燃煤電廠超低排放技術(shù)方案應(yīng)用研究

(國家能源集團(tuán)樂東發(fā)電有限公司 海南 樂東 572539)

引言

我國當(dāng)前資源情況主要呈現(xiàn)為富煤、貧油、少氣的特點(diǎn)，燃煤發(fā)電一直處于電力生產(chǎn)的主體地位。但傳統(tǒng)能源利用方式存在弊端，能源利用率不高，燃煤電廠的污染物排放得不到重視，這對當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境產(chǎn)生了不良影響。關(guān)于燃?xì)廨啓C(jī)組的排放要求如下，在含氧量6%的條件下煙塵、氮氧化物以及二氧化硫的排放濃度不能超過5/50/34mg/m3。

一、燃煤電廠的設(shè)備概況

為響應(yīng)國家“加強(qiáng)生態(tài)文明建設(shè)，促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展”的政策號召，各個(gè)能源集團(tuán)應(yīng)當(dāng)引用先進(jìn)的燃煤設(shè)備。其中包括以下幾種：

第一，脫硝設(shè)備。燃煤電廠的脫硝技術(shù)應(yīng)當(dāng)與超低排放的發(fā)展目標(biāo)相貼合，因此，可以使用SCR的脫硝方法，運(yùn)用“2+1”的方法控制脫硝層數(shù)，經(jīng)研究，使用此方法可以提高脫硝的實(shí)際效率，并達(dá)到82.5%的良好效果。同時(shí)，脫硝系統(tǒng)不具備煙氣旁路系統(tǒng)，使用純氨作為吸收劑，并在省煤設(shè)備與空預(yù)設(shè)備之間的高溫區(qū)域布置反應(yīng)器，在硬件條件方面，設(shè)備的使用時(shí)間可達(dá)一年6530h，使用率高達(dá)97.6%，設(shè)備壽命可達(dá)30年。

第二，袋式除塵設(shè)備。燃煤電廠使用的除塵設(shè)備需要布置在室外，其長期處于露天狀態(tài)，在廠房的頂部配備了擁有遮雨能力的脈沖除塵器。每臺煤爐對應(yīng)1臺除塵器，每臺除塵器都擁有4個(gè)進(jìn)煙口與4個(gè)出煙口，除塵設(shè)備的工作效率可達(dá)99.8%，除塵設(shè)備出煙口的塵煙濃度高于21mg/m3,本體受到的阻力處于1100Pa～1500Pa之間，使用壽命可達(dá)30年，脈沖部件可使用的總次數(shù)為150萬次。

第三，濕式電除塵設(shè)備。燃煤電廠在脫硫區(qū)域與煙囪的中間區(qū)域配備了專業(yè)的除塵設(shè)備，脫硫區(qū)域在作業(yè)時(shí)，其產(chǎn)生大量的煙塵會進(jìn)入電除塵設(shè)備之中，除塵器在進(jìn)行一系列的處理之后，將處理后的氣體通過煙囪排放出去，根據(jù)調(diào)查。除塵器排放煙塵濃度低于5mg/m3，因此可以得知，除塵器的煙塵清除率可達(dá)85%左右。

二、燃煤電廠各系統(tǒng)排放現(xiàn)狀

在燃煤電廠中，各個(gè)部分的煙塵排放情況如下：

第一，SCR脫硝裝置排放情況。在進(jìn)入脫硝裝置之前，其NOx的濃度為400mg/m3,而經(jīng)過設(shè)備的作業(yè)之后，鍋爐部分的NOx濃度處于200mg/m3～250mg/m3之間，在SCR出口部分的NOx濃度僅為20mg/m3，因此可以得知脫硝設(shè)備的工作效率高達(dá)87%～93%，滿足了我國的排放標(biāo)準(zhǔn)，而要達(dá)到超低排放的標(biāo)準(zhǔn)，則要保證在相同情況下，排放出來的煙塵濃度低于10mg/m3。

第二，除塵系統(tǒng)的排放情況。在袋式除塵器的出口區(qū)域，其煙塵的排放濃度通常處于15mg/m3～20mg/m3之間，平均排放濃度在17.5mg/m3，而經(jīng)過電除塵設(shè)備處理之后的煙塵濃度一般在2mg/m3～5mg/m3之間，根據(jù)我國規(guī)定的燃機(jī)排放濃度必須低于5mg/m3可知，現(xiàn)有的除塵系統(tǒng)可以滿足低排放的標(biāo)準(zhǔn)，若要達(dá)到超低排放的目標(biāo)，則還需對其進(jìn)行優(yōu)化。

第三，石灰石與石膏脫硫系統(tǒng)的排放情況。石灰石與石膏也可進(jìn)行脫硫效果，根據(jù)現(xiàn)有的調(diào)查結(jié)果顯示，在脫硫出口區(qū)域，其SO2的濃度通常處于15mg/m3～20mg/m3之間，形態(tài)為標(biāo)干態(tài)，我國的燃機(jī)排放規(guī)定，煙塵的排放濃度應(yīng)低于35mg/m3，因此可知其滿足了低排放的要求。燃煤電廠從作業(yè)開始，其燃煤排放情況低于0.5%，且SO2的濃度要控制在1400mg/m3之內(nèi)，所以工作人員會使用2+1以及1+1的方式運(yùn)用漿液循環(huán)系統(tǒng)進(jìn)行作業(yè)，使其達(dá)到35mg/m3的超低排放標(biāo)準(zhǔn)。

三、燃煤電廠超低排放技術(shù)方案應(yīng)用研究

(一)脫硝改造方案

1.低NOx燃燒器改造方案

低NOx燃燒器可以減少NOx的產(chǎn)生，通過對風(fēng)煤比例的調(diào)整，實(shí)現(xiàn)分級燃燒，降低著火氧濃度與溫度，盡可能的抑制NOx生成。關(guān)于低NOx燃燒器的改造，應(yīng)結(jié)合設(shè)備實(shí)際使用情況，盡可能避免設(shè)備系統(tǒng)整體更換，可更換粉煤噴口噴管，更換二次風(fēng)噴口或偏轉(zhuǎn)角度?；蛘邔t內(nèi)流場結(jié)構(gòu)加以優(yōu)化，在二次風(fēng)噴口出安裝熱電偶，加強(qiáng)對燃燒器壁溫的實(shí)時(shí)監(jiān)測。將主燃區(qū)域的二次風(fēng)門擋板及時(shí)更換，實(shí)現(xiàn)噴口位置的精確配風(fēng)。

2.SCR改造方案

在NOx已經(jīng)生成的情況下，通過選擇性催化還原，利用液氮，在催化劑的作用下產(chǎn)生還原反應(yīng)，以此降低NOx的濃度。該改造方案主要是在原有系統(tǒng)的基礎(chǔ)上加裝吹灰系統(tǒng)與催化劑層，如果改造后還原劑的消耗量大于設(shè)計(jì)量，可對系統(tǒng)進(jìn)行擴(kuò)容改造。經(jīng)過核算進(jìn)行爐后荷載的改造，并加入設(shè)備支架，與低NOx燃燒器相比，SCR改造方案需要更多的運(yùn)行成本，這些成本的指出主要表現(xiàn)在還原劑消耗方面。

(二)除塵改造方案

燃煤電廠常用的除塵設(shè)備主要有靜電除塵器、布袋除塵器、電袋組合除塵器，目前燃煤電廠更加傾向于低溫電除塵技術(shù)的使用。關(guān)于除塵改造方案的具體內(nèi)容如下：(1)靜電除塵器改造。對低低溫電除塵加以技術(shù)改造，降低煙氣溫度而降低煙塵比電阻和氣體黏度，通過增加前置低溫省煤氣防止灰斗粉塵堵塞。對高頻電源加以改造，使設(shè)備輸出電壓更平穩(wěn)，增加整流裝置和逆變器來改善除塵效果。(2)增加濕式除塵器。煙氣中粉塵顆粒能夠吸附負(fù)離子而帶電，這種除塵器可以將水噴灑在極板上，讓粉塵沖刷到灰斗內(nèi)，并隨著水流而排出。

(三)脫硫改造方案

關(guān)于燃煤電廠脫硫改造方案的具體內(nèi)容，主要分為以下幾點(diǎn)：(1)改造脫硫塔。按照具體煤質(zhì)特點(diǎn)，采用增加托盤、旋匯耦合、增加噴淋層等方式達(dá)到改造目的。增加噴淋層可以提高燃煤電廠煙氣和漿液接觸時(shí)間，提升石灰石溶解量，強(qiáng)化二氧化硫的吸收效果，提升燃煤電廠脫硫效率。通過旋匯耦合裝置可以帶來氣液旋轉(zhuǎn)效果，翻覆湍流空間，使氣液固更容易接觸，提高燃煤電廠脫硫接觸反應(yīng)效率。(2)改造管式GGH。將過去的回轉(zhuǎn)式GGH替換為無泄漏的管式GGH，其具有沖洗方便、不易發(fā)生堵塞的優(yōu)勢，能夠和靜電除塵設(shè)備一同使用，節(jié)省燃煤電廠設(shè)備投資。

四、結(jié)語

總而言之，經(jīng)過一系列改造，某燃煤電廠1號機(jī)組實(shí)現(xiàn)了煙氣污染物超低排放的目標(biāo)，煙氣中粉塵、二氧化硫的排放濃度有效降低到每立方米10mg以下。燃煤電廠超低排放技術(shù)的應(yīng)用不僅消除了以往燃煤電廠面臨的污染問題，實(shí)現(xiàn)了脫硫廢水的零污染排放，通過低NOx燃燒器改造方案、SCR改造方案、除塵改造方案、脫硫改造方案應(yīng)用和優(yōu)化，有效提高了燃煤電廠的經(jīng)濟(jì)效益與生態(tài)效益。