燃煤电厂超低排放环保改造技术路线与环境效益

2017-03-03尹丽丽阜新市环境科学研究所辽宁阜新123000

黑龙江环境通报 2017年4期

尹丽丽（阜新市环境科学研究所辽宁阜新 123000）

1 燃煤电厂超低排放的提出

2014年9月12日，国家发改委、国家环保部、国家能源局联合下发“关于印发《煤电节能减排升级与改造行动计划（2014年—2020年）》的通知”，在“行动计划”中明确要求，稳步推进东部地区现役30万kw及以上公用燃煤发电机组实施大气污染物排放浓度基本达到燃气轮机组排放限值的环保改造，即燃煤发电机组大气污染物排放浓度在基准氧含量6%条件下，烟尘、二氧化硫、氮氧化物排放浓度分别不高于10、35、50mg/m3。针对“行动计划”，国内火力发电集团提出了“超净排放”、“近零排放”、“超低排放”、“绿色发电”等类似的口号。

2015年，环境保护部、国家发改委、国家能源局联合发文“关于印发《全面实施燃煤电厂超低排放和节能改造工作方案》（环发〔2015〕164号）的通知”，该“工作方案”中进一步明确“到2020年，全国所有具备改造条件的燃煤电厂力争实现超低排放”。

2 超低排放的环保改造技术路线

超低排放主要是针对现有的脱硝、脱硫、除尘措施进行改造，使排放的氮氧化物、二氧化硫、烟尘浓度降低。

2.1 脱硝改造

2.1.1 脱硝催化剂增加备用层

催化剂加层是简单有效的提高脱硝效率、降低NOX排放的方法，目前在各大电厂超低排放改造中广泛使用。通过增加催化剂和喷氨量，可以进一步增加烟气中NOX和氨的反应量，减少NOX排放。

2.1.2 低氮燃烧器改造

常规低氮燃烧器约75%的NOX是在燃尽风区域产生的，低氮燃烧器是通过改造燃烧器，调整二次风和燃尽风的配比，增加燃尽风的比例，大幅度减少燃尽风区域产生的NOX，从而有效降低NOX排放。

2.2 脱硫改造

2.2.1 双托盘技术

双托盘脱硫系统是在原有单层托盘的基础上新增一层合金托盘，从而起到脱硫增效的作用。双托盘一般是用于原有单托盘吸收塔的升级改造，如果对没有托盘的吸收塔改造双托盘，则喷淋层甚至整个辅机系统可能都要重新设计，成本大幅提高。

2.2.2 脱硫除尘一体化技术

脱硫除尘一体化装置是旋汇耦合装置、高效节能喷淋装置、管束式除尘装置三套系统优化结合的一体化设备，应用于湿法脱硫塔二氧化硫去除。该技术可在一个吸收塔内同时实现脱硫效率99%以上，除尘效率90%以上，满足二氧化硫排放35mg/Nm3、烟尘5mg/Nm3的超净排放要求。

2.3 除尘技术

2.3.1 电袋复合除尘

电袋复合式除尘器是结合静电除尘和布袋除尘的特点，通过前级电场的预收尘、荷电作用和后级滤袋区过滤除尘的一种高效除尘器，它充分发挥电除尘器和布袋除尘器各自的除尘优势，以及两者相结合产生新的性能优点，弥补了电除尘器和布袋除尘器的除尘缺点。该复合型除尘器具有效率高，稳定的优点，目前在国内火力发电机组尤其是中小型机组应用较多。

2.3.2 湿式电除尘

湿式电除尘器和与干式电除尘器的收尘原理相同，都是靠高压电晕放电使得粉尘荷电，荷电后的粉尘在电场力的作用下到达集尘板/管。干式电收尘器主要处理含水很低的干气体，湿式电除尘器主要处理含水较高乃至饱和的湿气体。湿式电除尘器是一种用来处理含微量粉尘和微颗粒的新除尘设备，主要用来除去含湿气体中的尘、酸雾、水滴、气溶胶、臭味、PM2.5等有害物质。

3 阜新地区电厂超低排放环保改造措施及环境效益

以阜新某电厂超低排放改造为例，2016年，该电厂对厂内2350MW机组进一步实施超低排放环保提标改造，工程主要采用增加湿法脱硫喷淋层、增加高效除雾器、增加SCR催化剂层的方案，使2350MW机组锅炉达到超低排放标准，设计排放浓度氮氧化物小于45mg/Nm3、二氧化硫小于35mg/Nm3、烟尘小于10mg/Nm3。

3.1 阜新某电厂超低排放环保改造方案

3.1.1 脱硝改造

增加一层催化剂层，在原有的两层催化剂基础上增加一层催化剂，使三层催化剂全部发挥脱硝作用。

3.1.2 脱硫改造

将现有的吸收塔加高，浆液液面高度由12.5m提高到17m，保持反应区高度不变，同时增加一层喷淋层，将原有三层喷淋层喷嘴改为双向喷嘴，增加合金脱硫增效托盘，增加高效除雾器，更换两台流量为8000m3/h的浆液循环泵，更换2台流量为9000m3/h的氧化风机。

3.1.3 除尘改造

现有电袋复合除尘器不需要改造。利用脱硫系统的喷淋及高效除雾器进一步减少烟尘排放。该电厂在脱硫塔顶部（原除雾器位置）设置高效除雾器，可使出口烟尘含量小于10mg/Nm3。高效除雾器原理简述如下：该装置利用凝聚、捕悉和湮灭的原理，在烟气高速湍流、剧烈混合、旋转运动的过程中，将烟气中携带的雾滴和粉尘颗粒脱除。凝聚是指烟气中夹杂的细小的液体颗粒相互之间碰撞而凝聚成较大的颗粒后沉降下来；捕悉是指细小的液体颗粒跟随气体与湍流器中的持液层充分接触后，被液体捕悉实现分离；湮灭是指细小的液体颗粒与被抛洒至湍流器的表面时，形成附着液膜从而在烟气中脱离出来；这三种运动过程同时将夹杂在液滴其中的尘除去。为保证除尘效果，装置内设置了二层导流叶片，强化了湍流效果，延长了气体停留时间，提高了除尘器对尘颗粒的分离效果。

3.2 改造后的环境效益

改造后主要大气污染物为PM10、SO2和NOX，根据《环境影响评价技术导则—大气环境》（HJ2.2-2008）中估算模式进行环境影响预测。项目改造后，设计排放浓度氮氧化物小于45mg/Nm3、二氧化硫小于35mg/Nm3、烟尘小于10mg/Nm3。整体除尘效率由99.95%增加到99.98%以上，脱硫效率由95%增加到98.8%以上，SCR脱硝效率由60%增加到89%以上。

改造工程建成后，PM10、SO2、NO2最大小时地面浓度大幅度削减，其中PM10削减幅度为55.0%；SO2削减幅度为68.5%；NO2削减幅度为69.6%；由此可见，改造工程的实施导致的污染物最大落地浓度大幅度下降，项目的建设改善了阜新市部分地区环境空气质量，具有显著的环境效益。