燃煤電廠污染物超凈排放的發(fā)展及現(xiàn)狀

張勝超

摘 要：現(xiàn)如今，霧霾問題已經(jīng)受到人們的廣泛關(guān)注，隨著灰霾等區(qū)域性大氣復(fù)合污染的加劇，我國環(huán)境保護(hù)要求也在逐步提高。其中燃煤電廠排放的 SO2、NOx以及煙塵是形成 PM2.5的重要前體物，所以燃煤電廠污染物排放問題急待解決。本文較為系統(tǒng)的總結(jié)了燃煤電廠超凈排放技術(shù)路線以及實(shí)施現(xiàn)狀。

關(guān)鍵詞：燃煤電廠； 污染物； 超凈排放； 發(fā)展現(xiàn)狀

1 燃煤超凈排放標(biāo)準(zhǔn)

《煤電節(jié)能減排升級與改造行動計劃（ 2014—2020 年）》發(fā)布以來，我國部分省市地區(qū)及發(fā)電集團(tuán)依據(jù)自身實(shí)際相繼制定了不同的燃煤超凈排放指標(biāo)。我國實(shí)行的污染物排放標(biāo)準(zhǔn)十分嚴(yán)格，SO2，NOx及煙塵排放限值均有明顯降低； 我國東部發(fā)達(dá)地區(qū)均制定了比國家標(biāo)準(zhǔn)更嚴(yán)苛的煙塵超低排放指標(biāo)，國華電力集團(tuán)電廠超低排放指標(biāo)更低，并對集團(tuán)京津冀、長三角、珠三角地區(qū)燃煤機(jī)組甚至制訂了比國家標(biāo)準(zhǔn)低一半以上的污染物排放指標(biāo)。

2 煙氣超凈排放的技術(shù)路線

針對燃煤機(jī)組的超凈排放要求，我國各大發(fā)電集團(tuán)、環(huán)保公司等對煙塵、二氧化硫和氮氧化物的超低排放控制進(jìn)行了一系列的探索研究，目前已有許多脫硫、脫硝、除塵新技術(shù)得到了實(shí)際應(yīng)用，下面詳細(xì)總結(jié)了針對各污染物的煙氣超凈排放技術(shù)路線。

2.1 煙塵超凈排放技術(shù)

當(dāng)前超凈排放燃煤機(jī)組應(yīng)用較多的除塵技術(shù)主要有低低溫靜電除塵技術(shù)、濕式電除塵技術(shù)、電袋復(fù)合除塵技術(shù)、旋轉(zhuǎn)電極靜電除塵技術(shù)等。

2.1.1 低低溫靜電除塵技術(shù)

低低溫靜電除塵技術(shù)就是在靜電除塵器前增設(shè)低溫省煤器以使除塵器入口處煙氣溫度降至 90～100℃的低低溫狀態(tài)，煙氣溫度降低，飛灰比電阻相應(yīng)降低至 108～1011Ω·cm，同時除塵器入口煙氣流量減少，靜電除塵器除塵效率得到提高。

2.1.2 濕式電除塵技術(shù)

濕式電除塵技術(shù)與干式靜電除塵技術(shù)工作原理基本相同，主要區(qū)別在于使用水膜清灰方式代替?zhèn)鹘y(tǒng)的振打清灰，以達(dá)到更高的除塵效率。 根據(jù)布置方式的不同，濕式電除塵器可分為臥式和立式兩種形式。

2.1.3 電袋復(fù)合除塵技術(shù)

電袋復(fù)合除塵技術(shù)的工作原理為在一個箱體內(nèi)緊湊安裝電場區(qū)和濾袋區(qū)，電場區(qū)利用高壓電場去除大部分煙塵顆粒，而后利用煙氣濾袋收集帶有電荷但未被電除塵區(qū)域收集的微細(xì)粉塵。

2.1.4 旋轉(zhuǎn)電極靜電除塵技術(shù)

旋轉(zhuǎn)電極靜電除塵技術(shù)將除塵器電場分為固定電極電場和旋轉(zhuǎn)電極電場兩部分，旋轉(zhuǎn)電極電場中陽極部分采用回轉(zhuǎn)的陽極板和旋轉(zhuǎn)清灰刷清灰，當(dāng)粉塵隨旋轉(zhuǎn)的陽極板運(yùn)動到非收塵區(qū)域后，被正反旋轉(zhuǎn)的一對清灰刷刷除，旋轉(zhuǎn)清灰刷可清除高比電阻、黏性煙塵，避免反電暈現(xiàn)象，同時旋轉(zhuǎn)清灰刷置于非收塵區(qū)，可最大限度地減少二次揚(yáng)塵。

2.2 SO2超凈排放技術(shù)

石灰石-石膏法是我國燃煤電廠最主流的脫硫工藝，各燃煤電廠因地制宜采用了增加噴淋層、性能增強(qiáng)聚氣環(huán)、雙塔串聯(lián)、單塔雙循環(huán)、單（雙）托盤塔、單塔一體化脫硫除塵深度凈化技術(shù)等新型超凈排放技術(shù)。

2.2.1 單塔雙循環(huán)技術(shù)

單塔雙循環(huán)技術(shù)將原有脫硫塔分為吸收區(qū)和氧化區(qū)兩個區(qū)域：吸收區(qū)循環(huán)漿液 p H 值控制在 5.8～6.4，以保證較高的脫硫效率；氧化區(qū)循環(huán)漿液 pH 值控制在 4.5～5.3，以保證 Ca SO3，Ca HSO3的氧化和石灰石的充分溶解，以及充足的石膏結(jié)晶時間。本工藝雙循環(huán)脫硫系統(tǒng)相對獨(dú)立運(yùn)行，但又布置在一個脫硫塔內(nèi)，既保證了較高的脫硫效率，又降低了漿液循環(huán)量和系統(tǒng)能耗，并且單塔整體布置還減少了占地，節(jié)約了投資；

2.2.2 雙塔串聯(lián)技術(shù)

雙塔串聯(lián)技術(shù)是指在原有噴淋塔基礎(chǔ)上新增一座噴淋塔，并將兩座石灰石-石膏濕法噴淋塔串聯(lián)運(yùn)行，完成對煙氣的兩級處理。燃煤煙氣經(jīng)過一級塔脫除部分 SO2，再經(jīng)過二級塔對SO2進(jìn)行深度脫除，兩次效果相疊加可使總的脫硫效率大于98%。

2.2.3 單（雙）托盤塔技術(shù)

煙氣與石灰石漿液均勻有效地接觸可促進(jìn)SO2的脫除。托盤塔技術(shù)在傳統(tǒng)脫硫塔噴淋區(qū)下部適當(dāng)位置布置多孔合金托盤，對煙氣進(jìn)行整流，使煙氣均勻通過脫硫塔噴淋區(qū)以強(qiáng)化煙氣與漿液的接觸。托盤工作原理是基于多項(xiàng)紊流摻混的強(qiáng)傳質(zhì)機(jī)理，利用氣體動力學(xué)原理，通過煙氣整流器裝置，產(chǎn)生氣液翻騰的湍流空間，氣、液、固三相充分接觸，大大降低了氣液膜傳質(zhì)阻力，大大提高了傳質(zhì)速率，從而達(dá)到提高脫硫效率的目的。

2.2.4 單塔一體化脫硫除塵深度凈化技術(shù)

單塔一體化脫硫除塵深度凈化技術(shù)集高效旋匯耦合脫硫除塵技術(shù)、高效節(jié)能噴淋技術(shù)和離心管束式除塵技術(shù)于一體，可實(shí)現(xiàn)對燃煤電廠 SO2、煙塵的一體化脫除。

2. 3 NOx超凈排放技術(shù)

我國大部分燃煤機(jī)組現(xiàn)在均已實(shí)現(xiàn)以低 NOx燃燒器+SCR 催化劑為基礎(chǔ)的脫硝技術(shù)路線。通過改造燃燒器，調(diào)整二次風(fēng)和燃燼風(fēng)的配比，增加燃燼風(fēng)的比例，可降低燃燼風(fēng)區(qū)域產(chǎn)生的 NOx，從而有效降低 NOx排放。雙尺度低氮燃燒技術(shù)是近年來較為常用的一種新技術(shù)，其將爐內(nèi)燃燒區(qū)域在空間尺度上劃分為中心區(qū)和近壁區(qū)，在垂直方向劃分為 2 個燃燒區(qū)段，每個區(qū)段均包含氧化區(qū)、還原區(qū)和燃燼區(qū)，通過改變爐內(nèi)射流組合使?fàn)t內(nèi)空間尺度及過程尺度上相關(guān)節(jié)點(diǎn)區(qū)段三場（ 溫度場、速度場、顆粒濃度場） 特性差異化，并運(yùn)用分區(qū)優(yōu)化調(diào)試方法，從而在2個尺度上形成低氮、防渣、防腐、穩(wěn)燃功能的特性。

對于 SCR 脫硝系統(tǒng)改造，大多數(shù)超凈排放燃煤機(jī)組多將原有的2+1（ 2 層填裝，1 層備用） 層催化劑直接更改為 3 層全部填裝，部分電廠采用 4 層 SCR 催化劑。改造后系統(tǒng)脫硝效率可以提升至 85% ～ 90%，采用現(xiàn)有技術(shù)即可以滿足超凈排放 NOx< 50 mg / m3要求。

3 燃煤電廠超凈排放實(shí)施現(xiàn)狀

從當(dāng)前的發(fā)展現(xiàn)狀來看，超低排放在建設(shè)這個層面取得了共識，進(jìn)入了在什么樣的范圍內(nèi)建設(shè)或改造、如何選擇技術(shù)路線并積極推進(jìn)的階段，五大發(fā)電集團(tuán)對其燃煤電廠的“超低排放”都提出了改造規(guī)劃和明確的工作目標(biāo)。現(xiàn)有燃煤電廠采用了不同的脫硫、脫硝、除塵超低排放改造技術(shù)路線，總體來看，脫硫超低排放改造技術(shù)路線因各電廠自身?xiàng)l件而異； 脫硝超低排放改造技術(shù)路線基本相似，以優(yōu)化低氮燃燒、增加 SCR 催化劑為主； 除塵超低排放改造多選用加裝低溫省煤器和濕式除塵器（ WESP），同時結(jié)合電除塵高頻電源改造、電場布置優(yōu)化、改善除塵器通流等技術(shù)。經(jīng)超低排放改造后，現(xiàn)役燃煤機(jī)組可達(dá)到 SO2，NOx，煙塵排放濃度基本達(dá)到燃?xì)廨啓C(jī)組排放限值。

4 總結(jié)和展望

以煤為主的能源結(jié)構(gòu)造成了我國大氣污染嚴(yán)重的現(xiàn)狀，燃煤電廠面對節(jié)能減排與環(huán)境污染嚴(yán)重的雙重壓力，長期承擔(dān)著大氣污染物控制的減排重任。超低排放將會是火電企業(yè)節(jié)能減排的發(fā)展趨勢，總結(jié)了燃煤電廠超凈排放標(biāo)準(zhǔn)、超凈排放技術(shù)路線以及燃煤電廠超凈排放實(shí)施現(xiàn)狀?，F(xiàn)有燃煤電廠采用不同的脫硫、脫硝、除塵超凈排放改造技術(shù)路線改造后，SO2、NOx、煙塵排放濃度基本達(dá)到燃?xì)廨啓C(jī)組排放限值。燃煤煙氣污染物超凈排放從技術(shù)層面上看是可行的，各電廠可根據(jù)不同的地方排放標(biāo)準(zhǔn)、鍋爐爐型、燃煤煤質(zhì)等選用合適的超凈排放改造技術(shù)路線。燃煤電廠超凈排放技術(shù)的廣泛運(yùn)用將進(jìn)一步提高我國以煤炭為主的能源結(jié)構(gòu)的清潔化水平，而且也為煤電的生存與發(fā)展提供了一種新思路。

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