燃煤电厂烟气污染物超低排放技术路线分析.docx

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1、燃煤电厂烟气污染物超低排放技术路线分析建设环境友好型的清洁燃煤电厂是大气污染防治的一条重要出路，对推进电力行业减排，实现可持续发展具有重要意义。针对燃煤烟气中烟尘、S02和NoX超低排放技术要求，在收集大量资料和文献的根底上，介绍了超低排放典型技术路线原理、特点和工程应用情况，并对超低排放技术改造过程中存在的问题开展了总结，提出了超低排放的实施及技术路线应根据燃煤电厂的资源环境情况和自身实际情况做出合理选择。建设环境友好型的清洁燃煤电厂是大气污染防治的一条重要出路，对推进电力行业减排，实现可持续发展具有重要意义。20*年9月12日，国家发展和改革委员会、环境保护部、国家能源局联合印发的煤电节能

2、减排升级与改造行动计划(20*20*年)提出，东部地区新建燃煤发电机组大气污染物排放浓度基本到达燃气轮机组的排放限值，中部地区新建机组原则上接近或到达燃气轮机组排放限值，鼓励西部地区新建机组接近或到达燃气轮机组排放限值。*、*等地首先出台扶持政策，随之在全国范围内推广。目前国内外并没有公认的燃煤电厂大气污染物超低排放的定义，实际应用中多种表述共存,如“超低排放”、“近零排放、“超净排放”等等。相关表述和案例的共同点是将燃煤锅炉排放的烟尘、S02和NOX这3项污染物浓度与火电厂大气污染物排放标准(GBI322320*)中规定的天然气燃气轮机组大气污染物排放浓度限值相比较，将数值上达到或低于天然气

3、燃气轮机组限值的情况称为燃煤机组的“超低排放”，即烟囱出口处烟尘V5mgm3、S02V35mgm3.N0X50mgm3（该浓度为基准氧含量折算排放浓度，其中燃煤锅炉基准氧含量取6%,燃气轮机组取15%）。1烟气污染物超低排放技术路线介绍超低排放就是通过多污染物高效协同控制技术，打破燃煤机组单独使用脱硫、脱硝、除尘装置的传统烟气处理格局,实现选择性催化复原（SCR）反应器、低低温除尘设备、脱硫吸收塔及湿法静电除尘等环保装置通过功能优化和系统优化有机整合。使燃煤机组的大气主要污染物排放到达天然气发电机组的排放标准。现以超低排放为目标的新建电厂基本选择在湿法脱硫后再增加湿式电除尘的技术方案。为实现更

4、佳效果，其脱硫前电除尘有旋转电极技术或管式换热低温技术的应用。已到达烟尘特别排放限值水平的燃煤电厂，在脱硫后增加湿式电除尘，此为相对较好的烟尘超低排放技术路线。湿式电除尘可有效收集微细颗粒物和重金属，特别是其对汞的脱除可有效保障汞的达标排放。图1所示为可选的技术路线，需要根据燃煤电厂污染物排放要求,燃煤煤质、燃烧器型号、锅炉炉型等因素开展适当调整。注：ESP为静电除尘器；FGD为烟气脱硫；WESP为湿法静电除尘器。图1燃煤电厂烟气污染物超低排放技术路线1.1烟尘污染物排放控制目前，为了降低烟尘排放浓度、提高除尘系统效率，湿式、低低温电除尘技术已成为燃煤电厂实施“超低排放”的主流技术。根据某燃煤

5、电厂超低排放设计方案，除尘方案可选择低低温电除尘器+高频电源+旋转电极等措施，低低温电除尘器前设低温省煤器，低温省煤器后采用“三角翼”技术，使烟气进除尘器前充分混流均匀，提高除尘效率。在全部采用高频电源的同时，末级电场采用旋转电极，进一步提高除尘效率。使除尘器出口粉尘浓度低于1520mgm3o下面重点对湿式、低低温电除尘技术开展介绍。湿式电除尘器通常布置在脱硫吸收塔后，可以有效去除烟气中的烟尘微粒、PM2.5、S03、微液滴汞及除雾器后烟气中携带的脱硫石膏雾滴等污染物，是一种高效的静电除尘器。与干式电除尘器通过振打将极板上的灰振落至灰斗不同的是，湿式电除尘器是将水喷至集尘极上形成连续的水膜,流

6、动水将捕获的烟尘冲刷到灰斗中随水排出。由于没有振打装置，湿式静电除尘器除尘过程中不会产生二次扬尘，并且放电极被水浸润后，使得电场中存在大量带电雾滴，大大增加亚微米粒子碰撞的机率。湿式静电除尘器可明显提高除尘和除S03的效果。低低温电除尘技术通过降低电除尘器入口烟气温度，从而降低烟尘的比电阻8,使除尘器性能提高，到达提高除尘效果的目的。低低温电除尘技术可以有效防止电除尘器发生电晕，同时烟气温度降低后烟气量降低，烟气流速也相应减小，在电除尘器内的停留时间有所增加，电除尘装置可以更有效地对烟尘开展捕获，从而到达更好的除尘效果9。另外，温度降低到酸露点以下，烟气中的S03以H2S04的微液滴形式存在，

7、可以吸附于烟尘并与烟尘一起收集至集尘板，从而除掉大部分的S03,同时烟尘中的碱性物质可以中和H2S04微液滴。湿式、低低温电除尘在国内尚处于起步阶段，但在日本、美国等发达国家已经成熟运用较长时间，技术成熟可靠。平均除尘效率由1985年的90.6%提高至20*年的99.8%；每千瓦时烟尘排放相应地由1985年的10.50g降至20*年的0.23go1.2S02污染物排放控制燃煤电厂S02污染物控制技术主要有石灰石-石膏湿法、海水法、烟气循环流化床法和氨-硫铁法等脱硫技术，其中石灰石-石膏湿法脱硫技术是目前世界上最为成熟、应用最多的脱硫工艺，单机容量可达IOOOMW,吸收塔脱硫效率最高可到达99%

8、。一般采用4层喷淋层，外加双托盘的吸收塔配3级屋脊式除雾器，使得脱硫系统脱硫效率大大提高。因此，通过适当控制燃煤含硫量，在燃煤电厂湿法脱硫装置上使S02排放值低于35mgm3是可以实现的10。S02控制方面，20*年以来的近10年间，电站锅炉脱硫装机比重接近100.0%,其中烟气脱硫装机比重915%(比美国高约30百分点)；每千瓦时排放量由20*年的6.40g降至20*年的1.49go1.3N0X污染物排放控制目前国内外能够实际应用于电厂燃煤锅炉的NOX减排技术包括低NoX燃烧技术、选择性非催化复原(SNCR)烟气脱硝技术、SCR烟气脱硝技术和SNCRSCR联用脱硝技术等，其中SCR烟气脱硝技

9、术在我国已投运燃煤脱硝机组中占95%以上，其脱硝效率在60%以上。低氮燃烧技术因其投资少、运行费用低、无二次污染等优点，我国将其作为首选技术，但当前的低氮燃烧技术水平仍难以到达最新的GB1322320*,关于NoX的排放指标以及超低排放要求，在低NOx燃烧技术的根底上，采用SCR或SNCR-SCR烟气脱硝技术，实现80%以上的脱硝效率，并通过向烟气中添加活性组分，使烟气中未反应的NO转化为NO2。在后续脱硫塔中进一步吸收脱除NOx,使总脱硝效率提高到90%以上,NOx排放质量浓度可达35mg3（标准状态下，下同）以下，可满足天然气燃气轮机组NOX的排放限值11。截至20*年底，仅5年时间，煤电

10、机组脱硝比例到达82.5%（比美国高约33百分点）；每千瓦时NOx的排放量由20*年的3.60g降至20*年的1.49go14Hg等污染物协同控制在烟气Hg治理方面，主要是通过除尘、脱硫、脱硝装置协同控制，使排放浓度能够满足排放限值要求。Hg等污染物协同控制方面，脱硫塔前一级除尘装备本身可协同控制一部分吸附在颗粒上的Hg、S03等污染物，而通过对SCR脱硝催化剂配方改性及向烟气中添加活性组分，可以将大部分单质HgO氧化成Hg2+,以利于在后续的脱硫塔内吸收脱除并固定于脱硫副产物中；而脱硫后的WESP可高效脱除PM2.5的同时，协同脱除塔后烟气中携带的S03酸雾、细小浆液滴等多种污染物，脱汞效率

11、可达85%以上，Hg排放浓度小于0.002mgm3oS03酸雾去除效率可达80%以上，能有效解决蓝烟、黄烟、石膏雨以及Hg、雾滴排放等污染新问题。通过以上控制措施，虽然20*年燃煤发电量比1980年增长了16倍，但电力烟尘排放量由年排放400万t下降到了98万3下降75.4%；电力S02排放量从20*年1350万t的降至620万t,下降54.1%；NOX排放量比20*年峰值下降了38.2%o2超低排放技术应用据报道，超低排放技术已经在中国东部多个煤电机组应用，详见表1。表1超低排放技术的应用情况从表1可知，目前在中国已经实现超低排放的燃煤机组，其SO2、NoX和烟尘排放质量浓度分别在2.928

12、.8.20.538.6、163.hng3,分别满足SO2、NOX和烟尘排放浓度35、50、5mgm3的排放要求，说明超低排放技术在中国燃煤机组的应用在某些地区是可行的16。3超低排放技术改造过程中存在的问题超低排放的改造对企业是一个极大的挑战。超低排放增加了更多的环保设备，总体上增加了烟气系统的阻力，从而增加了能耗。在煤电环保设施频繁重复改造的同时，污染物削减边际成本也大幅度提高，设施整体技术可靠性降低。专家提到，超低排放比起特别排放限值，3项污染物合计可多脱除0.47百分点，在当前已经非常严格的排放标准下，多脱除的这部分污染物对环境质量改善作用轻微。在客观上和技术上，现有的烟气连续监测技术难

13、以支撑超低排放监测数据的准确性。煤质指标是锅炉最重要的设计依据，煤种不同，生成污染物的量差异就非常悬殊。中国电力企业联合会秘书长王志轩认为，低硫、低灰、高热值燃煤是实现超低排放的基本前提，而目前中国大部分煤炭含硫等杂质比较多，实现特别排放限值都有困难，更别说超低排放17o脱硫、脱硝工艺流程中产生的石膏雨、氨逃逸等新生污染物排放也增加了燃煤电厂实现超低排放目标的难度。4结论和建议4.1结论在超低排放技术路线的选择上，每项技术都有各自的优缺点，也各有其适用条件，因此超低排放的实施区域及技术路线应根据燃煤电厂的资源环境情况和自身实际情况做出合理选择。为实现烟尘、S02和NoX的同时超低排放，燃煤电厂

14、需要从烟气综合治理出发，通盘考虑，合理选择技术路线，优化设计指标和运行参数，确保烟气净化系统整体长期稳定运行，既要提高脱硫、脱硝、除尘各个环节相应的脱除效率,还要利用各个烟气净化设备彼此之间的交互影响，通过协同减排，降低能耗、物耗以提高超低排放的经济可行性。4.2建议在常规污染物控制方面，防止单纯地要求超低排放，而是统筹协调，综合推进，以到达满足环境质量的同时，降低低成本、物耗和二次污染。政府部门尽早建立起行业规范、技术标准和检验标准。借助排污权交易的手段，使企业在国家标准范围之内通过超低排放腾出总量，可以允许企业将腾出的总量转到市场上交易并变成效益，平衡投入和产出的关系，使企业有利可图,提高企业超低排放的积极性和主动性。除加强环保设施的运行管理外，还需要加强处分力度，提高违法成本，强化企业负责人的环保责任制。