火電廠超低排放措施研究

崔濱 丁法效 張景濤（陽煤集團(tuán)淄博齊魯?shù)谝换视邢薰?，山東淄博255436）

火電廠超低排放措施研究

崔濱 丁法效 張景濤（陽煤集團(tuán)淄博齊魯?shù)谝换视邢薰荆綎|淄博255436）

主要研究火電廠超低排放措施，分析了火電廠超低排放技術(shù)組成和技術(shù)路線，在此基礎(chǔ)上，對(duì)火電廠超低排放措施進(jìn)行了研究。

火電廠；超低排放措施

火電廠以煤為燃料發(fā)電，煤炭燃燒會(huì)排放煙塵、二氧化硫、二氧化碳、氧化氮等多種污染物，造成嚴(yán)重的大氣環(huán)境污染，霧霾、酸雨等環(huán)境污染問題都和煤炭燃燒有關(guān)，為了減輕火電廠造成的環(huán)境污染，有必要對(duì)火電廠的超低排放措施進(jìn)行研究。

1 火電廠超低排放技術(shù)

1.1 技術(shù)組成

1.1.1 脫硫系統(tǒng)

我國火電廠脫硫技術(shù)基本依賴國外成熟技術(shù)進(jìn)口，常見技術(shù)方案有濕法、半干法、干法、可再生工藝等。石灰石-石膏濕法煙氣脫硫技術(shù)是現(xiàn)階段應(yīng)用比較廣泛，技術(shù)也比較成熟的一種脫硫技術(shù)，工藝原理也比較簡(jiǎn)單，使用石灰石脫硫，脫硫效率以及吸收劑利用率都比較高，能夠滿足大容量機(jī)組脫硫需求。并且使用到石灰石儲(chǔ)量豐富，價(jià)格便宜，副產(chǎn)品石膏也有一定的商業(yè)價(jià)值，近些年這種脫硫工藝不斷優(yōu)化改進(jìn)，運(yùn)行維護(hù)都更加方便，設(shè)備系統(tǒng)造價(jià)也更便宜。

1.1.2 脫硝系統(tǒng)

火電廠煤炭燃燒煙氣有熱力型、燃料型和快速型三種不同來源，其中熱力型是空氣中氮?dú)飧邷匮趸?，燃料型是煤炭中的含氮化合物燃燒氧化熱分解生成，快速型則來自空氣氮?dú)夂腿玖咸細(xì)潆x子團(tuán)的反應(yīng)，燃煤電廠的煙氣中氮系氧化物主要為燃料型，治理方法也以減少燃燒過程中氮氧化物的產(chǎn)生為主，常見處理方法有低氮燃燒、選擇性催化還原、選擇性非催化還原脫硝等。

1.1.3 除塵系統(tǒng)

煙氣中煙塵主要來自燃燒產(chǎn)生的灰分，現(xiàn)階段常用的除塵方式有電除塵、袋式除塵、電袋復(fù)合除塵等幾種，其中電除塵器使用高壓電場(chǎng)分離煙塵，塵粒和負(fù)離子結(jié)合帶負(fù)電，向陽極表面趨附，從而達(dá)到除塵目的，電袋符合除塵器則綜合利用電除塵器和除塵布袋，常規(guī)電除塵器下加裝袋式除塵器，脫除電除塵器不能捕集的煙塵。

1.2 技術(shù)路線

1.2.1 一般地區(qū)

一般地區(qū)一般可以選擇常規(guī)煙氣治理技術(shù)方案，低氮燃燒+SCR脫硝+電除塵器+石灰石-石膏濕法脫硫就能夠滿足排放標(biāo)準(zhǔn)要求，使用低氮燃燒技術(shù)+脫硝裝置，脫硝效率超過70%，三室五電場(chǎng)靜電除塵器除塵效率超過99%，石灰石-石膏濕法脫硫裝置脫硫。

1.2.2 重點(diǎn)地區(qū)

重點(diǎn)地區(qū)對(duì)脫硫脫硝效率要求更高，需要使用低溫電除塵器或旋轉(zhuǎn)電極除塵器等更高效率除塵器代替常規(guī)除塵，配合單塔雙循壞，托盤技術(shù)等脫硫技術(shù)和低氮燃燒與SCR脫硝技術(shù)，脫硝效率≥70%，脫硫效率≥99%。

1.2.3 超低排放

實(shí)現(xiàn)超低排放需要進(jìn)一步增強(qiáng)脫硫系統(tǒng)除塵能力，并擴(kuò)大脫硝系統(tǒng)接觸面積，常規(guī)2層催化劑+1層備用催化劑改為3層催化劑，除塵系統(tǒng)改為低溫三室五電場(chǎng)除塵器，脫硫系統(tǒng)可以選擇單塔雙循環(huán)濕法處理工藝。

2 火電廠超低排放措施

2.1 氮氧化物控制

鍋爐爐膛溫度和空氣過量對(duì)氮氧化物排放量有直接影響，爐內(nèi)進(jìn)入空氣越多，燃燒溫度越高，氮氧化物生成量就越多。低氮燃燒技術(shù)是一種可以減少氮氧化物排放的燃燒技術(shù)，減少過量空氣，控制燃燒溫度，減少爐內(nèi)氮氧化物的生成。現(xiàn)階段國內(nèi)大型火電廠的粉煤鍋爐都應(yīng)用了低氮燃燒技術(shù)。低氮燃燒技術(shù)使用了高級(jí)復(fù)合空氣分級(jí)鍋爐，優(yōu)化燃燒系統(tǒng)設(shè)計(jì)，采用了特殊結(jié)構(gòu)燃燒器，調(diào)整了燃燒器的風(fēng)煤比例，有效降低了活氧濃度和著火區(qū)溫度，將鍋爐出口氮氧化物濃度控制在250mg/m3以下。低氮燃燒技術(shù)可以和SCR脫硝裝置同步安裝，SCR脫硝工藝是一種成熟并且應(yīng)用廣泛的脫硝技術(shù)，采用上3層預(yù)留一層的催化劑布置方案，可以保證脫硝效率在85%以上，進(jìn)一步將氮氧化物濃度降到37.5mg/m3以下。另外，燃煤揮發(fā)組分越多，氮氧化物產(chǎn)生濃度越低，因此可以選擇使用高揮發(fā)份煤，從而將氮氧化物水平下降到更低水平。

2.2 單塔雙循環(huán)技術(shù)

單塔雙循環(huán)技術(shù)可以處理含硫量極高或者脫硫效率要求極高的電廠煙氣，該技術(shù)的石灰石利用效率更高，反應(yīng)在最佳pH值條件下進(jìn)行，運(yùn)行效率高，負(fù)荷變化適應(yīng)能力更強(qiáng)，副產(chǎn)品石膏品位也更高，能耗相對(duì)較低，雙回路循環(huán)塔將噴淋空塔的二氧化硫吸收過程細(xì)化為了兩個(gè)過程，設(shè)置了對(duì)應(yīng)的二級(jí)氧化串聯(lián)池，分別獨(dú)立配備循環(huán)漿池和噴淋層，并根據(jù)循環(huán)階段的不同調(diào)整參數(shù)與功能。首先第一階段，進(jìn)行預(yù)吸收處理，脫除粉塵、鹽酸、氟酸和部分二氧化硫，石灰石相對(duì)過量，第二階段則吸收大部分二氧化硫，碳酸鈣與二氧化硫反應(yīng)，從上環(huán)循環(huán)泵將石灰石漿液打入吸收塔，吸收二氧化硫之后從塔內(nèi)集液斗回收送入加料罐，吸収段加料罐內(nèi)漿液自動(dòng)流入吸收塔下部反應(yīng)漿池，從下環(huán)循環(huán)泵送入吸收塔預(yù)吸收處理煙氣，并送入反應(yīng)漿池參與循環(huán)。漿液根據(jù)性質(zhì)不同分開，滿足了吸收、氧化、結(jié)晶不同階段提出的不同的漿液性質(zhì)需求，對(duì)控制工藝反應(yīng)過程進(jìn)行精細(xì)控制。

2.3 托盤塔/串聯(lián)塔

托盤塔技術(shù)是噴淋空塔技術(shù)的改進(jìn)型，在吸收塔漿液噴嘴下設(shè)置雙層塔板，塔板上開孔，吸收劑漿液于塔板頂上形成了漿液層，煙氣從吸收塔底部進(jìn)入，氣液兩相逆向接觸，煙氣被托盤分散為多股小氣流，在吸收塔截面上均勻分布，氣流從液層中鼓出氣泡，形成湍流和氣液接觸面，液體從孔內(nèi)落下，由煙氣托住液層，控制其高度。托盤塔技術(shù)液氣比更低，吸收塔脫硫效率更高，并且系統(tǒng)可操作性好，處理能力強(qiáng)，不會(huì)出現(xiàn)塔內(nèi)表面、托盤結(jié)垢問題，托盤也可以作為噴嘴維修的平臺(tái)，但是這項(xiàng)技術(shù)的煙氣阻力偏大，對(duì)抗腐蝕性能要求比較高，結(jié)構(gòu)也比較復(fù)雜。串聯(lián)塔技術(shù)是將兩個(gè)吸收塔串聯(lián)起來進(jìn)一步提高脫硫效率的處理工藝，最終脫硫效率高達(dá)98%以上。一般來說相同類型吸收塔都可以串聯(lián)使用，但是實(shí)際應(yīng)用中要綜合考慮成本、效率、設(shè)計(jì)、供貨、運(yùn)行和備件等多方面問題，大部分串聯(lián)吸收塔都是相同類型塔，而且多為結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單的噴淋空塔，也有一些項(xiàng)目改造會(huì)充分利用原有吸收塔，并新建一座其他類型吸收塔，導(dǎo)致兩個(gè)吸收塔形式不同。

2.4 煙塵控制

低低溫?zé)煔馓幚砑夹g(shù)在鍋爐空預(yù)器后設(shè)置熱媒水熱量回收系統(tǒng)，除塵器入口溫度將從130℃以上下降至90℃，進(jìn)一步增強(qiáng)常規(guī)電除塵效果。該技術(shù)的核心是熱媒水熱量回收系統(tǒng)，可以回收煙氣熱量，同時(shí)降低煙氣溫度，改善電除塵工作環(huán)境。煙氣溫度的降低導(dǎo)致煙氣飛灰比電阻減小，有效避免了反電暈現(xiàn)象，130℃以上的煙塵電阻值很高，電除塵容易出現(xiàn)低電壓情況，大電流反電暈，影響除塵效率，煙氣溫度下降到90℃以下，煙塵比將減小2個(gè)數(shù)量級(jí)，從而有效提高了電除塵器的工作效率。煙氣溫度的降低也減少了煙氣量，電除塵器煙氣通過速率更低，停留時(shí)間延長，除塵效果更徹底。

3 結(jié)語

超低排放路線設(shè)計(jì)落實(shí)過程中要注意保證裝置主要目標(biāo)污染物脫除效率的同時(shí)，協(xié)同脫除其他污染物，或者創(chuàng)造下游裝置污染物脫除的有利條件，綜合考察技術(shù)的穩(wěn)定性、可靠性、可行性、成本、運(yùn)行維護(hù)、協(xié)同作用，優(yōu)化技術(shù)組合方案，超低排放和低成本兼顧。

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