火力發(fā)電廠超低排放實(shí)證分析與論證

文_韓濤 呼和浩特市生態(tài)環(huán)境監(jiān)控中心

火力發(fā)電廠超低排放的概念最早在2011年被提出，2013年我國(guó)的第一個(gè)火力發(fā)電廠超低排放項(xiàng)目正式落地建設(shè)。在2015年的政府工作報(bào)告中，正式提出了要在2020年前，完成對(duì)全部火力發(fā)電廠的超低排放和節(jié)能改造。火力發(fā)電廠超低排放的核心內(nèi)容是降低火力發(fā)電廠的主要污染排放物，煙塵、二氧化硫、三氧化硫、氮氧化物和汞及其化合物?；鹆Πl(fā)電廠消耗了全國(guó)一半左右的煤炭量，將超低排放技術(shù)在火力發(fā)電廠中推廣、應(yīng)用，能降低排放濃度，減少火電廠煤耗，實(shí)現(xiàn)煤炭的清潔利用，保障我國(guó)的能源安全。

1 火力發(fā)電廠超低排放的關(guān)鍵技術(shù)介紹

火力發(fā)電廠超低排放的關(guān)鍵技術(shù)是針對(duì)火力發(fā)電廠的主要污染物，進(jìn)行多污染物高效協(xié)同脫除的改造，使其在不同的工況和復(fù)雜的煤質(zhì)條件下，讓火力發(fā)電廠的排放物更加清潔。

1.1 火力發(fā)電廠煙塵的超低排放技術(shù)

根據(jù)燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組污染物排放的限值， 火力發(fā)電廠經(jīng)過超低排放系統(tǒng)建造后，其煙塵的排放濃度不超過5mg/m3，這比國(guó)家針對(duì)燃煤鍋爐的標(biāo)準(zhǔn)降低了75%。目前火力發(fā)電廠煙塵的超低排放方法主要有低低溫電除塵、濕式電除塵、高頻電源技術(shù)等。低低溫電除塵技術(shù)的工作原理為通過增加煙氣冷卻器，降低電除塵入口處的煙氣溫度，使火電廠煙氣中的大部分三氧化硫在煙氣冷卻器中冷凝成硫酸霧，粘附在燃燒粉塵表面，降低粉塵電阻，避免反電暈現(xiàn)象發(fā)生；同時(shí)，煙氣溫度的降低使煙氣流量減小并有效提高電場(chǎng)運(yùn)行時(shí)的擊穿電壓，從而大幅提高除塵效率，在此過程中去除大部分三氧化硫。濕式電除塵依靠高壓電暈放電使得粉塵荷電，荷電后的粉塵在電場(chǎng)力的作用下到達(dá)集塵板管。高頻電源技術(shù)是交流電-直流電-交流電-直流電的變換,最終輸出高壓直流電源給電除塵器電場(chǎng)，從而達(dá)到除塵的目的。

1.2 火力發(fā)電廠二氧化硫的超低排放技術(shù)

火力發(fā)電廠經(jīng)過超低排放系統(tǒng)建造后，其二氧化硫的排放濃度控制在35mg/m3以下，這比國(guó)家針對(duì)燃煤鍋爐的標(biāo)準(zhǔn)降低了30%。為了提升火電廠的脫硫效率，針對(duì)濕法脫硫裝置，采用分區(qū)控制、增加均流提效板、提高液氣比、脫硫增效環(huán)等技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)。

1.3 火力發(fā)電廠三氧化硫的超低排放技術(shù)

火力發(fā)電廠經(jīng)過超低排放系統(tǒng)建造后，其三氧化硫的排放濃度控制在5mg/m3以下，其超低排放采用的技術(shù)基本與煙塵重合，除降塵的高頻電源技術(shù)不能使用外，其余均可使用。所以火電廠的三氧化硫超低排放設(shè)計(jì)和改造一般與煙塵超低排放統(tǒng)一建造。

1.4 火力發(fā)電廠氮氧化物的超低排放技術(shù)

火力發(fā)電廠經(jīng)過超低排放系統(tǒng)建造后，氮氧化物的排放濃度控制在50mg/m3以下，這比國(guó)家針對(duì)燃煤鍋爐的標(biāo)準(zhǔn)降低了50%。為了提升火電廠的脫硝效率，針對(duì)濕法脫硫裝置，為燃煤鍋爐更換低氮燃燒器、SCR脫硝裝置增設(shè)新型催化劑等技術(shù)。

1.5 火力發(fā)電廠汞及其化合物的超低排放技術(shù)

火力發(fā)電廠汞及其化合物主要通過SCR改性催化劑技術(shù)，讓排放物中汞氧化率提升至50%及以上，通過吸收塔的吸附，最終排放濃度控制再3μg/m3以下。

2 實(shí)證研究分析與論證

2.1 項(xiàng)目概況

以我國(guó)目前較多的600MW火力發(fā)電機(jī)組為例，選取了3個(gè)火力發(fā)電廠項(xiàng)目進(jìn)行分析，3個(gè)火力發(fā)電廠的地理位置分別位于浙江、安徽和寧夏。由于均為2×600MW火力發(fā)電機(jī)組，機(jī)組的建成年代接近，超低排放改造項(xiàng)目的投資總額基本相同，可以有效論證進(jìn)行超低排放改造后，火力發(fā)電廠污染物排放減少率。在進(jìn)行超低排放改造前，這三個(gè)火電廠的煙氣脫硫裝置均采用氨法脫硫，煙氣脫硫率高于97%。采用低氮燃燒器，鍋爐的SCR反應(yīng)器共用一套液氨氣化系統(tǒng)來控制火電廠的氮氧化物，脫硝效率略高于80%。靜電除塵袋裝置被用于煙氣的除塵，除塵率已高達(dá)99.9%。兩臺(tái)機(jī)組共用一個(gè)煙囪進(jìn)行煙氣的排放。經(jīng)過超低排放的改造后，升級(jí)了原有的設(shè)備，在煙氣脫硫裝置方面，為每臺(tái)機(jī)組增加了線電除霧器，氧化槽和加氨槽各一個(gè)，一級(jí)循環(huán)和三級(jí)循環(huán)泵各一臺(tái)，增加這些設(shè)備后，脫硫效率增長(zhǎng)2%以上。在氮氧化物控制方面，SCR脫硝裝置內(nèi)部增加一層新型催化劑，變?yōu)槿龑哟呋瘎?，增加聲波和蒸汽吹灰器各兩臺(tái)，改造后脫硝率提升10%左右。

2.2 火力發(fā)電廠燃煤鍋爐煙氣處理工藝流程

火力發(fā)電廠煤炭燃燒后，通過省煤器位置引出燃燒產(chǎn)生的煙氣，進(jìn)入到超低排放系統(tǒng)中的SCR脫硝反應(yīng)器中，對(duì)氮氧化物進(jìn)行處理和吸收，再進(jìn)入到濕式電除塵器中，對(duì)三氧化硫和煙塵進(jìn)行處理，最后進(jìn)入煙氣脫硫塔實(shí)現(xiàn)二氧化硫排放濃度的縮減，最后經(jīng)過凈化、達(dá)到燃?xì)鈾C(jī)組排放水平的煙氣通過火電廠的煙囪排入大氣中。

2.3 火力發(fā)電廠超低排放改造后排放物監(jiān)測(cè)情況

本文對(duì)3個(gè)火力發(fā)電廠超低排放后，主要的排放物指標(biāo)進(jìn)行了跟蹤監(jiān)測(cè)，得到如表1結(jié)果。

表1 超低排放改造前后廢氣監(jiān)測(cè)情況對(duì)比

3 改造流程與經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)

根據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，火力發(fā)電廠燃煤鍋爐每年工作時(shí)間為7500～8000h， 經(jīng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)計(jì)算，3個(gè)火力發(fā)電廠主要污染物煙塵、二氧化硫、氮氧化物排放量約為800t/a、1500t/a、300t/a；依據(jù)我國(guó)排污費(fèi)征收標(biāo)準(zhǔn)粗略計(jì)算，進(jìn)行火電廠超低排放改造后，每年每個(gè)火電廠可節(jié)省排污費(fèi)超過一千萬元，更重要的是大大降低了火力發(fā)電廠的污染物排放總量。

4 結(jié)語

火力發(fā)電廠進(jìn)行超低排放改造，不僅能減少污染物的排放，還能為企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的提升貢獻(xiàn)自己的力量。相信通過不斷的探索和研究，火力發(fā)電廠超低排放工作在未來一段時(shí)間還將取得更多的突破。