山西省低熱值燃煤電廠煙塵超低排放工藝技術路線探討

王浩宇+王三平+韓震+李楊

【摘 要】燃煤電廠污染物排放實施超低排放標準對電廠的污染物治理提出了更為苛刻要求。本文根據(jù)作者多年環(huán)評經(jīng)驗并結合近兩年來山西省低熱值燃煤電廠實際環(huán)評過程中遇到超低排放工藝技術路線的問題，針對電廠鍋爐燃用高灰分、高硫分、熱值低的煤質情況，闡述了大氣污染物煙塵超凈排放的工藝方案。本文針對燃低熱值煤電廠提出典型大氣污染物煙塵防治工藝路線組合控制效果未經(jīng)過實踐持久的檢驗，建議工程投產(chǎn)后應立即開展全面、系統(tǒng)的環(huán)保技術性能測試與評估工作，及時總結經(jīng)驗教訓，反饋設計。

【關鍵詞】環(huán)境影響評價；低熱值煤；煙塵；超低排放

0 前言

為實現(xiàn)煤炭資源綜合高效利用，促進節(jié)能減排，解決低熱值煤資源利用的問題，2015年山西省發(fā)改委下發(fā)了《山西省低熱值煤發(fā)電“十二五”專項規(guī)劃》?！兑?guī)劃》實施對促進山西省煤炭資源綜合利用，減少煤矸石、煤泥堆存及由此產(chǎn)生的不利環(huán)境影響，為北京、天津、河北、江蘇、山東等東部地區(qū)輸送清潔能源等具有積極意義[1]。推進低熱值煤發(fā)電項目建設是我省調(diào)結構、轉方式、促轉型的戰(zhàn)略之舉，也是促進企業(yè)提高污染治理水平、改善區(qū)域環(huán)境質量的現(xiàn)實需要[2]。

根據(jù)山西省煤炭資源分布特征，“十二五”期間圍繞大型煤電基地建設低熱值煤電廠，主要形成晉北、晉中和晉東三大煤電基地，重點依托大型洗煤廠（群）規(guī)劃建設大型煤電一體化低熱值煤電廠。三大煤電基地規(guī)劃新建低熱值煤發(fā)電項目29個、裝機2420萬千瓦。

1 低熱值燃煤電廠執(zhí)行的超低排放標準與現(xiàn)行的燃煤電廠污染物排放國家環(huán)保標準比較

2014年8月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中，提出新建燃煤火電機組排放煙塵濃度需執(zhí)行超低排放標準[3]。表1給出了我國現(xiàn)行的燃煤電廠煙塵排放國家標準和超低排放標準的比較。

從表1可以看出，煙塵超低排放標準限值與2011年頒布的火電廠污染物控制標準相比較而言，更為嚴格。2015年12月發(fā)改委等發(fā)布了《關于印發(fā)全面實施燃煤電廠超低排放和節(jié)能改造工作方案》的通知中明確要求全國有條件的新建燃煤發(fā)電機組達到超低排放水平，并加快現(xiàn)役燃煤發(fā)電機組超低排放改造步伐。可以看出，超清潔排放將是我國燃煤電站綠色火電的大方向，煤電進入超低排放階段。

2 燃煤電廠煙氣污染物煙塵治理常規(guī)工藝方案

目前，國內(nèi)燃煤電廠鍋爐尾部現(xiàn)有的常規(guī)煙氣治理島工藝流程一般是由脫硝、除塵器、濕法脫硫組成，煙氣從濕法脫硫后直接進入煙囪，如圖1所示。

目前電廠采取的除塵設施主要有靜電除塵器、布袋除塵器和電袋除塵器除塵。在采取上述的除塵措施后，煙氣中的污染物煙塵可以滿足現(xiàn)行的火電廠煙塵排放標準（GB13223-2011）的相關要求。但要滿足超低排放的標準要求還有一定的難度。

3 低熱值煤電廠實現(xiàn)煙塵超低排放的總體思路

對于山西省內(nèi)的低熱值煤電廠而言，其煤質硫份高、灰分高和熱值低等是山西省低熱值煤煤質的主要特點，在燃此種煤質的情況下，煙塵排放要想達到山西省政府提出的超低排放標準，若采用常規(guī)的燃煤火電污染物控制技術工藝方案，難度較大。

在進行低熱值煤發(fā)電環(huán)境影響評價過程中，經(jīng)過與建設單位、設計單位反復溝通、調(diào)研，同時借鑒發(fā)達國家先進的除塵技術，對污染防治措施經(jīng)過詳細的技術經(jīng)濟論證后，針對山西省的低熱值燃煤電廠為實現(xiàn)煙塵“超低排放”，最終提出采用“末端治理”和“協(xié)同控制”的技術工藝方案。

4 針對低熱值煤電廠污染物煙塵超低排放提出的工藝技術路線

（1）為滿足超低排放，前端采用干式除塵，同時在濕法脫硫尾部煙氣增加濕式電除塵器的末端治理的工藝方案：

組合方案1.靜電除塵器+濕法脫硫+濕式靜電除塵器

組合方案2.低低溫靜電除塵器+濕法脫硫+濕式靜電除塵器

組合方案3.電袋除塵器+濕法脫硫+濕式靜電除塵器

（2）采用低低溫靜電除塵或超凈電袋+高效除霧器的煙氣協(xié)同治理技術工藝方案：

組合方案1.低低溫靜電除塵器+濕法脫硫（配高效除霧器）

組合方案2.超凈電袋除塵器+濕法脫硫（配高效除霧器）

4.1 尾部煙氣增加濕式電除塵器的末端治理工藝方案

采用濕式電除塵技術可有效的避免因濕法脫硫產(chǎn)生的二次顆粒物污染、石膏雨、酸雨等現(xiàn)場，完成了對脫硫后煙氣的再處理，有效吸收煙氣夾帶的液滴中溶解的脫硫產(chǎn)物，避免液滴中溶解的脫硫產(chǎn)物在大氣中結晶析出造成二次顆粒物污染。

4.1.1 尾部增加濕式電除塵器特點

除塵效率不受粉塵比電阻影響，可有效捕集微細顆粒物（PM2.5粉塵、SO3酸霧、氣溶膠）、重金屬（Hg、As、Se、Pb、Cr）、有機污染物（多環(huán)芳烴、二惡英）等；可捕集濕法脫硫系統(tǒng)產(chǎn)生的污染物，消除石膏雨，緩解下游煙道、煙囪的腐蝕，節(jié)約防腐成本；可達到其它除塵設備難以達到的極低的煙塵排放限值（<5mg/m3），實現(xiàn)超低排放。

4.1.2 尾部增加濕式電除塵器的工藝流程

在濕式電除塵器中，水霧使粉塵凝并，并與粉塵在電場中一起荷電，一起被收集，收集到極板上的水霧形成水膜，水膜使極板清灰，保持極板潔凈。同時由于煙氣溫度降低及含濕量增高，粉塵比電阻大幅度下降，因此濕式電除塵器的工作狀態(tài)非常穩(wěn)定。

4.1.3 三種方案技術經(jīng)濟對比

表2給出了尾部增加濕式電除塵治理煙塵技術工藝方案對比結果。

綜述對比說明：a.當濕法脫硫性能達不到提出的煙塵洗滌除塵要求時，由濕式靜電除塵器控制最終煙塵排放濃度。b.為減輕脫硫塔與除霧器結垢與堵塞，對第一級干式除塵器也需要提出一定的要求，煙塵排放濃度小于20mg/m3。c.采用電袋除塵器+濕式靜電除塵器，由于第一級電袋除塵器效率高，第二級濕式靜電除塵器負擔減輕，需要的設計效率降低，有利于降低投資和運行成本。

4.1.4 燃煤電廠尾部增加濕式電除塵器的實際應用

山西XX電廠2臺300MW燃煤供熱機組，配套2臺1065t/h的煤粉鍋爐。2014年為滿足山西省超低排放要求進行改造，在原電袋復合除塵器的基礎上，在石灰石石膏濕法脫硫吸收塔后新建濕式靜電除塵器，2015年改造完成后1#和2#機組煙塵排放濃度分別小于5mg/m3[4]。

4.2 采用低低溫靜電除塵/超凈電袋除塵器+濕法脫硫（配高效除霧器）的煙塵協(xié)同治理技術工藝方案

4.2.1 采用低低溫靜電除塵/超凈電袋除塵器+濕法脫硫（配高效除霧器）的煙塵協(xié)同治理技術工藝特點

低低溫電除塵是在電除塵前增設熱回收器，降低除塵器入口溫度，主要利用了煙氣體積流量隨溫度降低而變小和煙塵比電阻隨溫度降低而下降的特性。目前低低溫電除塵回收的熱量主要有兩種用法，一種是MGGH，即在吸收塔后增加再加熱器，利用煙氣余熱抬升煙氣溫度，防止下游設備腐蝕，無煙氣泄露，可以基本消除白煙及石膏雨。另一種是低溫省煤器，即將回收的熱量用于加熱汽機房凝結水。兩種技術路線各有優(yōu)勢，MGGH具有很好的環(huán)保效果，而低溫省煤器則可以有效降低煤耗，提高經(jīng)濟性。

4.2.2 采用低低溫靜電除塵/超凈電袋除塵器+濕法脫硫（配高效除霧器）的煙塵協(xié)同治理技術工藝方案：

組合方案4：采用低低溫靜電除塵器+濕法脫硫（配高效除霧器）的煙氣治理工藝流程有以下兩種工藝布置方案：

（1）超低煙氣中煙塵治理工藝流程：由脫硝系統(tǒng)、低溫省煤器余熱利用裝置+低低溫電除塵器、濕法脫硫系統(tǒng)組成，煙氣經(jīng)高效除霧器后進入煙囪排放。

（2）超低煙氣中煙塵治理工藝流程：由脫硝、MGGH+低低溫電除塵器、濕法脫硫、高效除霧器、MGGH組成，煙氣由MGGH升溫后進入煙囪。

組合方案5：采用超凈電袋除塵器+濕法脫硫（配高效除霧器）的煙氣治理工藝流程如下：

4.2.3 采用低低溫靜電除塵/超凈電袋除塵器煙塵協(xié)同治理技術工藝對比

表3給出了采用低低溫靜電除塵/超凈電袋除塵器協(xié)同治理煙塵技術工藝方案。

上述比較結果表明：

綜述對比說明：采用低低溫靜電除塵器/超凈電袋除塵器治理煙塵除塵器出口煙塵濃度可以小于15mg/m3，濕法脫硫后配套高效除霧器可以將石膏漿液霧滴濃度控制到15mg/m3，采用協(xié)同處置煙塵可以達到最終煙塵排放濃度小于10mg/m3的要求。

4.2.4 采用低低溫電除塵器/超凈電袋除塵器（配高效除霧器）的電廠應用

華能陽邏電廠三期2臺60萬千瓦機組電除塵器采用龍凈環(huán)保的超凈電袋技術進行改造。2014年11月10日，6號爐除塵器經(jīng)168試運行后正式投運，經(jīng)監(jiān)測出口煙塵排放濃度僅為8.7mg/m3，濕法脫硫出口塵排放濃度約7.8mg/m3。

5 結論

（1）本文提出的“干式除塵器（靜電、低低溫靜電、電袋）+濕式電除塵器”和低低溫靜電除塵/超凈電袋除塵器（配套高效除霧器）兩種煙塵治理工藝技術方案，可以滿足相關《火電廠大氣污染物排放標準》（GB13223-2011）排放標準要求，同時也滿足山西省人民政府《推進全省燃煤發(fā)電機組煙氣超低排放的實施意見》中煙塵超低排放限值要求。

（2）針對低熱值燃煤電廠鍋爐污染物治理措施，“高效干式除塵器+濕法脫硫+濕式電除塵器”是典型的技術路線。濕式電除塵器在其中起到的作用，是對煙塵進入煙囪之前進行最后一道收塵把關，并解決濕法脫硫后煙氣中攜帶的石膏液滴問題。

（3）從發(fā)改委2014年9月份發(fā)布超低排放行動計劃以來，至今山西省低熱值煤火電項目大量上馬尚未建成，目前已完成超低排放改造燃低熱值煤電廠較少，且各種改造路線的實施效果還沒有得到持久的檢驗，問題也沒有充分的暴露，在隨后時期，電廠仍要持續(xù)關注領域內(nèi)的技術革新情況，關注各電廠相關技術應用的情況，吸取經(jīng)驗教訓，確保超低排放的效果。

（4）工程投產(chǎn)后應立即開展全面、系統(tǒng)的環(huán)保技術性能測試與評估工作，及時總結經(jīng)驗教訓，反饋設計。

【參考文獻】

[1]環(huán)境保護部，關于《山西省低熱值煤發(fā)電“十二五”專項規(guī)劃環(huán)境影響報告書》的審查意見，2014-09-28.

[2]山西省人民政府，關于低熱值煤發(fā)電項目環(huán)評審批的實施意見，2015-5-15.

[3]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，2014-08-08.

[4]山西省環(huán)境監(jiān)測中心站，山西XX公司1#機組廢氣污染源現(xiàn)狀監(jiān)測報告，2014-11；山西XX公司2#機組超低排放改造環(huán)保設施竣工驗收監(jiān)測報告，2015-9.

[責任編輯：湯靜]