電站燃煤鍋爐煙氣污染物超低排放探討

韋斌

摘 要：隨著我國社會經(jīng)濟(jì)水平的不斷提升，電力行業(yè)也得到了廣闊發(fā)展空間，但燃煤鍋爐煙氣污染物的不斷增多給我國環(huán)境帶來嚴(yán)重負(fù)擔(dān)，本文將從煙氣污染物超低排放的實際意義出發(fā)，分析其中低二氧化氮燃燒、排放煙氣冷卻、低低溫除塵、脫硫、脫硝等技術(shù)要點，為電力行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供技術(shù)支撐。

關(guān)鍵詞：燃煤鍋爐；煙氣污染物；超低排放

引言：人們對電力的需求量逐年遞增，我國電站燃煤鍋爐煙氣污染物的排放量也在逐年增長，目前已經(jīng)成為大氣污染主要原因之一。針對電站中大量燃煤鍋爐煙氣污染物的現(xiàn)狀，使得煙氣污染物治理措施與技術(shù)手段也應(yīng)運而出，很大程度上可實現(xiàn)超低排放的目標(biāo)，因此對相應(yīng)技術(shù)展開研究具有一定的現(xiàn)實意義。

一、燃煤鍋爐煙氣污染物超低排放現(xiàn)狀

目前我國正在投入使用的燃煤鍋爐數(shù)目較大，已經(jīng)成為我國大氣污染的主要因素，并且其主要集中分布在人口密度較高的居民區(qū)以及工業(yè)區(qū)，對當(dāng)?shù)匾约爸苓叚h(huán)境質(zhì)量造成嚴(yán)重影響。在國務(wù)院辦公廳出臺《煤電節(jié)能減排改造計劃》后，我國所有大型煤電企業(yè)都對《火電工廠大氣污染排放標(biāo)準(zhǔn)》進(jìn)行了積極落實，并嚴(yán)格按照規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)排放，不斷對煤電企業(yè)大氣污染物進(jìn)行控制。按照相應(yīng)要求，國內(nèi)部分新型電廠已經(jīng)逐漸達(dá)到超低排放要求，并向超凈排放標(biāo)準(zhǔn)前進(jìn)。

數(shù)據(jù)表明，2012年開始燃煤鍋爐持續(xù)排放煙塵已經(jīng)達(dá)到420萬噸、二氧化氮200萬噸、二氧化硫570萬噸，占據(jù)我國總排放量的32%、15%以及26%，也正是霧霾天氣出現(xiàn)的主要原因。為了有效改善我國空氣質(zhì)量，優(yōu)化燃煤鍋爐煙氣污染物總排放量，修訂后的《燃煤鍋爐煙氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》中大量降低了煙塵、二氧化硫、二氧化氮等污染物的排放規(guī)定限值，并第一次提出Hg與其化合物要達(dá)到低于0.05mg/m3的排放要求。這也表明了我國政府部門已經(jīng)明確意識到Hg排放后會對于我國岌岌可危的環(huán)境現(xiàn)狀造成更嚴(yán)重的傷害。除此之外，新修訂的國家標(biāo)準(zhǔn)還取消了以前按功能區(qū)劃分多種限值的規(guī)定，因此對可實現(xiàn)超低排放的技術(shù)要點進(jìn)行分析十分重要。

二、電站燃煤鍋爐煙氣污染物超低排放技術(shù)要點

（一）低二氧化氮燃燒要點

在傳統(tǒng)燃煤鍋爐的煙氣治理技術(shù)規(guī)劃中，并沒有對二氧化氮進(jìn)行脫除的相關(guān)內(nèi)容。大部分設(shè)備都無法做到二氧化氮的協(xié)同脫除。而目前燃煤機(jī)組所應(yīng)用的脫硝技術(shù)也正是低二氧化氮燃燒器，其中煙氣脫硝主要方法為催化還原法、原則性非催化還原法等等，上述方法雖然方便簡單，但是對于二氧化氮的脫除效果并不理想。

低二氧化氮燃燒技術(shù)的應(yīng)用原理是通過對一二次風(fēng)在空氣進(jìn)行分級燃燒過程中進(jìn)行調(diào)整，利用煙氣再循環(huán)有效降低燃燒時二氧化氮的最初排放濃度。利用合理的擾動機(jī)制推進(jìn)顆粒燃燒速率，從而降低氣體中不完全燃燒帶來的損失。在城市供熱煤燃燒中，除了對其揮發(fā)成分、灰分、發(fā)熱值、硫分等進(jìn)行調(diào)整外，還需要對其中氮含量進(jìn)行嚴(yán)格把控，從而減少鍋爐中二氧化氮的排放濃度，并降低煙氣中脫除二氧化氮的使用成本[1]。

（二）排放煙氣冷卻技術(shù)

煙氣冷卻設(shè)備，主要使用效果是保證冷卻系統(tǒng)只在低腐蝕速率的情況下，利用加熱燃燒所需要的空氣或物質(zhì)，將排放延期的溫度降低至酸露點附近，通?？纱_定為90℃，對提升鍋爐效率與PM/Hg /SO3脫除效率均有很大幫助。隨著煙氣溫度降低時，其體積也在減小，在整個過程中，煙氣中含有的PM/Hg /SO3通過低低溫除塵器時會達(dá)到吸附凝結(jié)效果，在經(jīng)過低低溫靜電除塵達(dá)到脫除目標(biāo)。國外實驗數(shù)據(jù)表明，如果將煙氣降到90℃，則SO的凝結(jié)與吸附率就可以達(dá)到96%以上，Hg則可以達(dá)到70%以上。同時還可以降低排煙的溫度，從而提高鍋爐效率，節(jié)約燃料。

煙氣冷卻設(shè)備也可以是空氣預(yù)熱器或者省煤器，空氣預(yù)熱器在充當(dāng)煙氣冷卻系統(tǒng)時，可以很好地降低排煙速率，在提升低低溫除塵器工作效率與鍋爐使用效率的基礎(chǔ)上，使空氣達(dá)到更佳溫度，改變?nèi)紵龡l件以及燃燒過程，減少燃燒時的不完全損失，提高鍋爐效率。而省煤器充當(dāng)煙氣冷卻器的時候，可以利用其尾部煙氣加高除氧器的進(jìn)口水溫，降低除氧器蒸汽使用量，同樣可以達(dá)到節(jié)約燃料的目標(biāo)。為避免省煤器或者空氣預(yù)熱器出現(xiàn)情況嚴(yán)重的露點腐蝕，首先，需要嚴(yán)格把控?fù)Q熱工質(zhì)現(xiàn)有溫度從而保證換熱管金屬溫度可達(dá)到 70 ℃以上，確保換熱管束中只出現(xiàn)規(guī)定腐蝕速率內(nèi)的露點腐蝕。另外，在改造設(shè)計時，選取抗硫酸露點腐蝕的鋼材質(zhì)能有效防止露點腐蝕。當(dāng)煙氣深度冷卻機(jī)器為空氣預(yù)熱器的時候，可以空氣預(yù)熱器之前安裝暖風(fēng)機(jī)或者熱風(fēng)再循環(huán)系統(tǒng)，利用逆流換熱來控制進(jìn)入空氣溫度。

（三）低低溫除塵技術(shù)

當(dāng)前大部分鍋爐均是利用普通電除塵器或是布袋除塵器，常規(guī)店除塵器雖然可以通過加大電常數(shù)提升除塵小女，但其技術(shù)特點需要大量投資支持，耗能較大，所占空間大，針對于空間有限的機(jī)組難以完成改裝擴(kuò)容，而且常規(guī)電除塵器還存在反電暈情況、振打所引發(fā)的二次揚塵等問題，而布袋除塵器則有著使用溫度窗口狹窄、對煙氣溫度要求不能過高也不能低于120°，而120°的標(biāo)準(zhǔn)是相對難以達(dá)到的標(biāo)準(zhǔn)，而且布袋除塵器本身具有使用阻力過大、操作運行費用高昂、濾袋使用時間較短、更換布袋成本較高以及廢料回收效率低等缺點，在未來電站燃煤鍋爐煙氣污染物治理中很難得到廣泛應(yīng)用。

而低低溫除塵器的開發(fā)，很好的彌補了上述兩種除塵技術(shù)的不足，低低溫除塵器功能可以實現(xiàn)高效脫出煙塵的目的，并對 SO3、汞和PM同時進(jìn)行協(xié)同脫出。在高灰區(qū)域內(nèi)，煙氣里的SO3會在降溫過程中自行凝結(jié)并被灰塵吸附，最終和灰塵中的堿性物質(zhì)中和，從根本上改變粉塵性質(zhì)，減少煙塵中的比電阻，改善了反暈電現(xiàn)象，提升了除塵效率，而且可以將吸附在灰塵中的SO3、汞一并脫除。和常規(guī)電除塵器比較，在使用同類電源并達(dá)到相同除塵效率的情況下，低低溫除塵器所節(jié)省的電耗可達(dá)到四分之一以上。

（四）脫硫脫硝技術(shù)要點

脫硫脫硝除塵一體化塔是目前應(yīng)用效果消耗，節(jié)能效率最高的一體化設(shè)備。其主要功能是完成對于硫、硝的協(xié)同消除。從而達(dá)到超低排放的目的，硫和硝的脫除效率能夠直接利用改變反應(yīng)物料使用量來進(jìn)行提高，而且還可以實現(xiàn)附加產(chǎn)物的無污染高利用。脫硫脫硝除塵一體化塔中脫硫工作效率可達(dá)到98%以上，而脫硝效率也能夠達(dá)到85%以上，最終達(dá)到相關(guān)排放標(biāo)準(zhǔn)要求，實現(xiàn)超低排放的目標(biāo)。

脫硫脫硝除塵一體化塔整體系統(tǒng)操作簡單，結(jié)構(gòu)組成嚴(yán)密緊湊，投資成本較低，使用維護(hù)起來較為便捷，脫除效率可隨著具體要求進(jìn)行調(diào)整，有很強(qiáng)的靈活性。并且脫除后的產(chǎn)物不會造成任何污染，實現(xiàn)高效利用目標(biāo)。在滿足新時期下排放標(biāo)準(zhǔn)要求的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步實現(xiàn)系統(tǒng)完整經(jīng)濟(jì)性能的最佳運行，能夠廣泛應(yīng)用的多個行業(yè)當(dāng)中，不僅帶來了較好的經(jīng)濟(jì)效益與社會效益，還能有效改善嚴(yán)峻的環(huán)境情況，抑制空氣環(huán)境的惡性發(fā)展[2]。

結(jié)論：綜上所述，想要達(dá)到燃煤鍋爐煙氣污染物超低排放的目的，就需要根據(jù)大量鍋爐節(jié)能減排經(jīng)驗與實際改造教訓(xùn)制定出一系列治理技術(shù)路線，并對現(xiàn)有治理技術(shù)與設(shè)備進(jìn)行不斷優(yōu)化，有效改善我國大氣環(huán)境，進(jìn)一步推進(jìn)社會主義的可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]韓濤，潘衛(wèi)國，王文歡，王飛.電站燃煤鍋爐煙氣污染物超低排放[J].應(yīng)用能源技術(shù)，2016（01）：14-18.

[2]趙欽新，楊文君，孫一睿，等.燃煤工業(yè)鍋爐污染物協(xié)同治理關(guān)鍵技術(shù)[J].工業(yè)鍋爐，2015（06）：1-9.