某600 MW燃煤機組超低排放改造技術(shù)及應(yīng)用效果

莊敏

（中國大唐集團公司江蘇分公司，江蘇南京210008）

某600 MW燃煤機組超低排放改造技術(shù)及應(yīng)用效果

莊敏

（中國大唐集團公司江蘇分公司，江蘇南京210008）

圍繞某600 MW燃煤機組的超低排放改造，定性分析比較了現(xiàn)有脫硫、脫硝和除塵技術(shù)，簡要論證了該機組超低排放所采用技術(shù)的可行性和有效性，利用現(xiàn)場測試數(shù)據(jù)說明了改造技術(shù)應(yīng)用效果，并討論了電站機組超低排放改造要注意的問題。

污染物；超低排放；綜合治理

2014年，國家發(fā)改委、環(huán)保部和能源局聯(lián)合下發(fā)了 《煤電節(jié)能減排升級與改造行動計劃（2014—2020年）》的通知，要求到2020年，現(xiàn)役600 MW及以上燃煤機組、東部地區(qū)300 MW及以上公用燃煤發(fā)電機組、100 MW以上自備燃煤發(fā)電機組及其他有條件的燃煤發(fā)電機組，改造后大氣污染物排放濃度基本達到超低排放限值即SO2≤35 mg/m3，NOx≤50 mg/m3，煙塵≤10 mg/m3。大唐南京發(fā)電廠2號（1×600 MW）機組配置的環(huán)保設(shè)施能滿足2014年 7月1日執(zhí)行的GB13223—2011［1］要求，但達不到超低排放限值。因此，對脫硫、脫硝和除塵系統(tǒng)進行了技術(shù)改造。

1　煙氣超低排放技術(shù)路線選取原則

超低排放改造中，多種污染物協(xié)同綜合治理是目前發(fā)展的趨勢，而是從煙氣多污染物系統(tǒng)治理的角度出發(fā)，充分考慮各種污染物間相互影響，充分利用現(xiàn)有污染物治理設(shè)備的協(xié)同效應(yīng)，對脫硫、脫硝、除塵等進行協(xié)同綜合治理。同時，超低排放改造要盡可能降低能耗和成本。

2　脫硫改造技術(shù)方案的選擇

2號機組脫硫采用石灰石-石膏濕法單塔脫硫工藝，脫硫效率≥95%，脫硫出口SO2的平均濃度為101 mg/m3，達不到超低排放的要求。目前高效的濕法脫硫技術(shù)有：單塔雙循環(huán)、雙塔雙循環(huán)、單塔單循環(huán)（強化傳質(zhì)）等脫硫工藝，脫硫設(shè)計效率均可超過98.8%。正常情況下，2號機組脫硫系統(tǒng)入口SO2平均濃度為2200 mg/m3，極限濃度為2500 mg/m3，按照98.8%的脫硫效率，脫硫系統(tǒng)出口 SO2排放濃度可以低于35 mg/m3，達到超低排放要求。

2.1單塔雙循環(huán)技術(shù)

單塔雙循環(huán)濕法脫硫技術(shù)是在脫硫塔內(nèi)設(shè)置積液盤將脫硫區(qū)分隔為上、下循環(huán)脫硫區(qū)，將噴淋空塔中的SO2吸收氧化過程劃分成兩個階段，各自形成一個回路循環(huán)。該工藝優(yōu)點是提高吸收塔對于機組負(fù)荷和燃料變化的快速反應(yīng)能力、提高氧化空氣供給量和分布效率、增加吸收塔漿液停留時間，適合于燃燒中、高硫煤產(chǎn)生的煙氣脫硫，脫硫效率可達到98%以上。

2.2雙塔雙循環(huán)技術(shù)

雙塔雙循環(huán)技術(shù)采用了兩塔串聯(lián)運行的思路，主要解決現(xiàn)有電廠使用高硫煤導(dǎo)致的原脫硫系統(tǒng)出力不足問題。能夠充分利用已有脫硫設(shè)備，新增一座逆流噴淋吸收塔。雙塔雙循環(huán)技術(shù)可以較大提高SO2脫除能力，適用于場地充裕，含硫量為高硫煤的增容改造項目，該方案能有效利用原有脫硫裝置，顯著提高脫硫效率，避免重復(fù)建設(shè)，減少改造工期和主機停運時間，降低改造工程造價。

2.3單塔單循環(huán)（強化傳質(zhì)）技術(shù)

該工藝是在單塔單循環(huán)濕法脫硫技術(shù)基礎(chǔ)上進行的內(nèi)部提效改造，吸收塔采用帶托盤的噴淋塔，內(nèi)部無填充物，不僅解決了脫硫塔內(nèi)的堵塞、腐蝕問題，而且由于入塔煙氣經(jīng)托盤均布，改善了氣液傳質(zhì)條件，通過提高氣液傳質(zhì)，強化對流效果，從而提高塔內(nèi)脫硫效率；同時，托盤上的存液也可脫除煙氣中SO2等污染物質(zhì)，有效降低液/氣比，與同類濕法脫硫技術(shù)相比可降低40%以上的漿液循環(huán)量。該方案改造工作量較小，特別適用于老塔改造，在原有吸收塔內(nèi)部進行一系列改造（包括提高吸收塔高度、增加噴淋層數(shù)量、優(yōu)化噴嘴布置、增加托盤等均流提效和強化傳質(zhì)構(gòu)件、控制內(nèi)部pH值等）來實現(xiàn)系統(tǒng)提效的目標(biāo)。

2.4脫硫改造方案確定

2號機組超低改造會受到改造場地、系統(tǒng)阻力增加、施工周期、投資和配套輔機升級等限制，單塔單循環(huán)（強化傳質(zhì)）相對于單塔雙循環(huán)和雙塔雙循環(huán)改造，較易于實施，若改造成雙循環(huán)，則需要對吸收塔本體進行大改，這將牽涉到原、凈煙道的改造，改造工作量非常大，機組停運時間若不夠，很難滿足大改要求。

綜合分析比較3種方案，2號機組脫硫改造采用單塔單循環(huán)強化傳質(zhì)提效方案，即在吸收塔內(nèi)增加托盤、更換噴淋層噴嘴、內(nèi)部強化構(gòu)件、塔外增加漿罐的組合改造方案，在原吸收塔不做大改動的前提下，對吸收塔內(nèi)部進行改造，提高吸收塔脫硫效率。

3　除塵改造技術(shù)方案選擇

2號機組配置了四電場靜電除塵器，且配置高頻電源，除塵器出口煙塵濃度為38 mg/m3左右，煙氣經(jīng)過濕法脫硫后從煙囪排放，除塵效率約為40%，考慮煙氣在脫硫塔內(nèi)上升過程中會攜帶漿液，由于機械除霧器的除霧機理及除霧效果的限制，石膏漿液無法徹底去除，煙氣中的石膏以及原有的煙塵脫硫后易產(chǎn)生“石膏雨”，影響煙塵排放指標(biāo)。因此要確保煙囪煙塵排放達到10 mg/m3以下并解決“石膏雨”問題，除了對電除塵器進行改造提高除塵效率，還需要在脫硫后增設(shè)除塵設(shè)施，目前國內(nèi)使用并投入運行的主要是低溫靜電除塵器技術(shù)、低低溫靜電除塵器技術(shù)、濕式電除塵技術(shù)和超凈電袋+超凈吸收塔技術(shù)等。

3.1低溫靜電除塵器技術(shù)

利用煙氣換熱器，將進入電除塵器前的煙氣溫度降低至高于煙氣酸露點溫度，靜電除塵器的運行煙氣溫度下降后，煙氣的比電阻下降，提高了除塵效率。大唐南京電廠1號600 MW機組在除塵器進口加裝煙氣余熱利用換熱器后，煙氣溫度從123℃降低到約100℃，電除塵器效率從99.81%提高到了99.87%，除塵器出口煙塵濃度從40 mg/m3降低到35 mg/m3，設(shè)備已投運1年多，運行良好。

3.2濕式電除塵技術(shù)

目前國內(nèi)外的濕式電除塵器技術(shù)的主要差別在于陽極板材質(zhì)的選取，主要有柔性電極濕式電除塵、金屬電極濕式電除塵和導(dǎo)電玻璃鋼電極濕式電除塵。

3.2.1柔性電極濕式電除塵

柔性電極濕式除塵器是利用靜電除塵原理，陽極板采用耐酸堿腐蝕性優(yōu)良的柔性纖維材料，強化超細顆粒物高效收集與徹底清灰，實現(xiàn)燃煤脫硫煙氣清潔達標(biāo)排放，其正常運行耗水量為零。從國內(nèi)投運的機組運行情況看，除塵效果基本能達到粉塵濃度設(shè)計值，但柔性電極濕式除塵器的電壓穩(wěn)定性、抗腐蝕能力等還需進一步提升。

3.2.2金屬電極濕式電除塵

金屬電極濕式電除塵器的主要工作原理與干式電除塵器基本相同，與干式電除塵器通過振打?qū)O板上灰振落至灰斗不同的是，濕式電除塵器將堿性水噴至極板上使粉塵沖刷到灰斗中隨水排出。其缺點是存在陽極板腐蝕問題，一旦堿性水膜消失 （如噴嘴堵塞），腐蝕就無法避免。同時，不間斷噴水增加了煙氣的溫度，在濕式電除塵后增加煙氣升溫裝置也必不可少。

3.2.3導(dǎo)電玻璃鋼電極濕式電除塵

導(dǎo)電玻璃鋼電極濕式電除塵技術(shù)是使含塵（霧）氣體通過高壓直流靜電場，利用靜電分離原理將氣體凈化，荷電煙塵（霧）在電場力的作用下到達收塵電極以后，煙塵（霧）上的電荷變與收塵電極上的電荷中和，從而使顆?；謴?fù)中性，如煙氣含濕量較大，則可以自流至底部的集液裝置，吸附在收塵極上塵（霧）則通過定期的沖洗來將塵（霧）洗滌下去。導(dǎo)電玻璃鋼陽極板，為蜂窩結(jié)構(gòu)，具有收塵面積大、荷電均勻、長壽命等特點。導(dǎo)電玻璃鋼電除霧器制作時主要由以下部分組成：上殼體、集塵極室、中下殼體、絕緣子室、陰極系統(tǒng)及內(nèi)部沖洗裝置。玻璃鋼電除霧器本體、陽極管組等的材料為碳纖維增強復(fù)合塑料，陰極線材料為鈦合金。

3.2.4濕式電除塵技術(shù)方案的比較

導(dǎo)電玻璃鋼電極濕式電除塵技術(shù)的陽極板具有良好的導(dǎo)電性、耐腐蝕性，表面光滑，系統(tǒng)運行電耗低，不額外增加藥品，收集水可直接回用。物耗、能耗低。由于基本不噴水，且陽極吸附極性水液滴和SO3氣溶膠，可有效控制PM2.5的排放和避免“石膏雨”的發(fā)生；柔性電極濕式電除塵技術(shù)采用非金屬織物柔性電極作為陽極板，在水浸潤后可具備導(dǎo)電性，材質(zhì)本身也耐腐蝕，不額外增加藥品，收集水也可回用。物耗、能耗低。由于基本不噴水，且陽極吸附極性水液滴和SO3氣溶膠，也可有效控制PM2.5的排放和避免“石膏雨”的發(fā)生；金屬電極式濕式電除塵技術(shù)的電極需采用高耐腐的哈氏合金（如C276）或不銹鋼316L材料制作，設(shè)備內(nèi)需布置大量噴嘴，陽極板有腐蝕風(fēng)險，還需對收集水進行廢水處理，物耗、能耗高。

3.3超凈電袋+超凈吸收塔技術(shù)

電袋復(fù)合除塵器是指在箱體內(nèi)緊湊安裝電場區(qū)和濾袋區(qū)，將電除塵的荷電除塵及袋除塵的過濾攔截機理有機結(jié)合的一種除塵器；超凈吸收塔技術(shù)是通過增加濕法脫硫噴淋層至5～6層，改善流場分布，采用結(jié)構(gòu)先進的除霧器等方式提高脫硫吸收塔的洗滌效果，去除霧滴攜帶的固體物。

在燃煤電廠煙塵凈化的工藝流程中，采用超凈電袋+超凈吸收塔的工藝方案，可以實現(xiàn)粉塵＜5 mg/m3的排放要求，并且具有流程簡單、可靠、技術(shù)指標(biāo)先進等優(yōu)點，但要對現(xiàn)在靜電除塵器進行較大改造。

3.4除塵方案最終選定

2號機組剛投運不久，除塵器除塵效率高，除塵器出口煙塵排放濃度小于38 mg/m3，如果改造成電袋除塵器，很不經(jīng)濟，同時還需要將吸收塔加高，增加漿液循環(huán)泵，投資比較大，如果超凈吸收塔除霧器因為結(jié)垢效果下降將直接導(dǎo)致煙囪入口煙塵濃度上升，達不到小于5 mg/m3的要求，因此，根據(jù)除塵技術(shù)效果和現(xiàn)場條件，2號機組超凈改造除塵技術(shù)最終采用低溫靜電除塵器+導(dǎo)電玻璃鋼電極濕式電除塵技術(shù)。

4　脫硝改造技術(shù)方案

2號機組在降低氮氧化物排放方面，采用了爐內(nèi)低NOx燃燒技術(shù)和爐后SCR脫硝技術(shù)?，F(xiàn)有脫硝效率75%，配置2層催化劑，預(yù)留1層，即2+1布置方式，采用液氨為脫硝還原劑。2號機組脫硝提效改造方案是在原有2+1催化劑基礎(chǔ)上，加裝一層催化劑，脫硝效率大于85%，氮氧化物排放濃度≤48 mg/m3。

5　系統(tǒng)改造前后數(shù)據(jù)對比

根據(jù)2014年2號機組煙氣在線監(jiān)測系統(tǒng)歷史記錄，整理出脫硫、脫硝、除塵系統(tǒng)改造前的平均排放數(shù)據(jù)見表1。改造完成后，2014年12月4～5日委托江蘇省環(huán)境監(jiān)測中心進行了性能檢測，測試結(jié)果均達到設(shè)計要求，測試結(jié)果見表2。結(jié)果表明，2號機組改造后大氣污染物排放濃度達到超低排放限值要求。

表1　2號機組脫硫脫硝及除塵系統(tǒng)改造前數(shù)據(jù)

表2　2號機組脫硫脫硝及除塵系統(tǒng)改造后測試結(jié)果

6　實施超低排放改造應(yīng)重點注意的問題

（1）改造路線確定要與國家不斷嚴(yán)格的環(huán)保監(jiān)管要求相統(tǒng)一。超低排放改造目標(biāo)和所有設(shè)計條件的確定必須以完全滿足排放要求為目標(biāo)，并充分考慮系統(tǒng)的裕度，保證機組實現(xiàn)無條件的超低排放。

（2）設(shè)計條件的確定要與企業(yè)經(jīng)營規(guī)劃相統(tǒng)一。價值思維、效益導(dǎo)向是企業(yè)管理的基本出發(fā)點和落腳點。隨著國家環(huán)保政策力度的不斷加大，不同煤種的差價必然相應(yīng)不斷拉大，各企業(yè)也在不斷推進智能配煤燒工作，超低排放改造工作不能僅限于滿足當(dāng)前煤種條件下的超低排放，根據(jù)企業(yè)的條件和長期經(jīng)營規(guī)劃明確主要煤種范圍和摻配目標(biāo)，對超低排放改造路線確定至關(guān)重要。

（3）要充分考慮設(shè)備現(xiàn)有設(shè)備狀況。只有將各種超低排放技術(shù)和現(xiàn)有設(shè)備狀況綜合考慮，才能選擇最適應(yīng)本企業(yè)的優(yōu)化方案，最佳的改造效果。

（4）謹(jǐn)慎使用未經(jīng)驗證的技術(shù)。隨著超低排放的不斷開展，各環(huán)保企業(yè)均在不斷推出、推薦各種形式的改造技術(shù)和路線。現(xiàn)有環(huán)保監(jiān)管力度和電價考核條件下不能也不允許企業(yè)進行反復(fù)試驗和完善，更不允許出現(xiàn)二次改造的情況發(fā)生，因此新技術(shù)的使用必須經(jīng)過充分的調(diào)研、論證。

（5）要做好超低排放設(shè)備二次污染的控制和治理措施。環(huán)保設(shè)施自身同樣存在脫硫廢水、濕電除塵沖洗水的二次污染問題，在系統(tǒng)設(shè)計中同樣也要做好相關(guān)系統(tǒng)的配套建設(shè)，切實防止二次污染的發(fā)生，實現(xiàn)全面的超低排放。

7　結(jié)束語

燃煤發(fā)電企業(yè)在進行超低排放改造時，要對不斷推出的超低排放新技術(shù)進行充分調(diào)研，切實了解新技術(shù)在同類型機組上的應(yīng)用情況，結(jié)合現(xiàn)有設(shè)備和環(huán)保排放情況，以安全、經(jīng)濟、環(huán)保為原則，選擇最佳改造技術(shù)方案，真正實現(xiàn)超低排放的改造目標(biāo)。

［1］國家環(huán)境保護部，國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局.GB13223—2011火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)［S］.北京：中國環(huán)境科學(xué)出版社，2012.

Ultralow Emission Transform Technology and Application for One 600 MW Coal-fired Unit

ZHUANG Min
（Jiangsu Branch of China Datang Group Co.Ltd.，Nanjing 210008，China）

Focusing on the ultra-low emission transform performed in one 600MW coal-fired unit，we analyze and compare the existing desulfurization and denitration removal technology qualitatively，and then briefly demonstrate the feasibility and effectiveness of applying the ultra-low emissions technology.Finally，we employ the field testing data to illustrate the application effect，and discuss the problems needing to pay more attention to during the transform.

pollutants；ultra-low emission；comprehensive treatment

X773

B

1009-0665（2015）03-0078-03

2015-01-13；

2015-02-26

莊敏（1973），女，江蘇邳州人，工程師，從事火電廠環(huán)保技術(shù)管理工作。