常規(guī)燃煤電廠超低排放技術路線分析

馬 良 陳 超

(山西太鋼不銹鋼股份有限公司，山西 太原 030003)

常規(guī)燃煤電廠超低排放技術路線分析

馬 良 陳 超

(山西太鋼不銹鋼股份有限公司，山西 太原 030003)

通過標準對照、超低排放技術應用研究，結合某電廠300 MW機組環(huán)保提效調控實際，按照充分挖潛環(huán)保設施現(xiàn)有潛力后再對瓶頸環(huán)節(jié)實施充分利舊改造的思路，對常規(guī)燃煤電廠達到燃氣電廠排放標準的技術路線進行了探討分析，為燃煤電廠實現(xiàn)超低排放提供參考。

燃煤電廠，超低排放，燃氣標準，技術路線

火電廠大氣污染物排放新標準發(fā)布、實施后，燃煤電廠開展了一系列環(huán)保設施提效運行和升級改造工作，以期滿足逐步從嚴的污染物排放濃度限值要求。但隨著大氣污染防治工作的推進，達標排放已非燃煤電廠的全部追求，污染物超低排放、排放水平達到燃氣電廠排放標準已成為燃煤電廠進一步削減污染排放、積極承擔社會責任的期望目標。本文旨在以已配置常規(guī)環(huán)保設施的燃煤電廠為例，按充分利舊、先控再改的原則，對常規(guī)燃煤電廠達到燃氣電廠排放標準的可行性技術路線進行探討分析。

1 燃煤電廠現(xiàn)行標準

2011年7月29日，國家修訂發(fā)布了GB 13223-2011火電廠大氣污染物排放標準，要求現(xiàn)有燃煤電廠自2014年7月1日起執(zhí)行煙塵30 mg/m3、二氧化硫200 mg/m3、氮氧化物100 mg/m3的污染排放濃度限值，比舊標準所規(guī)定的煙塵50 mg/m3、二氧化硫400 mg/m3、氮氧化物650 mg/m3分別控低40%，50%，85%。2013年2月27日，國家環(huán)保部發(fā)布了《關于執(zhí)行大氣污染物特別排放限值的公告》，要求位于大氣污染重點控制區(qū)的燃煤電廠自2014年7月1日起執(zhí)行20 mg/m3限值，將煙塵排放濃度再控低1/3。

2 燃煤電廠特別排放限值及燃氣電廠標準

GB 13223-2011火電廠大氣污染物排放標準對燃煤電廠的特別排放限值和燃氣電廠的排放濃度限值也一并予以明確。燃煤電廠的特別排放限值為煙塵20 mg/m3、二氧化硫50 mg/m3、氮氧化物100 mg/m3，其中煙塵、氮氧化物特別排放限值與大氣污染重點控制區(qū)燃煤電廠現(xiàn)執(zhí)行標準一致；燃氣(天然氣)電廠的排放濃度限值為煙塵5 mg/m3、二氧化硫35 mg/m3、氮氧化物50 mg/m3，均嚴于燃煤電廠的特別排放限值。

3 國內有關燃煤電廠污染排放按燃氣標準控制的要求與研究

2013年12月浙江省政府發(fā)布的《浙江省大氣污染防治行動計劃(2013-2017年)》中要求，在2017年年底前，所有新建、在建火電機組必須采用煙氣清潔排放技術，現(xiàn)有60萬kW以上火電機組基本完成煙氣清潔排放技術改造，達到燃氣輪機組排放標準要求。2014年2月廣州市政府審議通過的《廣州市燃煤電廠“超潔凈排放”改造工作方案》中提出，將按照天然氣排放標準對全市燃煤電廠進行“超潔凈排放”改造，到2020年改造全部完成后各煤電企業(yè)各項污染物排放將比2013年大幅削減60%～70%。

4 常規(guī)燃煤電廠環(huán)保設施配置及污染物排放濃度水平

在此，以已配置常規(guī)環(huán)保設施的燃煤電廠作為常規(guī)燃煤電廠，如圖1所示。常規(guī)燃煤電廠使用的除塵設施大多數(shù)為電除塵器，脫硫工藝也大多為石灰石—石膏法，控制氮氧化物排放的技術措施已基本形成“鍋爐低氮燃燒+SCR脫硝”模式。不考慮對煤質的特殊控制，即以未對煤質因素(灰分、硫分、揮發(fā)分等)進行特別要求為前提，已配置前述常規(guī)環(huán)保設施的燃煤電廠，在按污染物脫除效率設計水平正常運行情況下，煙塵、二氧化硫、氮氧化物分別達到30 mg/m3，200 mg/m3，100 mg/m3的排放濃度限值基本上沒有問題，但煙塵難以穩(wěn)定滿足20 mg/m3的特別排放限值要求，同時二氧化硫也難以達到50 mg/m3的特別排放限值水平。如僅以達標排放為目標，位于大氣污染重點控制區(qū)的燃煤電廠須進行除塵改造，一般可選擇高頻電源電除塵改造、旋轉電極電除塵改造、低溫電除塵改造、電袋復合除塵改造等技術方案。但要實現(xiàn)“污染物超低排放、排放水平達到燃氣電廠排放標準”的目標，必須選擇高效、可行的技術路線，進一步實施提效措施。

5 常規(guī)燃煤電廠達到燃氣電廠排放標準的技術路線分析

結合在某電廠300 MW機組進行的環(huán)保提效調控情況，不考慮煤質因素(灰分、硫分、揮發(fā)分等)對各類污染物原始產生濃度的影響，對比部分新建燃煤電廠超低排放技術應用實例，按照充分挖潛環(huán)保設施現(xiàn)有潛力后再對瓶頸環(huán)節(jié)實施充分利舊改造的思路，對常規(guī)燃煤電廠達到燃氣電廠排放標準的技術路線分析如下。

5.1 氮氧化物超低排放

以已基本形成的“鍋爐低氮燃燒+SCR噴氨脫硝”控制氮氧化物排放模式為基礎，實現(xiàn)氮氧化物超低排放可通過提高脫硝噴氨量和增加脫硝催化劑更換頻次兩項措施進行運行提效。某電廠300 MW機組建設有SCR噴氨脫硝設施，實施鍋爐低氮燃燒技術改造后，實際脫硝噴氨量比未實施鍋爐低氮燃燒技術改造前低一半時，脫硝效率可保持在76%左右，氮氧化物排放濃度可不超過85 mg/m3；加大脫硝噴氨量，氮氧化物排放濃度進一步降低。經(jīng)測算，在“鍋爐低氮燃燒+SCR噴氨脫硝”基礎上加大運行過程中的脫硝噴氨量，可將脫硝效率提高5個～7個百分點。 通常燃煤發(fā)電機組脫硝設施設計催化劑填充層共三層，新建投運的機組實際填充兩層，一般在機組脫硝運行達到三年時增加對另一層的填充，再過三年更換最早填充的其中一層，依次每三年更換一層填充。在此條件下，脫硝效率不低于80%。實施三層均填充催化劑，并將更換周期調整為每年一層，三年全部更換一遍，可將脫硝效率提高5個百分點以上。兩項措施實施可實現(xiàn)86%～88%的脫硝效率，達到氮氧化物50 mg/m3的燃氣電廠排放標準已為可行。

5.2 二氧化硫超低排放

采用石灰石—石膏法脫硫工藝的燃煤電廠，提升石灰石品質、添加脫硫增效劑以及對脫硫設施增容改造是脫硫系統(tǒng)提效的主要技術措施。某電廠300 MW機組配置有石灰石—石膏法脫硫設施，設計脫硫效率不低于96.5%以上，正常運行中二氧化硫排放濃度可控制在90 mg/m3的水平上。經(jīng)實施所有漿液循環(huán)泵全部運行的模式，加大漿液噴淋量，脫硫效率可提高至97%以上；在此條件下再添加脫硫增效劑，脫硫效率可提高至98%以上，二氧化硫排放濃度可控制在50 mg/m3左右，基本達到燃煤電廠二氧化硫特別排放限值水平。因此，二氧化硫超低排放可采取先調控再改造的推進思路。首先，在漿液循環(huán)泵全部運行情況下添加脫硫增效劑，并通過使用細度更高的脫硫石灰石粉(一般石灰石粉越細，脫硫效率及石灰石的利用率就越高)進行運行調控。再者，在運行調控基礎上，就增高吸收塔、增建串聯(lián)或并聯(lián)型副塔方案研究確定其中之一實施改造，即可實現(xiàn)超低硫排放的穩(wěn)定可控，達到二氧化硫35 mg/m3的燃氣電廠排放標準水平。

5.3 煙塵超低排放

某電廠300 MW機組配置有五電場高效電除塵，優(yōu)化供電調控后煙塵排放濃度可滿足20 mg/m3的特別排放限值要求，但離超低排放目標差距較大。現(xiàn)以超低排放為目標的新建電廠基本選擇在濕法脫硫后再增加濕式電除塵的技術方案。為實現(xiàn)更佳效果，其脫硫前電除塵有旋轉電極技術或管式換熱低溫技術的應用。已達到煙塵特別排放限值水平的燃煤電廠，在脫硫后增加濕式電除塵為相對較好的煙塵超低排放技術路線。且濕式電除塵還可有效收集微細顆粒物(PM2.5塵、SO3酸霧、氣溶膠等)和重金屬(汞、鉛等)，其對汞的脫除可有效保障汞的達標排放(從2015年1月1日起燃煤電廠要執(zhí)行0.03 mg/m3的汞排放標準)。當然，如有條件，對脫硫前電除塵實施必要的技術改造，則對煙塵實現(xiàn)5 mg/m3的燃氣電廠排放標準水平更有保障。

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Analysis on ultra low emission technology route of conventional coal-fired power plants

MA Liang CHEN Chao

(ShanxiTaigangStainlessSteelLimitedCompanybyShare,Taiyuan030003,China)

Through the standard comparison, ultra low emission technology application research, combining with environmental protection and improvement efficiency regulation situation of a power plant 300 MW unit, after fully tap the existing potential of environmental protection facilities implement fully old transformation ideas to bottleneck link, discussed and analyzed the technical route of conventional coal-fired power plant to coal-fired power plants emission standards, provided reference for the coal-fired power plant to gain ultra low emission.

coal-fired power plant, ultra low emission, gas standard, technical route

1009-6825(2014)28-0218-02

2014-07-16

馬 良(1977- )，男，工程師； 陳 超(1978- )，男，技術員

TU993.2

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