火电厂超低排放措施研究

2017-03-03崔滨丁法效张景涛阳煤集团淄博齐鲁第一化肥有限公司山东淄博255436

化工管理 2017年20期

关键词：电除尘器吸收塔氮氧化物

崔滨丁法效张景涛（阳煤集团淄博齐鲁第一化肥有限公司，山东淄博255436）

火电厂超低排放措施研究

崔滨丁法效张景涛（阳煤集团淄博齐鲁第一化肥有限公司，山东淄博255436）

主要研究火电厂超低排放措施，分析了火电厂超低排放技术组成和技术路线，在此基础上，对火电厂超低排放措施进行了研究。

火电厂；超低排放措施

火电厂以煤为燃料发电，煤炭燃烧会排放烟尘、二氧化硫、二氧化碳、氧化氮等多种污染物，造成严重的大气环境污染，雾霾、酸雨等环境污染问题都和煤炭燃烧有关，为了减轻火电厂造成的环境污染，有必要对火电厂的超低排放措施进行研究。

1 火电厂超低排放技术

1.1 技术组成

1.1.1 脱硫系统

我国火电厂脱硫技术基本依赖国外成熟技术进口，常见技术方案有湿法、半干法、干法、可再生工艺等。石灰石-石膏湿法烟气脱硫技术是现阶段应用比较广泛，技术也比较成熟的一种脱硫技术，工艺原理也比较简单，使用石灰石脱硫，脱硫效率以及吸收剂利用率都比较高，能够满足大容量机组脱硫需求。并且使用到石灰石储量丰富，价格便宜，副产品石膏也有一定的商业价值，近些年这种脱硫工艺不断优化改进，运行维护都更加方便，设备系统造价也更便宜。

1.1.2 脱硝系统

火电厂煤炭燃烧烟气有热力型、燃料型和快速型三种不同来源，其中热力型是空气中氮气高温氧化生成，燃料型是煤炭中的含氮化合物燃烧氧化热分解生成，快速型则来自空气氮气和染料碳氢离子团的反应，燃煤电厂的烟气中氮系氧化物主要为燃料型，治理方法也以减少燃烧过程中氮氧化物的产生为主，常见处理方法有低氮燃烧、选择性催化还原、选择性非催化还原脱硝等。

1.1.3 除尘系统

烟气中烟尘主要来自燃烧产生的灰分，现阶段常用的除尘方式有电除尘、袋式除尘、电袋复合除尘等几种，其中电除尘器使用高压电场分离烟尘，尘粒和负离子结合带负电，向阳极表面趋附，从而达到除尘目的，电袋符合除尘器则综合利用电除尘器和除尘布袋，常规电除尘器下加装袋式除尘器，脱除电除尘器不能捕集的烟尘。

1.2 技术路线

1.2.1 一般地区

一般地区一般可以选择常规烟气治理技术方案，低氮燃烧+SCR脱硝+电除尘器+石灰石-石膏湿法脱硫就能够满足排放标准要求，使用低氮燃烧技术+脱硝装置，脱硝效率超过70%，三室五电场静电除尘器除尘效率超过99%，石灰石-石膏湿法脱硫装置脱硫。

1.2.2 重点地区

重点地区对脱硫脱硝效率要求更高，需要使用低温电除尘器或旋转电极除尘器等更高效率除尘器代替常规除尘，配合单塔双循坏，托盘技术等脱硫技术和低氮燃烧与SCR脱硝技术，脱硝效率≥70%，脱硫效率≥99%。

1.2.3 超低排放

实现超低排放需要进一步增强脱硫系统除尘能力，并扩大脱硝系统接触面积，常规2层催化剂+1层备用催化剂改为3层催化剂，除尘系统改为低温三室五电场除尘器，脱硫系统可以选择单塔双循环湿法处理工艺。

2 火电厂超低排放措施

2.1 氮氧化物控制

锅炉炉膛温度和空气过量对氮氧化物排放量有直接影响，炉内进入空气越多，燃烧温度越高，氮氧化物生成量就越多。低氮燃烧技术是一种可以减少氮氧化物排放的燃烧技术，减少过量空气，控制燃烧温度，减少炉内氮氧化物的生成。现阶段国内大型火电厂的粉煤锅炉都应用了低氮燃烧技术。低氮燃烧技术使用了高级复合空气分级锅炉，优化燃烧系统设计，采用了特殊结构燃烧器，调整了燃烧器的风煤比例，有效降低了活氧浓度和着火区温度，将锅炉出口氮氧化物浓度控制在250mg/m3以下。低氮燃烧技术可以和SCR脱硝装置同步安装，SCR脱硝工艺是一种成熟并且应用广泛的脱硝技术，采用上3层预留一层的催化剂布置方案，可以保证脱硝效率在85%以上，进一步将氮氧化物浓度降到37.5mg/m3以下。另外，燃煤挥发组分越多，氮氧化物产生浓度越低，因此可以选择使用高挥发份煤，从而将氮氧化物水平下降到更低水平。

2.2 单塔双循环技术

单塔双循环技术可以处理含硫量极高或者脱硫效率要求极高的电厂烟气，该技术的石灰石利用效率更高，反应在最佳pH值条件下进行，运行效率高，负荷变化适应能力更强，副产品石膏品位也更高，能耗相对较低，双回路循环塔将喷淋空塔的二氧化硫吸收过程细化为了两个过程，设置了对应的二级氧化串联池，分别独立配备循环浆池和喷淋层，并根据循环阶段的不同调整参数与功能。首先第一阶段，进行预吸收处理，脱除粉尘、盐酸、氟酸和部分二氧化硫，石灰石相对过量，第二阶段则吸收大部分二氧化硫，碳酸钙与二氧化硫反应，从上环循环泵将石灰石浆液打入吸收塔，吸收二氧化硫之后从塔内集液斗回收送入加料罐，吸収段加料罐内浆液自动流入吸收塔下部反应浆池，从下环循环泵送入吸收塔预吸收处理烟气，并送入反应浆池参与循环。浆液根据性质不同分开，满足了吸收、氧化、结晶不同阶段提出的不同的浆液性质需求，对控制工艺反应过程进行精细控制。

2.3 托盘塔/串联塔

托盘塔技术是喷淋空塔技术的改进型，在吸收塔浆液喷嘴下设置双层塔板，塔板上开孔，吸收剂浆液于塔板顶上形成了浆液层，烟气从吸收塔底部进入，气液两相逆向接触，烟气被托盘分散为多股小气流，在吸收塔截面上均匀分布，气流从液层中鼓出气泡，形成湍流和气液接触面，液体从孔内落下，由烟气托住液层，控制其高度。托盘塔技术液气比更低，吸收塔脱硫效率更高，并且系统可操作性好，处理能力强，不会出现塔内表面、托盘结垢问题，托盘也可以作为喷嘴维修的平台，但是这项技术的烟气阻力偏大，对抗腐蚀性能要求比较高，结构也比较复杂。串联塔技术是将两个吸收塔串联起来进一步提高脱硫效率的处理工艺，最终脱硫效率高达98%以上。一般来说相同类型吸收塔都可以串联使用，但是实际应用中要综合考虑成本、效率、设计、供货、运行和备件等多方面问题，大部分串联吸收塔都是相同类型塔，而且多为结构最简单的喷淋空塔，也有一些项目改造会充分利用原有吸收塔，并新建一座其他类型吸收塔，导致两个吸收塔形式不同。

2.4 烟尘控制

低低温烟气处理技术在锅炉空预器后设置热媒水热量回收系统，除尘器入口温度将从130℃以上下降至90℃，进一步增强常规电除尘效果。该技术的核心是热媒水热量回收系统，可以回收烟气热量，同时降低烟气温度，改善电除尘工作环境。烟气温度的降低导致烟气飞灰比电阻减小，有效避免了反电晕现象，130℃以上的烟尘电阻值很高，电除尘容易出现低电压情况，大电流反电晕，影响除尘效率，烟气温度下降到90℃以下，烟尘比将减小2个数量级，从而有效提高了电除尘器的工作效率。烟气温度的降低也减少了烟气量，电除尘器烟气通过速率更低，停留时间延长，除尘效果更彻底。