湖北大型燃煤電廠煙氣污染物排放分析及對(duì)策研究

文_劉曉 葉海軍 武漢電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院動(dòng)力系

湖北燃煤機(jī)組大多建設(shè)在長(zhǎng)江及漢水流域，由于機(jī)組參數(shù)、燃煤來源、投產(chǎn)時(shí)間不同，超凈排放壓力大、改造成本高。目前國(guó)家能源集團(tuán)、華電集團(tuán)、中國(guó)華能集團(tuán)等電廠大都對(duì)環(huán)保設(shè)施進(jìn)行了升級(jí)改造，以適應(yīng)煙氣污染物的排放要求。因此，如何協(xié)調(diào)潔凈排放與經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)之間的關(guān)系也成了重要課題。本文從湖北燃煤電廠煙氣污染物排放情況入手，通過污染物排放問題分析，結(jié)合電廠實(shí)際特點(diǎn)，提出降低污染物排放的實(shí)施途徑，對(duì)燃煤電廠污染物控制有一定的參考意義。

1 湖北省燃煤電廠煙氣排放情況

目前，湖北省燃煤電廠總裝機(jī)容量已超過25000MW。其中漢水流域大型火力發(fā)電機(jī)組有國(guó)家能源集團(tuán)漢川發(fā)電有限責(zé)任公司、國(guó)家能源集團(tuán)荊門發(fā)電有限責(zé)任公司、華能荊門電廠、華電襄陽(yáng)電廠、華能應(yīng)城電廠等；長(zhǎng)江流域大型火力發(fā)電機(jī)組有國(guó)家能源集團(tuán)荊州發(fā)電有限責(zé)任公司、國(guó)家能源集團(tuán)青山發(fā)電有限責(zé)任公司、華電江陵電廠、華電西塞山電廠、華電黃石電廠、湖北能源鄂州電廠、華能陽(yáng)邏電廠、華潤(rùn)蒲圻電廠等，這些電廠和企業(yè)自備構(gòu)成了強(qiáng)大的湖北火力發(fā)電網(wǎng)絡(luò)。部分電廠煙氣排放基本情況如表1 所示。

表1 燃煤電廠煙氣排放情況（部分，2019年）

2 污染物排放問題分析

由各電廠煙氣排放情況可以看出，電廠都嚴(yán)格限制了污染物排放，但污染物年排放總量依然很高。分析原因，主要有以下幾個(gè)方面：

燃料含硫量高，火電廠SO2排放控制壓力大。湖北省煤炭資源比較貧乏，而且本省煤的含硫量較高，最高的干燥基硫分達(dá)9.26%，大部分干燥基硫分在3%～6%之間。湖北燃煤電廠所用燃煤主要是內(nèi)蒙古、河南、山西、陜西、四川等省原煤。除少數(shù)煤礦是低硫煤外，大部分都是中、高硫煤。

氮氧化物平均排放濃度和年排放總量偏高，與機(jī)組燃燒狀況和脫硝設(shè)施的有關(guān)。除塵設(shè)備老化升級(jí)改造不夠，同時(shí)電廠燃料運(yùn)輸環(huán)境存在污染。并且國(guó)家相應(yīng)環(huán)保激勵(lì)制度滯后，現(xiàn)階段國(guó)家對(duì)火電廠污染物排放主要為新建機(jī)組必須配套建設(shè)脫硫脫硝設(shè)備，否則無(wú)法完成環(huán)評(píng)也不能獲準(zhǔn)建設(shè)；老機(jī)組逐步關(guān)停300MW 以下凝氣機(jī)組，供熱機(jī)組必須完成脫硫脫硝改造；脫硫機(jī)組上網(wǎng)電價(jià)每度補(bǔ)貼0.01 元，脫硝機(jī)組上網(wǎng)電價(jià)每度補(bǔ)貼0.01元。但這些制度無(wú)法真正提高企業(yè)進(jìn)一步降低污染物排放的動(dòng)力，電廠煙氣污染物排放壓力很大且排放總量偏高。

3 對(duì)策

3.1 采用高效脫硫脫硝技術(shù)，嚴(yán)格控制排放

3.1.1 現(xiàn)有機(jī)組改造環(huán)保裝置、優(yōu)化環(huán)保系統(tǒng)

FGD 系統(tǒng)的優(yōu)化改造主要集中在脫硫塔改造和除霧器改造上。燃煤電廠脫硫塔大多采用逆向噴淋塔形式，影響噴淋塔吸收區(qū)除塵效率的因素主要包括塔內(nèi)流場(chǎng)、噴淋密度與液氣比、液滴霧化性等。目前，吸收區(qū)提效改造方法主要有增加噴淋層、改造原有噴淋層、增加合金托盤、增設(shè)或優(yōu)化導(dǎo)流板、更換噴嘴或增加噴嘴數(shù)量等。脫硫除塵一體化改造技術(shù)多為拆除原有除霧器，新增3 ～4 級(jí)除霧器，第一級(jí)除霧器采用管式除霧器，第二級(jí)到第四級(jí)除霧器采用屋脊式除霧器，可以保證出口霧滴濃度在30mg/Nm3以下，改造后系統(tǒng)簡(jiǎn)單，維護(hù)方便，運(yùn)行費(fèi)用與投資費(fèi)用與濕式電除塵器比均較低。脫硝技術(shù)要采用低氮燃燒＋SCR 煙氣脫硝或者低氮燃燒＋SNCR＋SCR 煙氣脫硝技術(shù)。優(yōu)化改造主要集中在燃燒器改造、SCR 容量增加以及滿足低負(fù)荷時(shí)SCR 系統(tǒng)能保證正常運(yùn)行等。

3.1.2 新建機(jī)組選擇適宜的技術(shù)路線實(shí)現(xiàn)超凈排放

目前，超凈排放歸納起來有不加濕式電除塵和加濕式電除塵兩類技術(shù)選擇，這兩類技術(shù)代表性的技術(shù)路線分別如路線一和路線二所示，新建電廠可根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行選擇。

技 術(shù) 路 線 一（排 放 執(zhí) 行 標(biāo) 準(zhǔn)：NOx＜50mg/Nm3，SO2＜35mg/Nm3，PM＜10mg/Nm3），見圖1。

圖1

技 術(shù) 路 線 二（排 放 執(zhí) 行 標(biāo) 準(zhǔn)：NOx＜50mg/Nm3，SO2＜35mg/Nm3，PM＜10mg/Nm3），見圖2。

圖2

3.2 采用燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)

將燃?xì)廨啓C(jī)循環(huán)與蒸汽循環(huán)串聯(lián)在一起，用燃?xì)廨啓C(jī)的排氣來產(chǎn)生蒸汽，再去驅(qū)動(dòng)汽輪機(jī)做功，這就是最常用的燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)。由于天然氣中基本沒有硫的存在，所以也就沒有硫的排放，是目前熱效率最高且環(huán)保的火力發(fā)電型式。

3.3 建立企業(yè)污染物達(dá)標(biāo)后分段獎(jiǎng)勵(lì)制度。

目前的單一激勵(lì)機(jī)制使企業(yè)能達(dá)到環(huán)保基本要求，但沒進(jìn)一步提高排放標(biāo)準(zhǔn)的動(dòng)力，企業(yè)就不會(huì)更新設(shè)備和技術(shù)來達(dá)到更少的污染物排放量。筆者認(rèn)為，如果采用分段獎(jiǎng)勵(lì)制度能提高企業(yè)主動(dòng)提高環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)。比如，按照超凈排放要求SO2、NOx排放標(biāo)準(zhǔn)分別為35mg/Nm3、50mg/Nm3時(shí)，執(zhí)行補(bǔ)貼標(biāo)準(zhǔn)0.01元/kWh 的補(bǔ)貼標(biāo)準(zhǔn)，在此基礎(chǔ)上如果排放濃度降低，補(bǔ)貼標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)一步提高，這樣就會(huì)提高企業(yè)主動(dòng)性。

4 結(jié)語(yǔ)

湖北大型燃煤電站大都采用了超凈排放標(biāo)準(zhǔn)，但煙氣污染物排放總量依然很大，現(xiàn)有電廠要改造脫硫脫硝除塵設(shè)施，并優(yōu)化運(yùn)行環(huán)保系統(tǒng)；新建電廠要根據(jù)實(shí)際情況選擇適宜的技術(shù)路線，利用新技術(shù)新工藝實(shí)現(xiàn)更低的排放濃度；同時(shí)，國(guó)家要出臺(tái)激勵(lì)措施，真正實(shí)現(xiàn)污染物濃度和總量的有效控制。