燃煤电厂超低排放改造的技术路线探析论文_沈振彬1,徐伟2

燃煤电厂超低排放改造的技术路线探析论文_沈振彬1,徐伟2

摘要:近年来我国环境污染问题较为严重,尤其是化石燃料的燃烧给空气污染带来极大的危害,当前我国大力倡导节能减排、保护空气环境的今天,对污染物的排放之理显得尤为必要。对于燃气的治理,我国研究了烟尘、二氧化硫和氮氧化物的超低排放控制技术,并对各种技术方法进行了研究和比较。本文试图对目前较为成熟的超低排放改造主流技术路线进行研究,了当前主流技术路线相对成熟的低排放技术进行了研究,论述了超低排放改造技术的重要性,提出了当前的不足之处与相应的建议,以期为相关行业提供帮助。

关键词:燃煤电厂;超低排放;技术路线

燃煤发电行业近年来一直宣传各种所谓的“低碳”、“零排放”等电器,由于很多媒体的争相报道,甚至误导人们以为实现二氧化碳的零排放。因此,为了强化社会对于超低排放的认识,我们应该清楚地确定所谓“超低排放”的涵义。超低排放是燃煤电厂采取相关措施来减少煤燃烧后的燃气排放,使烟气中的粉尘、二氧化硫、氮氧化物排放量达到甚至低于燃气轮机排烟中浓度水平,但也并不意味着这是零排放,而且也还没有实现对二氧化碳的减少排放,二氧化碳排放量与原始排放相比并没有什么真正改变。

一、超低排放改造技术路线

燃煤电厂的超低排放改造主要是应用于烟气污染物的的排放治理项目。鉴于烟尘、SO2 和NO x的超低排改造的技术是多种多样的与,所以燃煤电厂也有许多的技术路线可供选择。本文主要列举了一些常用的超低排放的重建主流技术路线,通过对相关的投资成本、性能、技术稳定等方面的考虑,并结合燃煤电厂自身的特征,列出了以下几种路线。

(一)第一种技术路线

第一种技术路线为选择性催化还原(SCR)高效脱硝+ 静电除尘器+ 高效脱硫+ 湿式电除尘器。SCR脱硝系统通过增加脱硝催化剂层,可以保证百分之九十以上的脱硝效率,并可用于新型的汞氧化催化剂,协同氧化去除烟气中的汞。通过静电除尘器和湿式静电除尘器的组合来实现高效的除尘。静电除尘器通过改善高频电源,控制九十九点%以上的除尘效率,并能去除烟气中的污染物,如三氧化硫等。湿式静电除尘器设置在脱硫塔后,使烟气中PM2.5的去除效率可达百分之九十,并协作去除三氧化硫,汞和其他污染物。高效脱硫主要是通过改造现有的脱硫塔来实现的,其采用技术手段增加脱硫塔喷淋层,提高气液接触的反应空间,适当增加泥浆循环泵流量,并能实现高效脱硫协同硝酸汞控制,整体脱硫效率百分之九十九以上,脱汞效率超过百分之八十。该技术路线具有去除重型污染物的优点,但是投资较大,改造耗时较长,使得部分电厂难以应用。

(二)第二种技术路线

该技术路线类似于第一种技术路线,不同的是,这种技术没有湿式静电除尘器,在脱硫塔内部设置的除尘功能,从而完成对脱硫除尘净化的效果。应用的技术主要是脱硫塔内部配备了高效和节能喷雾设备,离心式管束除尘雾装置,高效脱硫除尘设备等,在完成脱硫的同时还可以清理烟气中灰尘和水滴。该技术路线的优点是使用资金较少,规模较低,然而会使得燃煤电厂在低负荷运行的情况下,烟气中粉尘的浓度反而会增多。

(三)第三种技术路线

第三种技术路线为SCR 高效脱硝+ 袋式除尘器(或电袋除尘器)+ 高效脱硫+ 屋脊式高效除雾器。该技术路线的应用主要体现在烟尘排放的控制技术上,其采用了袋式除尘器(或电袋除尘器)和屋脊式高效除雾器相配合的形式,可以有效的控制烟尘排放力度,以便在5 mg/m3 以下平稳应用。该技术路线的优点是烟尘排放浓度稳定可靠,但相对来讲资金使用多,运行维护时也比较困难。

(四)第四种技术路线

第四种技术路线为SCR 高效脱硝+ 低低温除尘器+ 高效脱硫+ 湿式电除尘器+ 低低温省煤器(MGGH)。

期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆该路线是利用湿式静电除尘器的与MGGH系统互相合作除尘。MGGH系统主要是制成低温除尘器之前减少到低于烟气的酸露点温度,使三氧化硫浓缩酸雾吸附表面的粉煤灰,降低飞灰比电阻,然后在进入烟囱的烟气温度升高,提高烟囱的抗腐蚀能力和“石膏雨”现象的发生。这样可以有效地提高除尘效率较低较低温度,增加出口烟道灰粒径,提高湿法脱硫塔和湿式静电除尘器除尘效果。节能的特点在本技术路线方面是很突出的,但需要注意的是在操作过程中由于烟气温度下降到酸露点一下所产生的腐蚀问题。

二、超低排放技术对发电行业的影响

2014年,国家发改委、环境保护部联合发布发能源《关于严格控制重点区域燃煤发电项目规划建设有关要求的通知》的文件。通知指定了对关键区域的煤炭项目进行规划和布局,以及所涉及的相关环节,严格控制燃煤发电的关键领域建设项目,重点领域包括北京、天津、河北、江苏、浙江、上海和广东9个城市(广州、深圳、珠海、佛山、江门、肇庆、惠州、东莞、中山)。关键领域禁止在新项目建设中自备燃煤发电站。除了热电联产,禁止审批新建燃煤发电项目。超低排放技术的到来吸引了国家相关部门高度重视,并进行相应的政策支持。要求东部的新燃煤电厂燃气轮机装置排放大气污染物浓度有极限值,中部地区的新建机组原则上是接近或达到规定排放值,西部地区鼓励接近或达到燃气轮机单位排放限制。同时,该通知鼓励燃煤热电联产的发展。我们可以预测在一些土地资源利用范围较广、天然气使用较少、煤炭资源丰富的地区,可能会放松对燃煤电厂的限制,用超低排放燃煤电厂来取代原来的方案,使污染物排放水平接近天然气发电,同时成本低于“煤改气”的目的。

另外,为了满足排放标准,火电厂也需要进行长期的发展规划,一些大型燃煤发电企业已然成为推动超低排放的领头者,这样可以维持已有燃煤电厂不被燃气电厂取代有利于拓展新建燃煤电厂。而为了实现现有政策的限制标准,超低排放也是燃煤发电企业突破政策束缚的最佳渠道。

三、对燃煤电厂超低排放的问题及建议

首先,因很多条件的制约,超低排放技术没有被广泛使用,在现有的条件下的煤炭质量和操作条件还有待提高。煤炭低硫、低灰、高挥发性、高热值、低负载运行相对平缓是实现超低排放的重要条件,但在我们国家电煤平均含硫质量分数超过百分之一,灰分近百分之三十的、低挥发的情况下,燃煤电厂实现超低排放受到制约。即使在北京、上海这些体术地区,也受到很多限制的。因此,超低排放技术推广范围和对象需要结合电厂实际情况,否则,只投入资金但难以实现低排放的目标,会造成浪费。

其次,与超低排放重点地区特别排放限值要求相比,粉尘、二氧化硫、二氧化氮这三项污染物去除约为0.47%。根据制定污染收费标准来衡量整个社会治理的平均成本,二氧化硫,氮氧化物治理成本约为1.26元/公斤,而超低排放的平均成本技术进一步去除污染物约为34 ~ 68元/公斤,远高于全社会的平均管理成本。超低排放增加环保设备,如深度脱硝设备、除尘设备,这在增加系统阻力的同时,辅助动力消耗也相应增加,设备可靠性降低总体技术水平,考虑到环境效益和经济效益、系统可靠性等,如果该资金是用于其他方面,如钢铁工业的环境保护转换等,其环保影响效果可能远远高于燃煤电厂超低排放转换。

结语

综上所述,在节能减排的倡导下,燃煤电厂的长远发展必要实现污染物的超低排放。各个电厂要根据自身情况,综合电厂的长远发展前景与获得的社会效益与经济效益等,选择适合自己的超低排放路线。综合治理多种污染物,对烟尘、氮氧化物、二氧化硫、汞等污染物进行改造,也是未来电厂实现超低排放与国家能源发展的主要方向。

参考文献:

[1]吴玉生.燃煤电厂烟尘超低排放技术路线比选研究[J].能源与节能,2016(4):5-7,9.

[2]朱法华,王临清.煤电超低排放的技术经济与环境效益分析[J].环境保护,2014,42(21):28-33.

论文作者:沈振彬1,徐伟2

论文发表刊物:《基层建设》2018年第8期

论文发表时间:2018/6/6

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