火电厂烟气超低排放技术探究

王明

摘 要：我国政府逐渐加大了对火电厂排放烟气的管理控制力度，各大火电企业也开始将超低排放技术应用于烟气处理系统。本文主要从烟气脱硝、烟气除尘、烟气脱硫这三个方面入手就目前使用频率最高的烟气超低排放技术进行了简单概述，为火电企业烟气排放处理效率的提高奠定基础。

关键词：火电企业;烟气超低排放;技术路线

一、烟气超低排放技术概况

各大火电厂积极响应国家提出的低碳环保、绿色节能的生产理念，开始致力于烟气超低排放技术的研究探索。我国发改委、环保局、能源局联合下达了“燃煤电厂超低排放及节能改造方案”的相关文件，并要求各地政府根据地区发展特点在2020年达成超低排放的生产目标。我国有些地区由于地域辽阔、人口稀少、经济落后，在制定超低排放策略的时候需要遵循因地制宜的规划原则，通过差异化管理的方式提高烟气超低排放工作管理效率与质量。对于人口相对稠密、环境容积较小的区域需要严格执行超低排放标准，对于人口相对系数、环境容积较大、污染程度不高的区域则可根据实际情况适当放低标准。各地政府职能部门需要配合火电厂完成烟气超低排放改造工作，目前常规的烟气超低排放技术主要从烟气脱硝、烟气除尘及烟气脱硫这三大部分展开深入研究，每项技术都有其特有优势及适于范围，各大火电企业需要根据自身发展情况及实际需求进行优化调整及灵活改进。

二、火电厂烟气超低排放技术路线

1、基于烟气脱硝的技术路线选择

基于烟气脱硝的超低排放技术其作用机理在于尽量降低烟气中的污染物含量，也就是从源头控制锅炉烟气排出口中的NOx的排放速率。通过试验测定可知通过提升优化锅炉制造工艺配合低碳燃烧技术，能够将锅炉烟气排出口中的NOx的排放速率控制在250mg/m3以内，由此降低了烟气脱硝系统的日常运作压力，进一步提高了烟气脱硝工作效率。目前常用的烟气脱硝方式主要包括如下几个类型：

（1）改进版低碳燃烧器：通过对火电厂锅炉的燃烧器配风模块进行优化盖泽的方式提高其对高负荷、低负荷的响应速率，以此确保燃烧器模块始终处于适宜的空气系统环境，以此降低NOx的排放速率。在此基础上通过多次调整试验可知，在确保火电厂锅炉设备运行稳定性、安全性的基础上，適当改变送氧容量及配风速率或者是使用“紧凑型燃尽风+变磨煤机”的组合形式，能够在一定程度上降低锅炉膛口的NOx排放浓度。这种改进版低碳燃烧器的脱硝方式能够在很大程度上降低锅炉内部燃烧过程排出的NOx容量，于此同时也能够根据负荷高低进行灵活调整与优化。

（2）SCR脱硝技术：在满足烟气超低排放标准的基础上为了满足不同氮氧化合物的排放要求可以适当提高催化剂叠放层数，并对脱硝控制系统进行调整优化。具体的优化方式有：优化保护逻辑模块提高脱硝处理投运效率;优化生成NOx的处理模块降低锅炉膛口NOx的生成量;优化脱出NOx的处理模块提高脱硝系统对于NOx的控制效率。

（3）其他优化技术：若脱硝系统进气口的烟气温度无法达到喷氨要求时，需要对省煤器进行分级优化，如果效果依然不够理想，则需要适当提高火电厂锅炉的烟气旁路及给水系统温度。若火电厂锅炉的空气预热模块因硫酸氢氨堵塞影响脱硝效率时，需要对喷氨格栅位置进行适当调整，以此提高低浓度氨气的逃逸效率。

2、基于烟气除尘的技术路线选择

烟气除尘技术凭借诸多优势在我国火电企业中得到了谱及应用，其主要技术原理在于将低温省煤器安装于空预器出口与除尘器入口之间，以此将烟气温度控制在低于酸露点值（通常情况下为90℃）的合理范围内，这种烟气除尘技术具有如下优势：当烟气温度低于酸露点规定阈值时，能够使得烟气中85～90%的SO3被冷却凝结，并吸附于粉尘颗粒表面，在电除尘器的作用下被脱除出去，这种降尘方式不会出现反电晕问题，除尘效率相对而言更高。该烟气除尘技术需要使用低温电除尘器，因此能够有效降低烟气温度、减少烟气体积，能够为下一步的湿法脱硫工序节约大量水汽，与此同时还能进一步降低风机系统用电效率、提高热量回收效率。

超净吸收塔技术具有协同除尘的特有优势，不仅能够去除主要污染物质，还能协同去除其他污染物质，若想获得强力除尘效果还需进行如下改进：确保吸收塔内烟气流速低于3.5m/s的前提下增置双托盘等强化装置，以此提高气液接触效率;科学设置喷嘴位置、合理选择喷嘴类型，在吸收塔内安装增效环，以此避免塔壁上烟气流出现短路问题;在超净吸收塔内部配置高效除雾器，确保雾滴质量浓度不超过40mg/m3。

3、基于烟气脱硫的技术路线选择

目前国内外应用最广的烟气脱硫技术是“石灰石+石膏”组合的湿法脱硫工艺，主要氛围喷淋空塔、单塔循环及串联塔这三个类型，其中单塔循环技术将SO2吸收氧化过程进行了分段处理，上段pH值约为6左右，能够提高SO2的吸收效率，下段pH值约为4.5左右，能够加速硫酸钙溶解、提高亚硫酸钙转化效率，每段处理过程独立进行、互不干扰，可根据实际情况进行优化调整。串联塔烟气脱硫技术主要利用二级脱硫塔实现对烟气的分级处理，预洗塔先对烟气进行初步净化后在由吸收塔进行深度处理，只有符合设定标准的烟气才能经由烟筒排出，这个脱硫技术主要适用于对高硫烟气的净化处理。

随着超低排放标准的逐年提升，托盘塔及旋汇耦合塔技术也应运而生，托盘塔技术工艺是建立在逆流喷淋技术基础上，在吸收塔横截面上额外安装了几块穿流孔板托盘，在改善烟气气流均匀分布的前提下提高吸收剂的作用效率，进而实现降低系统内部气液配比及循环浆液泵流量的控制目的。旋汇耦合塔技术能够将流入吸收塔中的层流状烟气转变为湍流状，以此提高烟气旋流速度、增加气液接触面积，以此大幅提高烟气脱硫及除尘效率，这项技术凭借耗能低、均气佳、传效高的特点，尤其适用于脱硫系统的优化改造操作工序。

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