湖北大型燃煤電廠煙氣污染物排放分析及對策研究

文_劉曉 葉海軍 武漢電力職業技術學院動力系

湖北燃煤機組大多建設在長江及漢水流域，由于機組參數、燃煤來源、投產時間不同，超凈排放壓力大、改造成本高。目前國家能源集團、華電集團、中國華能集團等電廠大都對環保設施進行了升級改造，以適應煙氣污染物的排放要求。因此，如何協調潔凈排放與經濟生產之間的關系也成了重要課題。本文從湖北燃煤電廠煙氣污染物排放情況入手，通過污染物排放問題分析，結合電廠實際特點，提出降低污染物排放的實施途徑，對燃煤電廠污染物控制有一定的參考意義。

1 湖北省燃煤電廠煙氣排放情況

目前，湖北省燃煤電廠總裝機容量已超過25000MW。其中漢水流域大型火力發電機組有國家能源集團漢川發電有限責任公司、國家能源集團荊門發電有限責任公司、華能荊門電廠、華電襄陽電廠、華能應城電廠等；長江流域大型火力發電機組有國家能源集團荊州發電有限責任公司、國家能源集團青山發電有限責任公司、華電江陵電廠、華電西塞山電廠、華電黃石電廠、湖北能源鄂州電廠、華能陽邏電廠、華潤蒲圻電廠等，這些電廠和企業自備構成了強大的湖北火力發電網絡。部分電廠煙氣排放基本情況如表1 所示。

表1 燃煤電廠煙氣排放情況（部分，2019年）

2 污染物排放問題分析

由各電廠煙氣排放情況可以看出，電廠都嚴格限制了污染物排放，但污染物年排放總量依然很高。分析原因，主要有以下幾個方面：

燃料含硫量高，火電廠SO2排放控制壓力大。湖北省煤炭資源比較貧乏，而且本省煤的含硫量較高，最高的干燥基硫分達9.26%，大部分干燥基硫分在3%～6%之間。湖北燃煤電廠所用燃煤主要是內蒙古、河南、山西、陜西、四川等省原煤。除少數煤礦是低硫煤外，大部分都是中、高硫煤。

氮氧化物平均排放濃度和年排放總量偏高，與機組燃燒狀況和脫硝設施的有關。除塵設備老化升級改造不夠，同時電廠燃料運輸環境存在污染。并且國家相應環保激勵制度滯后，現階段國家對火電廠污染物排放主要為新建機組必須配套建設脫硫脫硝設備，否則無法完成環評也不能獲準建設；老機組逐步關停300MW 以下凝氣機組，供熱機組必須完成脫硫脫硝改造；脫硫機組上網電價每度補貼0.01 元，脫硝機組上網電價每度補貼0.01元。但這些制度無法真正提高企業進一步降低污染物排放的動力，電廠煙氣污染物排放壓力很大且排放總量偏高。

3 對策

3.1 采用高效脫硫脫硝技術，嚴格控制排放

3.1.1 現有機組改造環保裝置、優化環保系統

FGD 系統的優化改造主要集中在脫硫塔改造和除霧器改造上。燃煤電廠脫硫塔大多采用逆向噴淋塔形式，影響噴淋塔吸收區除塵效率的因素主要包括塔內流場、噴淋密度與液氣比、液滴霧化性等。目前，吸收區提效改造方法主要有增加噴淋層、改造原有噴淋層、增加合金托盤、增設或優化導流板、更換噴嘴或增加噴嘴數量等。脫硫除塵一體化改造技術多為拆除原有除霧器，新增3 ～4 級除霧器，第一級除霧器采用管式除霧器，第二級到第四級除霧器采用屋脊式除霧器，可以保證出口霧滴濃度在30mg/Nm3以下，改造后系統簡單，維護方便，運行費用與投資費用與濕式電除塵器比均較低。脫硝技術要采用低氮燃燒＋SCR 煙氣脫硝或者低氮燃燒＋SNCR＋SCR 煙氣脫硝技術。優化改造主要集中在燃燒器改造、SCR 容量增加以及滿足低負荷時SCR 系統能保證正常運行等。

3.1.2 新建機組選擇適宜的技術路線實現超凈排放

目前，超凈排放歸納起來有不加濕式電除塵和加濕式電除塵兩類技術選擇，這兩類技術代表性的技術路線分別如路線一和路線二所示，新建電廠可根據實際情況進行選擇。

技 術 路 線 一（排 放 執 行 標 準：NOx＜50mg/Nm3，SO2＜35mg/Nm3，PM＜10mg/Nm3），見圖1。

圖1

技 術 路 線 二（排 放 執 行 標 準：NOx＜50mg/Nm3，SO2＜35mg/Nm3，PM＜10mg/Nm3），見圖2。

圖2

3.2 采用燃氣蒸汽聯合循環

將燃氣輪機循環與蒸汽循環串聯在一起，用燃氣輪機的排氣來產生蒸汽，再去驅動汽輪機做功，這就是最常用的燃氣蒸汽聯合循環。由于天然氣中基本沒有硫的存在，所以也就沒有硫的排放，是目前熱效率最高且環保的火力發電型式。

3.3 建立企業污染物達標后分段獎勵制度。

目前的單一激勵機制使企業能達到環保基本要求，但沒進一步提高排放標準的動力，企業就不會更新設備和技術來達到更少的污染物排放量。筆者認為，如果采用分段獎勵制度能提高企業主動提高環保標準。比如，按照超凈排放要求SO2、NOx排放標準分別為35mg/Nm3、50mg/Nm3時，執行補貼標準0.01元/kWh 的補貼標準，在此基礎上如果排放濃度降低，補貼標準進一步提高，這樣就會提高企業主動性。

4 結語

湖北大型燃煤電站大都采用了超凈排放標準，但煙氣污染物排放總量依然很大，現有電廠要改造脫硫脫硝除塵設施，并優化運行環保系統；新建電廠要根據實際情況選擇適宜的技術路線，利用新技術新工藝實現更低的排放濃度；同時，國家要出臺激勵措施，真正實現污染物濃度和總量的有效控制。