發(fā)電集團應對燃煤電廠超低排放的思考

張潔，孫衛(wèi)民，舒澤萍

(中國華電集團公司，北京100031)

發(fā)電集團應對燃煤電廠超低排放的思考

張潔，孫衛(wèi)民，舒澤萍

(中國華電集團公司，北京100031)

新的《火電廠大氣污染排放標準》全面加大了對火電廠大氣污染物中煙塵、SO2、NOx的控制力度，收嚴了污染物排放限值。近期提出的煤電節(jié)能減排升級與改造行動計劃，進一步提出了燃煤電廠達到燃氣機組排放標準的超低排放要求。解讀了燃煤電廠推行超低排放的一些政策支撐、技術路線，從華電集團超低排放技術及應用實例出發(fā)，對超低排放技術實施過程中需要關注的問題進行了探討，具有一定的參考價值。

節(jié)能減排;行動計劃;技術路線

1 超低排放政策的解讀

1.1 節(jié)能減排升級與改造行動計劃

2014年6月27日，國家能源局綜合司印發(fā)《關于下達2014年煤電機組環(huán)保改造示范項目的通知》［1］，文件要求包括華電天津軍糧城9號機組在內的13臺煤電機組按照燃機排放標準進行示范改造。9月12日，國家發(fā)展和改革委員會、環(huán)境保護部和國家能源局聯(lián)合印發(fā)了《煤電節(jié)能減排升級與改造行動計劃(2014－2020年)》［2］，文件第一次明確了超低排放的區(qū)域、標準值、時限等。

2014年9月29日，環(huán)保部印發(fā)《關于征求＜長三角地區(qū)重點行業(yè)大氣污染限期治理方案＞意見的函》和《關于征求＜珠三角及周邊地區(qū)重點行業(yè)大氣污染限期治理方案＞意見的函》［3－4］，長三角珠三角擬出臺的方案與行動計劃基本一致。

1.2 國家相關能源及經濟政策

2014年6月，國家能源局在下達給江蘇、浙江、山東、廣東、福建等省的2014年火電建設規(guī)劃意見中，要求各省上報火電規(guī)劃項目應“污染物排放接近燃機排放標準”。在經濟政策支持方面，國家發(fā)改委在2014年5月18日印發(fā)了關于加強和改進發(fā)電運行調節(jié)管理的指導意見》［5］。從國家發(fā)改委和國家能源局的相關要求上看，在大氣污染防治重點地區(qū)和地級以上城市，超低排放已成為燃煤項目進入新一輪火電規(guī)劃、獲得“路條”和核準的必備條件。對于現(xiàn)役機組，國家能源局已在東部地區(qū)示范性地開展超低排放改造工作，超低排放機組在電量調度中獲得優(yōu)勢。

1.3 地方政府相關超低排放政策

在《行動計劃》頒布前，浙江、江蘇、山西等省均有正式文件明確了地方超低排放限值的具體數(shù)值。

浙江省是國內率先提出推進超低排放政策要求的省，在省政府頒布的《浙江省大氣污染防治行動計劃(2013－2017年)》中明確要求“2017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600MW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?！睙焿m、SO2、NOx排放限值分別是5、35、50mg/m3。江蘇省經濟和信息化委員會和環(huán)保廳于2014年8月8日頒發(fā)了《江蘇省關于推進燃煤發(fā)電機組大氣污染物超低排放示范工程的通知》，要求煙塵、SO2、NOx排放限值分別是5、35、50 mg/m3。

山西省2014年8月印發(fā)了《山西省人民政府辦公廳關于推進全省燃煤發(fā)電機組超低排放的實施意見》，要求低熱值發(fā)電項目的煙塵排放限值10 mg/ m3，非低熱值項目煙塵排放限值為5 mg/m3，SO2、NOx排放限值為35、50 mg/m3。

陜西省文件明確要求關中地區(qū)新建火電項目達到燃機的排放標準，現(xiàn)役實施煙氣超低排放改造試點。湖南等省在新建火電項目評優(yōu)中，明確提出超低排放的機組將獲得更多加分。除了上述省份有超低排放的明確要求外，還有北京、天津等地通過大幅減免排污費等經濟政策鼓勵燃煤機組低于排放標準或實現(xiàn)超低排放。

2 超低排放技術及應用實例

在《行動計劃》的附件中，列出了污染物排放主要控制技術，分別是低(低)溫靜電除塵、布袋除塵、電袋除塵、旋轉電極除塵、濕式靜電除塵、雙循環(huán)脫硫、低氮燃燒等。對于現(xiàn)役燃煤發(fā)電機組的環(huán)保改造技術，《行動計劃》提出:因廠制宜采用成熟適用的環(huán)保改造技術，除塵可采用低(低)溫靜電除塵器、電袋除塵器、布袋除塵器等裝置，鼓勵加裝濕式靜電除塵裝置;脫硫可實施脫硫裝置增容改造，必要時采用單塔雙循環(huán)、雙塔雙循環(huán)等更高效率脫硫設施;脫硝可采用低氮燃燒、高效率選擇性催化還原法脫硝裝置等技術。

華電集團對已投運和正在進行前期工作的29個電廠58臺機組的超低排放設計和建設情況進行了調研，并正在組織實施了多個試點項目。通過調研現(xiàn)有燃煤機組按照超低排放進行技改的實際工程案例顯示，目前濕式靜電除塵器是保證現(xiàn)役燃煤機組煙塵達到超低排放限值的首選;脫硝通過低氮燃燒和足夠的催化劑數(shù)量，達到超低排放標準不存在技術瓶頸;脫硫系統(tǒng)通過單(雙)塔雙循環(huán)或托盤等工藝，脫硫效率可達99%以上，對于硫分在1.5%以下的煤種，都能夠達到超低排放標準。

2.1 脫硝系統(tǒng)

脫硝系統(tǒng)多采用低NOx燃燒器+SCR催化劑的組合方式。執(zhí)行超低排放的燃煤電廠與常規(guī)電廠相比較，脫硝系統(tǒng)區(qū)別主要在于SCR催化劑的填裝層數(shù)，改造工程多將原有的2+1層催化劑直接更改為3層全部填裝，部分電廠采用4層SCR催化劑。改造后系統(tǒng)脫硝效率可以提升至85%～90%，滿足超低排放NOx≤50 mg/m3要求。調研電廠燃煤多為煤質較好的煙煤，采用低氮燃燒技術以后鍋爐NOx多控制在150～400mg/m3的水平。

(1)已達到超低排放新建燃煤機組。浙能某2 ×1000MW機組、國華某1×350MW機組實測NOx排放濃度分別是26、27mg/m3，均采用低氮燃燒加SCR工藝，設計脫硝效率為90%、85%。

(2)已達到超低排放技改燃煤機組。浙能某2 ×1000MW機組、華能某電廠、上海某2×1000MW機組、華電某1×300MW機組實測NOx排放濃度在13～50 mg/m3之間，均采用低氮燃燒加SCR工藝，設計脫硝效率在85%～95%之間。

2.2 脫硫系統(tǒng)

對于新建機組，相對于常規(guī)脫硫系統(tǒng)采用的新技術有:單(雙)塔雙循環(huán)、單(雙)托盤、性能增強環(huán)、增加噴淋層等;對于改造機組，多采用增加一座吸收塔形成串聯(lián)雙塔的方式，也有采用在吸收塔內增加托盤的工藝，改進后系統(tǒng)脫硫效率可達到98%～99%。燃煤硫分控制在0.41%～1.3%間。

(1)已達到超低排放新建燃煤機組。浙能集團某2×1000MW機組、國華某1×350MW機組實測SO2排放濃度分別是14.3、2.3 mg/m3，分別采用石灰石－石膏濕法脫硫工藝(加托盤)和海水脫硫工藝，設計脫硫效率為98.6%和99%。

(2)已達到超低排放技改燃煤機組。浙能某2 ×1000MW機組、華電某1×300MW機組實測SO2排放濃度分別是17.5、7 mg/m3，采用石灰石－石膏濕法脫硫工藝(加托盤)和石灰石－石膏濕法脫硫工藝(雙塔雙循環(huán))，設計脫硫效率98%和99.8%。

2.3 除塵系統(tǒng)

在已實現(xiàn)超低排放的電廠中，除塵系統(tǒng)主要有以下配置:一是煙氣冷卻器+五電場低低溫靜電除塵器+高效除塵濕法脫硫工藝+濕式靜電除塵器，出口煙塵排放濃度≤5mg/m3;二是五電場旋轉極板靜電除塵器(末電場采用旋轉極板)+高效除塵濕法脫硫工藝+濕式靜電除塵器，系統(tǒng)出口煙塵排放濃度≤5mg/m3;三是電袋除塵+高效除塵濕法脫硫工藝，出口煙塵排放濃度≤10mg/m3。

由于吸收塔出口攜帶漿液的因素，造成傳統(tǒng)濕法脫硫的除塵效率無法進一步提高，高效除塵濕法脫硫工藝通過優(yōu)化改進噴嘴和除霧器，降低吸收塔出口攜帶漿液量，從而實現(xiàn)濕法脫硫的高效除塵能力，除塵效率最高可達70%～80%。調研結果顯示，使用濕式除塵的前兩種配置可滿足煙塵排放≤5mg/m3的要求;第三種配置在控制好煙氣流速和脫硫二次攜帶問題時，可將煙塵控制在≤10mg/m3。實際運行中旋轉極板路線除塵器出口煙塵含量＜15mg/m3;低低溫路線除塵器出口暫無實測數(shù)據，根據廠家保證資料及設計經驗顯示，低低溫路線除塵器出口含塵量可確保＜20mg/m3。調研電廠普遍認為，受目前已建成的濕法脫硫裝置除塵能力的限制，對于穩(wěn)定達到5mg/m3的煙塵排放濃度，濕式靜電除塵器仍然是不可或缺的。

(1)已達到超低排放新建燃煤機組。浙能某2 ×1000MW機組、國華某1×350MW機組實測煙塵排放濃度分別是3、2.09 mg/m3，均采用雙室五電場旋轉極板靜電除塵器+濕式靜電除塵器工藝，設計脫硝效率為99.6%和99%。

(2)已達到超低排放技改燃煤機組。浙能集團某2×1000MW環(huán)保技改機組、華電某1×300MW機組和粵電某電廠實測煙塵排放濃度分別是2.1、4和＜10 mg/m3，分別采用雙室四電場低低溫靜電除塵器+濕式靜電除塵器工藝、雙室五電場靜電除塵器(1、2電場高頻電源)+濕式靜電除塵器工藝、高效電袋除塵+高效除塵濕法脫硫系統(tǒng)，綜合除塵效率99.98%、99.91%和99.96%。

3 超低排放技術實施過程中需關注的問題

2013年以來，國家為應對嚴重霧霾，頒布《大氣污染防治行動計劃》，開始實施煤炭消費總量控制，大氣污染防治重點區(qū)域嚴格控制煤電的發(fā)展，禁止審批新建除熱電聯(lián)產外的燃煤發(fā)電項目。在燃煤機組實施超低排放技術過程中需要關注以下幾點:

(1)不建議考慮超低排放的情況。燃用無煙煤的W火焰鍋爐、燃用高硫煤的項目需要慎重采用煙氣超低排放技術。低低溫技術對燃煤硫分也有一定的要求，國外低低溫除塵應用案例中最高燃煤硫份為1.17%，國內為1.3%～1.4%，同時低低溫除塵器要高度重視二次揚塵增大現(xiàn)象，因此當硫份大于1.2%時，不宜考慮低低溫技術。建議以上類型的燃煤發(fā)電項目應慎重考慮實施超低排放以及實施超低排放過程中采取的工藝路線。

(2)新建和技改燃煤機組應制定不同的技術路線。新建燃煤機組在煤質條件和發(fā)電負荷較好的情況下，應優(yōu)先考慮常規(guī)除塵、脫硫、脫硝系統(tǒng)協(xié)同控制技術，在保證排放的情況下進一步考慮節(jié)能，控制發(fā)電機組煤耗。技改燃煤機組由于受到現(xiàn)有環(huán)保設施和場地的限制，應在充分評估已有設備性能的基礎上，提出最優(yōu)化的技改方案，避免一刀切。

(3)進一步加強現(xiàn)有技術的技術攻關。做好環(huán)保技術支撐體系的建設，技術規(guī)范的總結、建立和完善，以及已有環(huán)保技術的進一步技術攻關研究。例如寬煙溫催化劑的研究、PM2.5深度脫除問題、脫硫濕除廢水處理問題、環(huán)保設施運維技術規(guī)范的完善、超低排放環(huán)境監(jiān)測技術和設備的認定等。

［1］國家能源局數(shù)據庫.國家能源局綜合司關于下達2014年煤電機組環(huán)保改造示范項目的通知(國能綜電力(2014)51號)［EB/ OL］.http://www.nea.gov.cn/2014－07/08/c_133469028.htm，2014－06－27.

［2］國家發(fā)展改革委數(shù)據庫.煤電節(jié)能減排升級與改造行動計劃(2014－2020年)(發(fā)改能源［2014］2093號)［EB/OL］.http:// www.sdpc.gov.cn/gzdt/201409/t20140919_626240.html，2014－09－12.

［3］國家環(huán)保部數(shù)據庫.關于征求＜長三角地區(qū)重點行業(yè)大氣污染限期治理方案＞意見的函［EB/OL］.http://www.zhb.gov.cn/ gkml/hbb/bwj/201411/t20141124_291839.htm，2014－11－17.

［4］國家環(huán)保部數(shù)據庫.關于征求＜珠三角及周邊地區(qū)重點行業(yè)大氣污染限期治理方案＞意見的函［EB/OL］.http://www.zhb.gov.cn/gkml/hbb/bwj/201411/t20141124_291840.htm2014－11－17.

［5］國家發(fā)展改革委數(shù)據庫.國家發(fā)展改革委關于加強和改進發(fā)電運行調節(jié)管理的指導意見(發(fā)改運行［2014］985號)［EB/OL］.http://www.sdpc.gov.cn/zcfb/zcfbtz/201405/t20140521_612392.html，2014－05－18.

［6］浙江省環(huán)保局數(shù)據庫.浙江省大氣污染防治行動計劃(2013－2017年)［EB/OL］.http://www.hzepb.gov.cn/zwxx/wrkz/ 201407/t20140710_30063.htm，2013－12－31.

［7］山西省人民政府數(shù)據庫.山西省人民政府辦公廳關于推進全省燃煤發(fā)電機組超低排放的實施意見［EB/OL］.http://www.shanxigov.cn/n16/n1203/n1866/n5130/n31265/18255153.html，2014－08－25.

Discussion on technical routes of coal－fired power generation group of ultra－low emission

In order to better meet the two new files of the new Emission Standard of Air Pollutants for Thermal Power Plants，which has a more special limitation for air pollutants to control soot，sulfur dioxide and nitrogen oxides emission.The Transformation and Upgrading Action Plan for Coal Energy Conservation and Emission Reduction，which further proposes coal－fired power plants to meet a ultra－low emission standard，it introduces some policy supports，technical routes on the ultra－low－emission of coal－fired power plants and discusses ultra－low emission technology implementation issues of concern from some examples of ultra－low－emissio in HuaDian corporation，with a certain reference value.

energy conservation and emissions reduction;action plans;technical route

X701

B

1674－8069(2015)04－038－03

2015-02-23;

:2015-05-27

張潔(1975-)，女，江蘇江陰人，高級工程師，工程碩士，主要從事發(fā)電行業(yè)環(huán)境保護技術管理、環(huán)保監(jiān)督及監(jiān)測管理工作。E－mail:jie－zhang@chd.com.cn