燃煤電廠超低排放環(huán)保改造技術(shù)路線與環(huán)境效益

尹麗麗（阜新市環(huán)境科學(xué)研究所 遼寧 阜新 123000）

1 燃煤電廠超低排放的提出

2014年9月12日，國(guó)家發(fā)改委、國(guó)家環(huán)保部、國(guó)家能源局聯(lián)合下發(fā)“關(guān)于印發(fā)《煤電節(jié)能減排升級(jí)與改造行動(dòng)計(jì)劃（2014年—2020年）》的通知”，在“行動(dòng)計(jì)劃”中明確要求，穩(wěn)步推進(jìn)東部地區(qū)現(xiàn)役30萬(wàn)kw及以上公用燃煤發(fā)電機(jī)組實(shí)施大氣污染物排放濃度基本達(dá)到燃?xì)廨啓C(jī)組排放限值的環(huán)保改造，即燃煤發(fā)電機(jī)組大氣污染物排放濃度在基準(zhǔn)氧含量6%條件下，煙塵、二氧化硫、氮氧化物排放濃度分別不高于10、35、50mg/m3。針對(duì)“行動(dòng)計(jì)劃”，國(guó)內(nèi)火力發(fā)電集團(tuán)提出了“超凈排放”、“近零排放”、“超低排放”、“綠色發(fā)電”等類似的口號(hào)。

2015年，環(huán)境保護(hù)部、國(guó)家發(fā)改委、國(guó)家能源局聯(lián)合發(fā)文“關(guān)于印發(fā)《全面實(shí)施燃煤電廠超低排放和節(jié)能改造工作方案》（環(huán)發(fā)〔2015〕164號(hào)）的通知”，該“工作方案”中進(jìn)一步明確“到2020年，全國(guó)所有具備改造條件的燃煤電廠力爭(zhēng)實(shí)現(xiàn)超低排放”。

2 超低排放的環(huán)保改造技術(shù)路線

超低排放主要是針對(duì)現(xiàn)有的脫硝、脫硫、除塵措施進(jìn)行改造，使排放的氮氧化物、二氧化硫、煙塵濃度降低。

2.1 脫硝改造

2.1.1 脫硝催化劑增加備用層

催化劑加層是簡(jiǎn)單有效的提高脫硝效率、降低NOX排放的方法，目前在各大電廠超低排放改造中廣泛使用。通過增加催化劑和噴氨量，可以進(jìn)一步增加煙氣中NOX和氨的反應(yīng)量，減少NOX排放。

2.1.2 低氮燃燒器改造

常規(guī)低氮燃燒器約75%的NOX是在燃盡風(fēng)區(qū)域產(chǎn)生的，低氮燃燒器是通過改造燃燒器，調(diào)整二次風(fēng)和燃盡風(fēng)的配比，增加燃盡風(fēng)的比例，大幅度減少燃盡風(fēng)區(qū)域產(chǎn)生的NOX，從而有效降低NOX排放。

2.2 脫硫改造

2.2.1 雙托盤技術(shù)

雙托盤脫硫系統(tǒng)是在原有單層托盤的基礎(chǔ)上新增一層合金托盤，從而起到脫硫增效的作用。雙托盤一般是用于原有單托盤吸收塔的升級(jí)改造，如果對(duì)沒有托盤的吸收塔改造雙托盤，則噴淋層甚至整個(gè)輔機(jī)系統(tǒng)可能都要重新設(shè)計(jì)，成本大幅提高。

2.2.2 脫硫除塵一體化技術(shù)

脫硫除塵一體化裝置是旋匯耦合裝置、高效節(jié)能噴淋裝置、管束式除塵裝置三套系統(tǒng)優(yōu)化結(jié)合的一體化設(shè)備，應(yīng)用于濕法脫硫塔二氧化硫去除。該技術(shù)可在一個(gè)吸收塔內(nèi)同時(shí)實(shí)現(xiàn)脫硫效率99%以上，除塵效率90%以上，滿足二氧化硫排放35mg/Nm3、煙塵5mg/Nm3的超凈排放要求。

2.3 除塵技術(shù)

2.3.1 電袋復(fù)合除塵

電袋復(fù)合式除塵器是結(jié)合靜電除塵和布袋除塵的特點(diǎn)，通過前級(jí)電場(chǎng)的預(yù)收塵、荷電作用和后級(jí)濾袋區(qū)過濾除塵的一種高效除塵器，它充分發(fā)揮電除塵器和布袋除塵器各自的除塵優(yōu)勢(shì)，以及兩者相結(jié)合產(chǎn)生新的性能優(yōu)點(diǎn)，彌補(bǔ)了電除塵器和布袋除塵器的除塵缺點(diǎn)。該復(fù)合型除塵器具有效率高，穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)，目前在國(guó)內(nèi)火力發(fā)電機(jī)組尤其是中小型機(jī)組應(yīng)用較多。

2.3.2 濕式電除塵

濕式電除塵器和與干式電除塵器的收塵原理相同，都是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。干式電收塵器主要處理含水很低的干氣體，濕式電除塵器主要處理含水較高乃至飽和的濕氣體。濕式電除塵器是一種用來處理含微量粉塵和微顆粒的新除塵設(shè)備，主要用來除去含濕氣體中的塵、酸霧、水滴、氣溶膠、臭味、PM2.5等有害物質(zhì)。

3 阜新地區(qū)電廠超低排放環(huán)保改造措施及環(huán)境效益

以阜新某電廠超低排放改造為例，2016年，該電廠對(duì)廠內(nèi)2350MW機(jī)組進(jìn)一步實(shí)施超低排放環(huán)保提標(biāo)改造，工程主要采用增加濕法脫硫噴淋層、增加高效除霧器、增加SCR催化劑層的方案，使2350MW機(jī)組鍋爐達(dá)到超低排放標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)排放濃度氮氧化物小于45mg/Nm3、二氧化硫小于35mg/Nm3、煙塵小于10mg/Nm3。

3.1 阜新某電廠超低排放環(huán)保改造方案

3.1.1 脫硝改造

增加一層催化劑層，在原有的兩層催化劑基礎(chǔ)上增加一層催化劑，使三層催化劑全部發(fā)揮脫硝作用。

3.1.2 脫硫改造

將現(xiàn)有的吸收塔加高，漿液液面高度由12.5m提高到17m，保持反應(yīng)區(qū)高度不變，同時(shí)增加一層噴淋層，將原有三層噴淋層噴嘴改為雙向噴嘴，增加合金脫硫增效托盤，增加高效除霧器，更換兩臺(tái)流量為8000m3/h的漿液循環(huán)泵，更換2臺(tái)流量為9000m3/h的氧化風(fēng)機(jī)。

3.1.3 除塵改造

現(xiàn)有電袋復(fù)合除塵器不需要改造。利用脫硫系統(tǒng)的噴淋及高效除霧器進(jìn)一步減少煙塵排放。該電廠在脫硫塔頂部（原除霧器位置）設(shè)置高效除霧器，可使出口煙塵含量小于10mg/Nm3。高效除霧器原理簡(jiǎn)述如下：該裝置利用凝聚、捕悉和湮滅的原理，在煙氣高速湍流、劇烈混合、旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的過程中，將煙氣中攜帶的霧滴和粉塵顆粒脫除。凝聚是指煙氣中夾雜的細(xì)小的液體顆粒相互之間碰撞而凝聚成較大的顆粒后沉降下來；捕悉是指細(xì)小的液體顆粒跟隨氣體與湍流器中的持液層充分接觸后，被液體捕悉實(shí)現(xiàn)分離；湮滅是指細(xì)小的液體顆粒與被拋灑至湍流器的表面時(shí)，形成附著液膜從而在煙氣中脫離出來；這三種運(yùn)動(dòng)過程同時(shí)將夾雜在液滴其中的塵除去。為保證除塵效果，裝置內(nèi)設(shè)置了二層導(dǎo)流葉片，強(qiáng)化了湍流效果，延長(zhǎng)了氣體停留時(shí)間，提高了除塵器對(duì)塵顆粒的分離效果。

3.2 改造后的環(huán)境效益

改造后主要大氣污染物為PM10、SO2和NOX，根據(jù)《環(huán)境影響評(píng)價(jià)技術(shù)導(dǎo)則—大氣環(huán)境》（HJ2.2-2008）中估算模式進(jìn)行環(huán)境影響預(yù)測(cè)。項(xiàng)目改造后，設(shè)計(jì)排放濃度氮氧化物小于45mg/Nm3、二氧化硫小于35mg/Nm3、煙塵小于10mg/Nm3。整體除塵效率由99.95%增加到99.98%以上，脫硫效率由95%增加到98.8%以上，SCR脫硝效率由60%增加到89%以上。

改造工程建成后，PM10、SO2、NO2最大小時(shí)地面濃度大幅度削減，其中PM10削減幅度為55.0%；SO2削減幅度為68.5%；NO2削減幅度為69.6%；由此可見，改造工程的實(shí)施導(dǎo)致的污染物最大落地濃度大幅度下降，項(xiàng)目的建設(shè)改善了阜新市部分地區(qū)環(huán)境空氣質(zhì)量，具有顯著的環(huán)境效益。

4 小結(jié)

燃煤電廠實(shí)施超低排放主要是針對(duì)脫硝、脫硫、除塵措施進(jìn)行改造，使排放的氮氧化物、二氧化硫、煙塵濃度降低。改造后可以減少環(huán)境空氣中PM10、SO2、NO2的排放，PM10、SO2、NO2最大小時(shí)地面濃度大幅度削減，項(xiàng)目的建設(shè)改善了當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境空氣質(zhì)量，環(huán)境正效益顯著。

〔1〕趙金龍，胡達(dá)清，單新宇，劉海蛟.燃煤電廠超低排放技術(shù)綜述.電力與能源，2015（5）：701-707.

〔2〕馬良，陳超.常規(guī)燃煤電廠超低排放技術(shù)路線分析.山西建筑，2014（10）218-219.

〔3〕史文崢，楊萌萌，張緒輝，李水清，姚強(qiáng).燃煤電廠超低排放技術(shù)路線與協(xié)同脫除.中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2016（16）4307-4316.