燃煤电厂超低排放改造技术路线优化分析

赵 亮 刘小娣

德州实华化工有限公司

燃煤电厂超低排放改造技术路线优化分析

赵 亮 刘小娣

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在工业生产中，煤炭的加工利用是一项不可或缺的能源，随着工业的不断发展，对煤炭的需求量也在不断的增加，但是煤炭在燃烧的过程中会产生大量的烟气污染物，比如二氧化硫、粉尘和氮化物等，经研究发现，燃煤电厂烟气污染物中的二氧化硫、粉尘和氮化物的排放量达到总排放量的89%、79%和67%，这些烟气污染物不仅会对大气造成污染，还会严重的危害到人类的身心健康问题，所以就要提高燃煤烟气污染物超低排放的技术，通过对燃煤电厂烟气污染物进行净化后再利用，采取先进的、系统的烟气污染物超低排放技术以达到烟气污染物的超低排放。

燃煤电厂；超低排放；技术路线优化

1 燃煤电厂超低排放存在的主要问题

一是部分超低排放改造项目投资过高、厂用电率过高。部分项目急于实现超低排放改造，因此将各种技术堆积在一起，改造后NOX、SO2、粉尘排放满足超低排放要求，但投资运行成本过高，且烟气治理部分能耗较高，厂用电率的提高无疑使全厂供电煤耗增加。

二是超低排放改造仅按满足目前的要求进行排放控制。火电厂烟气污染物排放标准还在完善和发展阶段，在这一阶段，更要注意前瞻性分析和研究，否则对技术路线的发展将十分不利，包括对SO3、重金属、PM2.5等的控制应该是我们综合考虑的问题。举例：某2300MW机组“超低排放”改造项目，改造后NOX、SO2、粉尘排放满足超低排放要求，但未考虑协同治理，结果测试SO3排放浓度在100mg/Nm3以上。而SO3是造成低温腐蚀、设备结垢的元凶。

三是采用低低温电除尘器技术应注意的主要问题。低低温电除尘器+高效湿法烟气脱硫协同控制由于理念先进，节能及综合环保性能好有望成为环保治理技术的主流工艺路线(包括对燃中硫中灰以上工程应用)。

2 超低排放改造技术路线优化

2.1 脱硝技术

目前，比较常用的烟气脱硝技术主要包括选择性催化还原(SCR)技术和选择性非催化还原(SNCR)技术。

SCR技术是催化剂存在的条件下，利用还原剂将NOx还原成N2和H2O，是目前应用最广泛的烟气脱硝技术。其中，催化剂是SCR反应器的核心元件，通过增加催化剂和喷氨量，可以有效地提高脱硝效率，减少NOx的排放，但运行成本较高。

SNCR技术又被称为热力脱硝，是没有催化剂作用的条件下，利用炉内高温(850℃～1100℃)驱动来完成还原反应。与SCR技术相比，由于不使用催化剂，运行成本相对较低，但NH3的逃逸量较多，脱硝效率也不高。随着NOx排放标准的不断提高，低氮燃烧+SNCR+SCR的组合路线开始受到关注。前期的低氮燃烧可减轻后续系统的脱硝压力，而SNCR和SCR的组合，将SNCR的还原剂直喷炉膛技术同SCR利用逸出NH3进行催化反应结合起来，进行两级脱硝，降低成本的同时获得了较高的脱硝效率，减少了NH3的逃逸。

2.2 脱硫技术

2.2.1 原塔提效方案。为达到要求的吸收塔脱硫效率，可通过增加喷淋层数来增大液气比，也可通过增加合金托盘来增加传质效率，或两种方式一起使用。相应的，原塔的石膏氧化时间需重新进行核算，如原塔浆池能满足改造后的石膏氧化时间的要求，原塔浆池可无需改造，如原塔浆池不能满足改造后的需要，则可对浆池加高或采用增设塔外浆液箱的方式来满足石膏氧化时间的要求。根据国内电厂超低排放改造的效果来看，主要是对吸收塔内协同除尘的要求。

2.2.2 增设新塔方案。新建串联塔，是目前国内大型火力发电厂针对高硫煤的比较成熟的脱硫技术。烟气通过一级塔后，由烟气出口进入二级塔，进行二次脱硫。两级吸收塔工作的侧重点不同，一级塔低pH值运行，重氧化，二级塔高pH值运行，保效率。新建并联塔，主要通过烟气分流减少进入原吸收塔的烟气量，使得原吸收塔出口烟气达标排放，新建吸收塔则用于处理剩余部分烟气量。

2.2.3 单塔双循环脱硫系统是将一个吸收塔分成上下两段，分别控制两段在不同的PH值下操作。上段(上循环)pH控制在6左右，下段(下循环)控制pH在4.5左右。这样，在上循环段，高pH值的浆液有利于SO2的吸收，在下循环段，低PH值的浆液有利于硫酸钙和亚硫酸钙的溶解，利于亚硫酸钙氧化成为石膏。每个循环的控制都是独立的，并且易于优化和快速调整。对于一些不利的运行工况，比如燃料或负荷变化，能够迅速反应。上下两段分别控制通过吸收塔内设置集液斗来实现。集液斗吊在吸收塔内，底部通过管道将上循环浆液输送至AFT旋流塔。AFT旋流塔内为防止结构，采用低浓度运行，浆液密度不大于1080kg/m3。

2.3 除尘技术

为了满足超低排放对粉尘排放的要求，对传统除尘技术进行升级改造，其典型代表是低低温电除尘技术。低低温电除尘技术是通过降低进入电除尘器的烟气温度，从而降低烟尘比电阻，从而提高除尘效率，同时还可脱除吸附在灰尘中的汞和SO3。目前，在采用协同控制实现超低排放改造的电厂基本都采用了低低温电除尘技术。另一种是湿式电除尘技术。湿式电除尘器在国外已经有多年的应用，主要用于脱除湿法脱硫后粉尘和石膏浆液滴，实现粉尘的达标排放，并且对汞和SO3也具有较好的脱除效果。湿式电除尘器与干式电除尘器原理相同，在直流高压的作用下，将其周围气体电离，使粉尘或雾滴粒子表面荷电，荷电粒子在电场力作用下向收尘极运动，并沉积在收尘极上，清灰方式多采用喷淋水流从集尘板顶端流下，在集尘板上形成一层均匀稳定的水膜，将板上颗粒带走。湿式电除尘器根据极板材质不同，大致可分为金属极板湿式电除尘、导电玻璃钢极板湿式电除尘和柔性极板湿式电除尘几种类型。

结语

因此，通过对燃煤电厂超低排放改造技术路线的整体优化，可以形成多方面的技术控制，尤其是在整个技术改造的过程中，要针对性的形成对整个技术的全面优化，可以更好的推动燃煤电厂超低排放改造技术的整体应用创新。

[1]马良，陈超.常规燃煤电厂超低排放技术路线分析[J].山西建筑，2014，28：218-219.

[2]原建军，杜艳玲.山西燃煤电厂超低排放改造技术路线探讨[J].山西电力，2015，05：57-59.