燃煤機(jī)組超低排放技術(shù)路線探討

摘 要：隨著國家加大大氣污染防治力度，推行一系列嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)對(duì)火電廠大氣污染物進(jìn)行控制，越來越多的燃煤電廠參與到“超低排放”改造中來，目前完成“超低排放”改造的燃煤機(jī)組所采用的技術(shù)路線各有特點(diǎn)。本文通過整理現(xiàn)有燃煤機(jī)組“超低排放”改造技術(shù)路線及改造效果，分析目前常用的脫硫、脫硝及除塵“超低排放”改造手段，以及“超低排放”改造的費(fèi)用情況，提出了燃煤機(jī)組“超低排放”改造的合理化建議。

關(guān)鍵詞：超低排放；脫硫；脫硝；除塵

中圖分類號(hào)：TU993 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2015）06（a）-0000-00

作者簡介：李穹（1988-），男，碩士，任職于大唐科技產(chǎn)業(yè)集團(tuán)有限公司，助理工程師，主要從事污染物控制領(lǐng)域的相關(guān)工作。

我國目前面臨著嚴(yán)峻的大氣污染壓力。大氣污染物的成分中，二氧化硫、氮氧化物、粉塵等是重要的組成成分。2011 年7 月29 日，國家修訂發(fā)布了《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)（GB 13223-2011）》[1]，要求現(xiàn)有燃煤電廠自2014 年7 月1 日起執(zhí)行煙塵30 mg /m3、二氧化硫200 mg/m3、氮氧化物100 mg/m3 的污染排放濃度限值。2013 年2 月27 日，國家環(huán)保部發(fā)布了《關(guān)于執(zhí)行大氣污染物特別排放限值的公告》[2，3]，要求位于大氣污染重點(diǎn)控制區(qū)的燃煤電廠自2014 年7 月1 日起執(zhí)行20 mg /m3限值，將煙塵排放濃度再控低1 /3。2014年，發(fā)改委發(fā)布了《煤電節(jié)能減排升級(jí)與改造行動(dòng)計(jì)劃（2014—2020年）》（發(fā)改能源[2014]2093號(hào)文）[4，5]，對(duì)于煙氣污染物超凈排放明確定義為：“在基準(zhǔn)氧含量6%條件下，煙塵、SO2、NOx排放濃度分別不高于10 mg/Nm3、35 mg/Nm3、50 mg/Nm3”。

國家層面高度關(guān)注與重視，各地方也制定了本地區(qū)相應(yīng)的大氣污染物排放控制規(guī)劃及標(biāo)準(zhǔn)。2013年12月浙江省政府發(fā)布的《浙江省大氣污染防治行動(dòng)計(jì)劃（ 2013-2017 年） 》[6，7]、2014 年2 月廣州市政府審議通過的《廣州市燃煤電廠“超潔凈排放”改造工作方案》[8，9]、2014年11月陜西省發(fā)布的《關(guān)中地區(qū)重點(diǎn)行業(yè)大氣污染物排放限值（DB61/941-2014）》[10]等文件，均對(duì)當(dāng)?shù)厝济簷C(jī)組大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了嚴(yán)格要求，燃煤機(jī)組排放水平逐步向燃?xì)鈾C(jī)組看齊。

燃煤機(jī)組要達(dá)到目前與燃?xì)鈾C(jī)組相同的大氣污染物排放要求，需要進(jìn)行一系列“超低排放”改造，本文將從脫硫、脫硝、除塵以及改造費(fèi)用等幾個(gè)方面，對(duì)目前已完成“超低排放”改造的燃煤機(jī)組技術(shù)路線進(jìn)行介紹與分析。

1 脫硫

目前燃煤電廠常規(guī)的脫硫工藝為石灰石-石膏法，可以滿足200mg/m3的排放標(biāo)準(zhǔn)。為達(dá)到50mg/m3，甚至35mg/m3的排放水平，需要對(duì)現(xiàn)有工藝設(shè)備進(jìn)行改造。下表列出了國內(nèi)已完成“超低排放”改造的部分燃煤電廠所采用的脫硫技術(shù)路線及改造后的排放水平。

從上表可知，現(xiàn)有燃煤電廠采用了不同的脫硫超低排放改造技術(shù)路線，在脫硫超低排放改造后均可達(dá)到二氧化硫35mg/m3的排放水平。由以上改造項(xiàng)目來看，現(xiàn)有脫硫系統(tǒng)的改造潛力很大，脫硫超低排放改造可以采取不同的技術(shù)手段，燃煤電廠需根據(jù)自身?xiàng)l件和當(dāng)?shù)丨h(huán)保排放要求，選擇適當(dāng)可行的改造路線，達(dá)到脫硫超低排放的要求。

2 脫硝

目前燃煤電廠常規(guī)的脫硝工藝為低氮燃燒與SCR相結(jié)合的方式，可以滿足100mg/m3的排放標(biāo)準(zhǔn)。為達(dá)到目前50mg/m3的超低排放水平，需要對(duì)現(xiàn)有脫硝系統(tǒng)進(jìn)行相應(yīng)改造。下表列出了國內(nèi)已完成“超低排放”改造的部分燃煤電廠所采用的脫硝技術(shù)路線及改造后的排放水平。

表格 2 脫硝超低排放技術(shù)路線及排放水平

從上表可知，目前脫硝超低排放所采用的技術(shù)路線基本相似，多為優(yōu)化低氮燃燒及增加SCR催化劑，改造之后NOx可以達(dá)到50mg/m3的排放水平。增加SCR催化劑可以有效提升NOx脫除效果，需要在反應(yīng)器設(shè)計(jì)階段預(yù)留安裝位置；優(yōu)化低氮燃燒可以降低爐內(nèi)NOx的產(chǎn)生，但可能會(huì)影響爐內(nèi)燃燒，需要在NOx排放與鍋爐效率之間做出統(tǒng)籌考慮。

3 除塵

目前燃煤電廠所采用的除塵技術(shù)大多為電除塵，當(dāng)前條件下可以滿足30mg/m3的排放要求。為使燃煤機(jī)組達(dá)到10mg/m3甚至5mg/m3的排放水平，需對(duì)現(xiàn)有除塵設(shè)備進(jìn)行改造。下表列出了國內(nèi)已完成“超低排放”改造的部分燃煤電廠所采用的除塵技術(shù)路線及改造后的排放水平。

表格 3 除塵超低排放技術(shù)路線及排放水平

由上表可知，超低排放改造后，燃煤電廠煙塵排放可以達(dá)到10mg/m3以內(nèi)、甚至5mg/m3以內(nèi)的排放水平。目前超低排放改造所選用的除塵技術(shù)多為濕式電除塵（WESP）與其它手段相結(jié)合的技術(shù)路線，但濕式電除塵造價(jià)高、運(yùn)行費(fèi)用較多，需要燃煤電廠根據(jù)自身需求合理選擇。

4 造價(jià)

下表列出了國內(nèi)已完成“超低排放”改造的部分燃煤電廠的改造投資及每度電增加的成本。

表格 4 超低排放改造投資及增加成本

由上表可以看出，單臺(tái)燃煤機(jī)組進(jìn)行脫硫、除塵、脫硝超低排放改造的總投資約為1～1.5億，每度電增加的成本在3分以內(nèi)。燃煤電廠在進(jìn)行超低排放改造時(shí)，需要合理安排改造預(yù)算，以便超低排放改造能夠順利完成。

5 總結(jié)

本文對(duì)目前已投運(yùn)的超低排放燃煤機(jī)組的脫硫、脫硝、除塵技術(shù)路線及超低排放改造的費(fèi)用情況進(jìn)行了總結(jié)，主要結(jié)論如下：

（1）脫硫超低排放改造技術(shù)路線，多采用改造吸收塔、增加噴淋層等方式，可以達(dá)到35mg/m3的排放水平，脫硫超低排放改造的技術(shù)路線需要根據(jù)燃煤電廠實(shí)際情況進(jìn)行選擇；（2）脫硝超低排放改造技術(shù)路線，多采用優(yōu)化低氮燃燒及增加SCR催化劑的方式，改造之后可以達(dá)到50mg/m3的排放水平，增加催化劑是常用的技術(shù)手段，是否進(jìn)行低氮燃燒優(yōu)化需要統(tǒng)籌考慮NOx排放與爐內(nèi)燃燒的影響程度；（3）除塵超低排放改造技術(shù)路線，多為濕式電除塵（WESP）與其它手段相結(jié)合的技術(shù)路線，改造之后可以達(dá)到10mg/m3的排放水平，但濕式電除塵造價(jià)高、運(yùn)行費(fèi)用較多，需要燃煤電廠根據(jù)自身需求合理選擇；（4）單臺(tái)燃煤機(jī)組進(jìn)行脫硫、除塵、脫硝超低排放改造的總投資約為1～1.5億，每度電增加的成本在3分以內(nèi)。

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