燃煤電廠超低排放改造技術(shù)路線優(yōu)化分析

趙 亮 劉小娣

德州實(shí)華化工有限公司

燃煤電廠超低排放改造技術(shù)路線優(yōu)化分析

趙 亮 劉小娣

德州實(shí)華化工有限公司

在工業(yè)生產(chǎn)中，煤炭的加工利用是一項(xiàng)不可或缺的能源，隨著工業(yè)的不斷發(fā)展，對(duì)煤炭的需求量也在不斷的增加，但是煤炭在燃燒的過程中會(huì)產(chǎn)生大量的煙氣污染物，比如二氧化硫、粉塵和氮化物等，經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，燃煤電廠煙氣污染物中的二氧化硫、粉塵和氮化物的排放量達(dá)到總排放量的89%、79%和67%，這些煙氣污染物不僅會(huì)對(duì)大氣造成污染，還會(huì)嚴(yán)重的危害到人類的身心健康問題，所以就要提高燃煤煙氣污染物超低排放的技術(shù)，通過對(duì)燃煤電廠煙氣污染物進(jìn)行凈化后再利用，采取先進(jìn)的、系統(tǒng)的煙氣污染物超低排放技術(shù)以達(dá)到煙氣污染物的超低排放。

燃煤電廠；超低排放；技術(shù)路線優(yōu)化

1 燃煤電廠超低排放存在的主要問題

一是部分超低排放改造項(xiàng)目投資過高、廠用電率過高。部分項(xiàng)目急于實(shí)現(xiàn)超低排放改造，因此將各種技術(shù)堆積在一起，改造后NOX、SO2、粉塵排放滿足超低排放要求，但投資運(yùn)行成本過高，且煙氣治理部分能耗較高，廠用電率的提高無(wú)疑使全廠供電煤耗增加。

二是超低排放改造僅按滿足目前的要求進(jìn)行排放控制。火電廠煙氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)還在完善和發(fā)展階段，在這一階段，更要注意前瞻性分析和研究，否則對(duì)技術(shù)路線的發(fā)展將十分不利，包括對(duì)SO3、重金屬、PM2.5等的控制應(yīng)該是我們綜合考慮的問題。舉例：某2300MW機(jī)組“超低排放”改造項(xiàng)目，改造后NOX、SO2、粉塵排放滿足超低排放要求，但未考慮協(xié)同治理，結(jié)果測(cè)試SO3排放濃度在100mg/Nm3以上。而SO3是造成低溫腐蝕、設(shè)備結(jié)垢的元兇。

三是采用低低溫電除塵器技術(shù)應(yīng)注意的主要問題。低低溫電除塵器+高效濕法煙氣脫硫協(xié)同控制由于理念先進(jìn)，節(jié)能及綜合環(huán)保性能好有望成為環(huán)保治理技術(shù)的主流工藝路線(包括對(duì)燃中硫中灰以上工程應(yīng)用)。

2 超低排放改造技術(shù)路線優(yōu)化

2.1 脫硝技術(shù)

目前，比較常用的煙氣脫硝技術(shù)主要包括選擇性催化還原(SCR)技術(shù)和選擇性非催化還原(SNCR)技術(shù)。

SCR技術(shù)是催化劑存在的條件下，利用還原劑將NOx還原成N2和H2O，是目前應(yīng)用最廣泛的煙氣脫硝技術(shù)。其中，催化劑是SCR反應(yīng)器的核心元件，通過增加催化劑和噴氨量，可以有效地提高脫硝效率，減少NOx的排放，但運(yùn)行成本較高。

SNCR技術(shù)又被稱為熱力脫硝，是沒有催化劑作用的條件下，利用爐內(nèi)高溫(850℃～1100℃)驅(qū)動(dòng)來(lái)完成還原反應(yīng)。與SCR技術(shù)相比，由于不使用催化劑，運(yùn)行成本相對(duì)較低，但NH3的逃逸量較多，脫硝效率也不高。隨著NOx排放標(biāo)準(zhǔn)的不斷提高，低氮燃燒+SNCR+SCR的組合路線開始受到關(guān)注。前期的低氮燃燒可減輕后續(xù)系統(tǒng)的脫硝壓力，而SNCR和SCR的組合，將SNCR的還原劑直噴爐膛技術(shù)同SCR利用逸出NH3進(jìn)行催化反應(yīng)結(jié)合起來(lái)，進(jìn)行兩級(jí)脫硝，降低成本的同時(shí)獲得了較高的脫硝效率，減少了NH3的逃逸。

2.2 脫硫技術(shù)

2.2.1 原塔提效方案。為達(dá)到要求的吸收塔脫硫效率，可通過增加噴淋層數(shù)來(lái)增大液氣比，也可通過增加合金托盤來(lái)增加傳質(zhì)效率，或兩種方式一起使用。相應(yīng)的，原塔的石膏氧化時(shí)間需重新進(jìn)行核算，如原塔漿池能滿足改造后的石膏氧化時(shí)間的要求，原塔漿池可無(wú)需改造，如原塔漿池不能滿足改造后的需要，則可對(duì)漿池加高或采用增設(shè)塔外漿液箱的方式來(lái)滿足石膏氧化時(shí)間的要求。根據(jù)國(guó)內(nèi)電廠超低排放改造的效果來(lái)看，主要是對(duì)吸收塔內(nèi)協(xié)同除塵的要求。

2.2.2 增設(shè)新塔方案。新建串聯(lián)塔，是目前國(guó)內(nèi)大型火力發(fā)電廠針對(duì)高硫煤的比較成熟的脫硫技術(shù)。煙氣通過一級(jí)塔后，由煙氣出口進(jìn)入二級(jí)塔，進(jìn)行二次脫硫。兩級(jí)吸收塔工作的側(cè)重點(diǎn)不同，一級(jí)塔低pH值運(yùn)行，重氧化，二級(jí)塔高pH值運(yùn)行，保效率。新建并聯(lián)塔，主要通過煙氣分流減少進(jìn)入原吸收塔的煙氣量，使得原吸收塔出口煙氣達(dá)標(biāo)排放，新建吸收塔則用于處理剩余部分煙氣量。

2.2.3 單塔雙循環(huán)脫硫系統(tǒng)是將一個(gè)吸收塔分成上下兩段，分別控制兩段在不同的PH值下操作。上段(上循環(huán))pH控制在6左右，下段(下循環(huán))控制pH在4.5左右。這樣，在上循環(huán)段，高pH值的漿液有利于SO2的吸收，在下循環(huán)段，低PH值的漿液有利于硫酸鈣和亞硫酸鈣的溶解，利于亞硫酸鈣氧化成為石膏。每個(gè)循環(huán)的控制都是獨(dú)立的，并且易于優(yōu)化和快速調(diào)整。對(duì)于一些不利的運(yùn)行工況，比如燃料或負(fù)荷變化，能夠迅速反應(yīng)。上下兩段分別控制通過吸收塔內(nèi)設(shè)置集液斗來(lái)實(shí)現(xiàn)。集液斗吊在吸收塔內(nèi)，底部通過管道將上循環(huán)漿液輸送至AFT旋流塔。AFT旋流塔內(nèi)為防止結(jié)構(gòu)，采用低濃度運(yùn)行，漿液密度不大于1080kg/m3。

2.3 除塵技術(shù)

為了滿足超低排放對(duì)粉塵排放的要求，對(duì)傳統(tǒng)除塵技術(shù)進(jìn)行升級(jí)改造，其典型代表是低低溫電除塵技術(shù)。低低溫電除塵技術(shù)是通過降低進(jìn)入電除塵器的煙氣溫度，從而降低煙塵比電阻，從而提高除塵效率，同時(shí)還可脫除吸附在灰塵中的汞和SO3。目前，在采用協(xié)同控制實(shí)現(xiàn)超低排放改造的電廠基本都采用了低低溫電除塵技術(shù)。另一種是濕式電除塵技術(shù)。濕式電除塵器在國(guó)外已經(jīng)有多年的應(yīng)用，主要用于脫除濕法脫硫后粉塵和石膏漿液滴，實(shí)現(xiàn)粉塵的達(dá)標(biāo)排放，并且對(duì)汞和SO3也具有較好的脫除效果。濕式電除塵器與干式電除塵器原理相同，在直流高壓的作用下，將其周圍氣體電離，使粉塵或霧滴粒子表面荷電，荷電粒子在電場(chǎng)力作用下向收塵極運(yùn)動(dòng)，并沉積在收塵極上，清灰方式多采用噴淋水流從集塵板頂端流下，在集塵板上形成一層均勻穩(wěn)定的水膜，將板上顆粒帶走。濕式電除塵器根據(jù)極板材質(zhì)不同，大致可分為金屬極板濕式電除塵、導(dǎo)電玻璃鋼極板濕式電除塵和柔性極板濕式電除塵幾種類型。

結(jié)語(yǔ)

因此，通過對(duì)燃煤電廠超低排放改造技術(shù)路線的整體優(yōu)化，可以形成多方面的技術(shù)控制，尤其是在整個(gè)技術(shù)改造的過程中，要針對(duì)性的形成對(duì)整個(gè)技術(shù)的全面優(yōu)化，可以更好的推動(dòng)燃煤電廠超低排放改造技術(shù)的整體應(yīng)用創(chuàng)新。

[1]馬良，陳超.常規(guī)燃煤電廠超低排放技術(shù)路線分析[J].山西建筑，2014，28：218-219.

[2]原建軍，杜艷玲.山西燃煤電廠超低排放改造技術(shù)路線探討[J].山西電力，2015，05：57-59.