低NOx燃燒器改造方案

低NOx燃燒器可以減少NOx的產生，通過對風煤比例的調整，實現分級燃燒，降低著火氧濃度與溫度，盡可能的抑制NOx生成。關于低NOx燃燒器的改造，應結合設備實際使用情況，盡可能避免設備系統整體更換，可更換粉煤噴口噴管，更換二次風噴口或偏轉角度。或者對爐內流場結構加以優化，在二次風噴口出安裝熱電偶，加強對燃燒器壁溫的實時監測。將主燃區域的二次風門擋板及時更換，實現噴口位置的精確配風。

2.SCR改造方案

在NOx已經生成的情況下，通過選擇性催化還原，利用液氮，在催化劑的作用下產生還原反應，以此降低NOx的濃度。該改造方案主要是在原有系統的基礎上加裝吹灰系統與催化劑層，如果改造后還原劑的消耗量大于設計量，可對系統進行擴容改造。經過核算進行爐后荷載的改造，并加入設備支架，與低NOx燃燒器相比，SCR改造方案需要更多的運行成本，這些成本的指出主要表現在還原劑消耗方面。

(二)除塵改造方案

燃煤電廠常用的除塵設備主要有靜電除塵器、布袋除塵器、電袋組合除塵器，目前燃煤電廠更加傾向于低溫電除塵技術的使用。關于除塵改造方案的具體內容如下：(1)靜電除塵器改造。對低低溫電除塵加以技術改造，降低煙氣溫度而降低煙塵比電阻和氣體黏度，通過增加前置低溫省煤氣防止灰斗粉塵堵塞。對高頻電源加以改造，使設備輸出電壓更平穩，增加整流裝置和逆變器來改善除塵效果。(2)增加濕式除塵器。煙氣中粉塵顆粒能夠吸附負離子而帶電，這種除塵器可以將水噴灑在極板上，讓粉塵沖刷到灰斗內，并隨著水流而排出。

(三)脫硫改造方案

關于燃煤電廠脫硫改造方案的具體內容，主要分為以下幾點：(1)改造脫硫塔。按照具體煤質特點，采用增加托盤、旋匯耦合、增加噴淋層等方式達到改造目的。增加噴淋層可以提高燃煤電廠煙氣和漿液接觸時間，提升石灰石溶解量，強化二氧化硫的吸收效果，提升燃煤電廠脫硫效率。通過旋匯耦合裝置可以帶來氣液旋轉效果，翻覆湍流空間，使氣液固更容易接觸，提高燃煤電廠脫硫接觸反應效率。(2)改造管式GGH。將過去的回轉式GGH替換為無泄漏的管式GGH，其具有沖洗方便、不易發生堵塞的優勢，能夠和靜電除塵設備一同使用，節省燃煤電廠設備投資。

四、結語

總而言之，經過一系列改造，某燃煤電廠1號機組實現了煙氣污染物超低排放的目標，煙氣中粉塵、二氧化硫的排放濃度有效降低到每立方米10mg以下。燃煤電廠超低排放技術的應用不僅消除了以往燃煤電廠面臨的污染問題，實現了脫硫廢水的零污染排放，通過低NOx燃燒器改造方案、SCR改造方案、除塵改造方案、脫硫改造方案應用和優化，有效提高了燃煤電廠的經濟效益與生態效益。