燃煤電廠超低排放應(yīng)用現(xiàn)狀及關(guān)鍵問題探究

朱福山

1 超低排放改造改造技術(shù)發(fā)展路線

傳統(tǒng)的燃煤電廠煙氣治理的主要措施是利用靜電除塵、煙氣脫硫脫硝等工藝去除煙氣中的煙塵、二氧化硫、氮氧化物等污染物，其工藝之間的連接性較差，缺乏協(xié)同去除污染物的能力。燃煤電廠作為一個整體，在環(huán)保設(shè)施設(shè)計時，需要多種污染物協(xié)同控制，把多種污染物減排作為共同目標(biāo)。所以，超低排放的技術(shù)問題不是一兩項技術(shù)就可以解決的，而是需要多項技術(shù)組合，各自發(fā)揮優(yōu)勢。近年來，我國自主創(chuàng)新了多項技術(shù)，包括濕式電除塵技術(shù)、低低溫電除塵、旋轉(zhuǎn)電極電除塵、超靜電袋復(fù)合電除塵等除塵技術(shù)得到快速發(fā)展和應(yīng)用。脫硫技術(shù)在傳統(tǒng)空塔提效技術(shù)的基礎(chǔ)上，又出現(xiàn)了雙pH值循環(huán)脫硫工藝、非空塔脫硫除塵一體化技術(shù)，并得到廣泛應(yīng)用。但同時也存在一些技術(shù)上的難題。例如對氮氧化物的控制，目前，最有效的控制技術(shù)途徑是低氮燃燒技術(shù)配上選擇性催化還原（SCR），不過這種技術(shù)在國內(nèi)應(yīng)用曾面臨很多問題；脫硝催化劑主要載體材料依賴進(jìn)口，而且脫硝催化劑對煤種極其敏感，同樣的催化劑在不同煙氣條件下性能會有較大差異，而我國煤種復(fù)雜，煙塵濃度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于國外，照搬國外技術(shù)極易造成催化劑塌陷中毒，出現(xiàn)“水土不服”問題。由于燃煤機(jī)組的運(yùn)行狀況和超低排放改造技術(shù)存在一定的差異性，發(fā)展路線各不相同，因此燃煤機(jī)組需要遵循改造技術(shù)路線的基本準(zhǔn)則，從多個層面綜合考量工藝設(shè)備的選型，工藝之間的銜接等，實現(xiàn)燃煤電廠的超低排放和節(jié)能減排的有機(jī)結(jié)合。

2 超低排放設(shè)備實施中存在的問題以及發(fā)展現(xiàn)狀

2.1 電除塵器提效改造

燃煤電廠普遍采用的除塵裝置為電除塵器、布袋除塵器及電袋復(fù)合除塵器，我國燃煤電廠普遍采用電除塵器，煙氣經(jīng)除塵脫硫后無法達(dá)到超低排放限值要求，需要對電除塵進(jìn)行改造，應(yīng)用低低溫電除塵技術(shù)、旋轉(zhuǎn)電極靜電除塵技術(shù)、濕式電除塵技術(shù)等對現(xiàn)有電除塵器進(jìn)行提效改造，達(dá)到超低排放標(biāo)準(zhǔn)要求。

2.1.1 低低溫電除塵器技術(shù)

低低溫電除塵技術(shù)是在電除塵器前增加煙氣換熱裝置，一般為低溫省煤器或熱媒體氣氣換熱裝置，將進(jìn)入電除塵器入口的煙氣溫度降至90℃左右，通過降低溫度使煙氣量降低、流速變緩、降低粉塵比電阻的方式提高電除塵器性能。低低溫電除塵器運(yùn)行過程時：①受煙氣溫度、灰流動性變差等因素影響，導(dǎo)致其設(shè)備出現(xiàn)腐蝕以及堵塞等問題，從而抑制了電除塵器提效改造效果的發(fā)揮，降低改造效果。②增設(shè)低溫省煤器后，電除塵器入口煙箱處位置的氣流分布狀況發(fā)生變化，導(dǎo)致其煙氣量的分配出現(xiàn)誤差，同時還會影響到其本體內(nèi)部局部沖刷問題。③由于除塵灰溫度降低，灰的流動速度也會隨之下降，容易出現(xiàn)灰斗堵灰的現(xiàn)象，導(dǎo)致干除灰輸送系統(tǒng)無法正常運(yùn)行。④空預(yù)器存在漏風(fēng)問題，由于不同類型低溫省煤器入口煙溫的差距較大，不能精準(zhǔn)實現(xiàn)對省煤器出口溫度的控制，會在一定程度上降低除塵效率，從而出現(xiàn)低溫省煤器滲漏等問題，使下游電除塵器遭到腐蝕。

2.1.2 旋轉(zhuǎn)電極靜電除塵技術(shù)

旋轉(zhuǎn)電極靜電除塵技術(shù)的除塵原理與常規(guī)除塵技術(shù)的不同之處在于清灰方式，常規(guī)電除塵技術(shù)采用振打或聲波的方式來清灰，旋轉(zhuǎn)電極靜電除塵技術(shù)則是采用可上下移動的收塵極板和非電場區(qū)旋轉(zhuǎn)的刷子來清灰。通常旋轉(zhuǎn)電級設(shè)備結(jié)構(gòu)具有多元化的特性，整體結(jié)構(gòu)相對繁雜，由于旋轉(zhuǎn)電極存在鋼刷磨損等問題，如果旋轉(zhuǎn)元件出現(xiàn)問題時無法及時進(jìn)行檢修，會極大地影響除塵器的除塵效率。

2.1.3 濕式電除塵技術(shù)

濕式電除塵技術(shù)是通過氣體電離、粉塵荷電、集塵、沖刷清灰四個步驟陳貴的方式，脫除脫硫塔后的飽和煙氣中的細(xì)顆粒物，同時有效脫除SO2、SO3酸霧、重金屬（Hg、As、Pb等）、有機(jī)污染物（多環(huán)芳烴、二噁英）以及除霧器后的脫硫石膏液滴等污染物，能夠?qū)崿F(xiàn)污染物協(xié)同去除。濕式電除塵器運(yùn)行過程中通常存在設(shè)備腐蝕以及脫硫水平衡的問題，現(xiàn)階段我國普遍采用的是金屬板式濕式電除塵器技術(shù)，工藝過程中會消耗一定數(shù)量的沖洗水，盡管采取了閉路循環(huán)的方式，但設(shè)備仍需定期排水，廢水重新回到脫硫系統(tǒng)當(dāng)中，導(dǎo)致脫硫系統(tǒng)超負(fù)荷運(yùn)行。濕式電除塵技術(shù)占地面積相對較小，對于新建機(jī)組不存在問題，但是對老機(jī)組進(jìn)行改造時，往往會受到場地的限制，因此濕式電除塵器的布置和選型是該項技術(shù)能否成功應(yīng)用的關(guān)鍵。

2.2 脫硫協(xié)調(diào)提效改造

我國燃煤電廠煙氣脫硫大多使用的為石灰石-石膏濕法脫硫工藝，對脫硫工藝的提效主要通過原有濕法脫硫工藝的改造，通過增加液氣比、增設(shè)氣液傳質(zhì)構(gòu)件、優(yōu)化噴淋層和噴嘴設(shè)置、優(yōu)化流場、增加漿池容積等。原塔無法提效改造時采用單塔雙循環(huán)、雙塔雙循環(huán)等技術(shù)。從目前脫硫超低排放改造的效果來看，主要問題為對原有脫硫系統(tǒng)相關(guān)設(shè)計參數(shù)和存在問題診斷不清帶來的設(shè)計偏差，導(dǎo)致實際運(yùn)行效果無法達(dá)到設(shè)計指標(biāo)。加上脫硫提效改造時未考慮對脫硫廢水處理系統(tǒng)同步進(jìn)行升級改造，進(jìn)而出現(xiàn)脫硫廢水處理系統(tǒng)無法長期連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行、廢水超標(biāo)排放等問題。

2.3 脫硝系統(tǒng)提效改造

燃煤電廠脫硝的主流工藝為低氮燃燒器+SCR選擇性催化還原或SNCR選擇性非催化還原技術(shù)，脫硝系統(tǒng)超低排放改造主要通過低氮燃燒器改造、SCR提效改造等技術(shù)路線。超低排放改造后，SCR脫硝裝置內(nèi)的流場均勻性及噴氨均勻性尤為重要，SCR脫硝裝置內(nèi)出現(xiàn)局部NOX質(zhì)量濃度過高/過低、局部流速過高/過低等情況時，會出現(xiàn)局部氨逃逸過高、催化劑局部堵塞、NOX排放達(dá)不到設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)等問題。另外，氨逃逸過高還會造成下游空氣預(yù)熱器堵塞，影響機(jī)組運(yùn)行安全性。

3 燃煤電廠超低排放技術(shù)發(fā)展趨勢

目前，我國追求燃煤電廠的超低排放改造主要是通過多污染物協(xié)同控制技術(shù)，達(dá)到超低排放標(biāo)準(zhǔn)要求。針對現(xiàn)有超低排放改造投資成本高、運(yùn)行維護(hù)費用高、穩(wěn)定性難以保證等問題，還需要繼續(xù)研究完善一體化協(xié)同脫除技術(shù)，如多級湍流高效脫除協(xié)同除塵一體化技術(shù)、單塔一體化技術(shù)等。在脫除主要污染物的同時，還應(yīng)該考慮為脫除其他污染物或提供條件。

4 結(jié)語

依據(jù)文章上述的內(nèi)容可以得知，探究燃煤電廠超低排放應(yīng)用的發(fā)展現(xiàn)狀尤為重要，在制定超低排放改造方案前，需摸清現(xiàn)有環(huán)保設(shè)施的運(yùn)行現(xiàn)狀，選擇合理的工藝技術(shù)，必要時采取“一廠一策”的方案，優(yōu)先選擇多種污染物的協(xié)同治理的技術(shù)路線。同時，燃煤電廠超低排放改造應(yīng)因地制宜、有序推進(jìn)，避免采用環(huán)境效益差、能源消耗高、二次污染多的超低排放改造技術(shù)，確保煙氣至污染物治理效果，實現(xiàn)燃煤電廠經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益的統(tǒng)一。