燃煤電廠新排放標(biāo)準(zhǔn)下煙氣治理設(shè)施升級(jí)改造的探討

摘 要：隨著GB 13223—2011《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》的頒布與實(shí)施，原有燃煤火電廠鍋爐運(yùn)行狀態(tài)和電煤市場(chǎng)供應(yīng)發(fā)生變化，對(duì)大氣污染物排放提出新的要求，許多燃煤電廠現(xiàn)有鍋爐NOx排放濃度不能滿足新標(biāo)準(zhǔn)的限值。為了實(shí)現(xiàn)新排放標(biāo)準(zhǔn)的要求，本文分析了燃煤電廠煙氣治理設(shè)施的現(xiàn)狀，指出了其中存在的問題，最后提出了電除塵和煙氣脫硝升級(jí)改造技術(shù)。

關(guān)鍵詞：燃煤電廠 電除塵 煙氣脫硝 改造

中圖分類號(hào)：X701.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2013）06（b）-0133-02

隨著國(guó)民對(duì)環(huán)境保護(hù)意識(shí)的增強(qiáng)，燃煤電廠的污染物排放也愈發(fā)的受人們關(guān)注。在GB13223—2011《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》中規(guī)定，時(shí)限內(nèi)燃煤電廠鍋爐NOx排放濃度限值在100 mg/m3，而目前絕大部分燃煤電廠的NOx排放濃度超出新標(biāo)準(zhǔn)中NOx最高允許排放濃度值450 mg/m3。2012年發(fā)布了GB3095—2012《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》，將PM2.5（細(xì)顆粒物）寫入國(guó)標(biāo)，并納入各省市的強(qiáng)制監(jiān)測(cè)范疇，重點(diǎn)區(qū)域燃煤電廠將嚴(yán)格執(zhí)行為20 mg/m3排放限值。電除塵器作為大氣污染物細(xì)顆粒物治理最重要的設(shè)備，但隨著新標(biāo)準(zhǔn)的頒布實(shí)施，電除塵器行業(yè)面臨著前所未有的壓力和挑戰(zhàn)，僅靠電除塵器本體的常規(guī)改進(jìn)，現(xiàn)有新建、擴(kuò)建、改建的火電項(xiàng)目絕大多數(shù)都難以滿足新的煙塵排放標(biāo)準(zhǔn)要求。可見，燃煤電廠要很好適應(yīng)新排放標(biāo)準(zhǔn)，需加快對(duì)電除塵器與煙氣脫硝技術(shù)進(jìn)行升級(jí)改造。

1 燃煤電廠煙氣治理現(xiàn)狀

近些年，燃煤電廠環(huán)保設(shè)施得到快速發(fā)展。2011年，燃煤電廠建設(shè)了約98%裝機(jī)容量的高效除塵器、約86%裝機(jī)容量的脫硫設(shè)施、70%左右裝機(jī)容量的低氮燃燒器、14%裝機(jī)容量的脫硝設(shè)施，基本安裝了在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，對(duì)電力生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的煙塵、SO2等污染物進(jìn)行嚴(yán)格控制，取得了矚目的成就。然在“十一五”期間的調(diào)研和普查中，不少環(huán)保設(shè)施的運(yùn)行狀態(tài)不夠理想，與設(shè)計(jì)要求尚有差距，其環(huán)保功能未得到充分發(fā)揮。以脫硝設(shè)施為例，火電機(jī)組中有14%容量已經(jīng)建設(shè)有脫硝裝置，其中95%以上采用SCR工藝，“十二五”脫硝設(shè)施建設(shè)是重點(diǎn)，但技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系尚不完善，也無(wú)統(tǒng)一的運(yùn)行管理技術(shù)規(guī)范[1]。

目前，電力工業(yè)已形成了以高效電除塵器、袋式除塵器和電袋復(fù)合除塵器為主的格局，到2010年底，其構(gòu)成比例大致為：電除塵器約94%、袋式除塵器約5.5%，電袋復(fù)合及其它除塵器約0.5%。隨著火電廠大氣污染物排放新標(biāo)準(zhǔn)GB13223-2011的修訂出臺(tái)，對(duì)除塵設(shè)施提出來(lái)更高、更嚴(yán)的要求，迫切需要加強(qiáng)設(shè)施的運(yùn)行管理和協(xié)同控制。

2 煙氣治理設(shè)施存在的問題

2.1 電除塵器存在的問題

目前，我國(guó)燃煤電廠中的電除塵器規(guī)格偏小，按機(jī)組投產(chǎn)的時(shí)間不同，在執(zhí)行2003年版排放標(biāo)準(zhǔn)中，煙塵的排放限值分別為200 mg/m3、100 mg/m3、50 mg/m3。電除塵器普遍存在比集塵面積小，電場(chǎng)數(shù)少，同時(shí)鍋爐排煙溫度偏高，大部分是維持在130 ℃～150 ℃的范圍內(nèi)。此外，由于市場(chǎng)無(wú)序競(jìng)爭(zhēng)等各種因素的影響，設(shè)計(jì)電除塵器留有裕量不足，場(chǎng)地受限制，在執(zhí)行早期排放標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)的部分機(jī)組已經(jīng)進(jìn)行了擴(kuò)容改造，場(chǎng)地被利用，在新建部分的機(jī)組時(shí)，場(chǎng)地顯得尤為緊張，從而電除塵器的占地面積受到擠壓。

2.2 煙氣脫硝裝置存在的問題

在現(xiàn)有的煙氣脫硝裝置中，最常見的問題是系統(tǒng)泄漏與卸氨速度緩慢。導(dǎo)致液氨泄漏主要來(lái)自兩方面原因：一是閥門管道質(zhì)量不合格或是墊片質(zhì)量不過(guò)關(guān)；二是操作失誤導(dǎo)致管路壓力激增從而使承壓器件損壞也會(huì)引起泄漏。由于液態(tài)氨本身具有極強(qiáng)的親水性，只要輕微的泄漏液氨就會(huì)吸收空氣當(dāng)中的水蒸氣進(jìn)行產(chǎn)生出較強(qiáng)的酸性，進(jìn)而會(huì)造成周圍的金屬管路、閥門以及容器等被嚴(yán)重腐蝕。而導(dǎo)致卸氨速度緩慢的原因是卸氨人員操作不當(dāng)，在氨罐內(nèi)壓力尚未處于平衡狀態(tài)時(shí)便急于進(jìn)行操作，這樣一來(lái)便會(huì)造成氨罐內(nèi)的壓力逆止閥誤動(dòng)作，并且無(wú)法及時(shí)回位，從而導(dǎo)致卸氨速度緩慢；此外來(lái)自設(shè)備自身問題，如管路氣動(dòng)門故障、壓縮機(jī)不正常共組等，導(dǎo)致氣液無(wú)法正常分離和排氣不暢，從而影響卸氨速度。卸氨速度緩慢，不但會(huì)使操作時(shí)間延長(zhǎng)，而且還會(huì)一定程度上增大卸氨操作的危險(xiǎn)性。

3 煙氣治理設(shè)施的升級(jí)改造

3.1 電除塵器升級(jí)改造

針對(duì)現(xiàn)有機(jī)組電除塵器進(jìn)行改造，單純的采用擴(kuò)容辦法來(lái)提效，在新標(biāo)準(zhǔn)低排放的要求下是很難達(dá)到理想的效果，需要采用開發(fā)新技術(shù)，在此探討的是電除塵器的隔離振打技術(shù)[2]。

電除塵需要選擇合適的振打機(jī)構(gòu)、制度來(lái)振打清灰，其振打力度不能過(guò)大，周期也不能過(guò)短，否則機(jī)構(gòu)會(huì)受到破損，同時(shí)也造成了二次揚(yáng)塵。二次揚(yáng)塵具有極強(qiáng)的附著性，需要更強(qiáng)的振打力度，從而使得電除塵器的性能下降，無(wú)法滿足新標(biāo)準(zhǔn)下粉塵顆粒物的排放要求。在電場(chǎng)末端采用隔離振打系統(tǒng)，可以減小振打所產(chǎn)生的二次揚(yáng)塵損失，促進(jìn)電除塵器達(dá)到更低的排放要求。隔離振打系統(tǒng)的工作原理是通過(guò)在電除塵器的尾部安裝一對(duì)孔板，一個(gè)固定，一個(gè)可以移動(dòng)。在打開狀態(tài)下，固定孔板的孔跟可移動(dòng)孔板上的孔一一對(duì)應(yīng)，當(dāng)可移動(dòng)孔板通過(guò)提升機(jī)械裝置向上移動(dòng)一個(gè)孔的直徑距離后，兩塊孔板將相應(yīng)的氣流通道關(guān)閉，此時(shí)為關(guān)閉狀態(tài)。通過(guò)升孔板與打系統(tǒng)聯(lián)鎖來(lái)實(shí)現(xiàn)孔板的關(guān)閉和極板振打。如某燃煤鍋爐的2個(gè)電除塵器，在電場(chǎng)尾部安裝了隔離振打系統(tǒng)，其除塵效率從原來(lái)的62%升到70.5%，出口粉塵的排放濃度從22 mg/m3降至14.75 mg/m3，同時(shí)驅(qū)進(jìn)速度也提高了約11%。

3.2 煙氣脫硝技術(shù)的改造方向

3.2.1 鍋爐進(jìn)行低NOx燃燒器改造

在現(xiàn)有的燃煤機(jī)組中NOx排放濃度不能滿足新標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)該遵循“先降后脫”的原則，即先改造低氮燃燒技術(shù)，再對(duì)煙氣脫硝進(jìn)行升級(jí)改造，從而降低煙氣脫硝的運(yùn)行成本。低氮燃燒技術(shù)的改造是建立在保障鍋爐效率、延長(zhǎng)鍋爐設(shè)備壽命等基礎(chǔ)上。

3.2.2 確定鍋爐排放NOx濃度

根據(jù)電廠所在的地理位置及污染物排放標(biāo)準(zhǔn)中的相關(guān)要求，確定其NOx排放濃度的限值。若其濃度限值為100 mg/m3，SCR脫硝工藝采用反應(yīng)器安裝2層催化劑備用1層的方式。若濃度限值為200 mg/m3時(shí)，則采用反應(yīng)器安裝1層催化劑2層備用的方式。

3.2.3 確定脫硝類型

脫硝類型的確定，需根據(jù)鍋爐類型、鍋爐容量、鍋爐使用年限、改造的空間及所要求的排放限值。通常燃煤電廠采用的是低氮燃燒器+SCR的工藝方式，針對(duì)小容量機(jī)組、循環(huán)流化床則采用SNCR+SCR或SC-NR的脫硝工藝。

3.2.4 確定還原劑

目前，最常見的脫硝系統(tǒng)還原劑是液氨、氨水和尿素，通過(guò)對(duì)還原劑的供應(yīng)價(jià)格、運(yùn)輸安全域成本、供應(yīng)品質(zhì)等綜合的比較來(lái)選取最合適的。若采用液氨能夠得到國(guó)家或地方的監(jiān)察部門的審批，那么應(yīng)先考慮液氨作為還原劑。燃煤電廠使用液氨可以降低企業(yè)的運(yùn)行成本。

3.2.5 SCR反應(yīng)器的相關(guān)設(shè)定

燃燒器改造后，應(yīng)增加50～100 mg/m3的裕度，其為SCR入口NOx濃度設(shè)計(jì)值。在滿足出口NOx排放濃度的基礎(chǔ)上，原則上來(lái)說(shuō)，SCR反應(yīng)器單層初裝催化劑脫硝效率設(shè)計(jì)應(yīng)≥50%，初裝2層催化劑設(shè)計(jì)效率應(yīng)≥75%，全部裝滿催化劑設(shè)計(jì)脫硝效率應(yīng)≥80%。其設(shè)計(jì)阻力應(yīng)≤1400 Pa、整體漏風(fēng)≤0.4%，氨逃逸濃度≤2.5 mg/m3，反應(yīng)器的出入口煙道可以根據(jù)其具體布置及粉塵濃度來(lái)確定灰斗的設(shè)置，若反應(yīng)器入口粉塵濃度≥50 g/m3，應(yīng)該設(shè)置灰斗，從而減少高灰堵塞或磨損催化劑[3]。

4 結(jié)論

綜上所述，燃煤電廠應(yīng)根據(jù)自身煙氣治理設(shè)備的具體情況從電除塵器和煙氣脫硝兩方面進(jìn)行適當(dāng)?shù)纳?jí)改造，才能滿足GB13223—2011《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》對(duì)污染物的排放提出的新要求。

參考文獻(xiàn)

[1]陳進(jìn)生.火電廠煙氣脫硝技術(shù)—選擇性催化還原法[M].北京：中國(guó)電力出版社，2008.

[2]羅如生，廖增安，陳麗艷.滿足新標(biāo)準(zhǔn)采用電除塵新技術(shù)改造的應(yīng)用于分析[J].電力科技與環(huán)保，2012（4）.

[3]孟慶慶，李慶.基于國(guó)家新頒布污染物排放標(biāo)準(zhǔn)的煙氣脫硝改造技術(shù)路線[J].華北電力技術(shù)，2013（1）.