郑庆元 潘晶
烟台龙源电力技术股份有限公司 山东烟台 264006
摘要：能源是人类赖以生存和发展的重要物质基础，煤炭既是我国的主体能源，又是我国大气中各种污染物的主要来源。随着人们对环保要求的日益严苛，如何解决煤炭开发与利用带来的环境问题已迫在眉睫。鉴于此，本文是对火电厂超低排放技术路线关键技术与工程进行研究和分析，仅供参考。
关键词：燃煤机组；超低排放；协同治理；电除尘器；脱硫装置；脱硝装置
引言：目前我国的烟气协同治理技术路线应用时间较短，超低排放的运行和维护经验相对不足。为此，在介绍目前我国燃煤电厂超低排放改造技术现状的基础上，对我国已开展超低排放改造过程中及实际运行过程中存在问题进行了系统的总结分析，提出了合理改进运行建议，最后对我国超低排放各技术线路的经济性进行了比较分析和技术选择，并对燃煤电厂超低排放技术未来的发展趋势进行了展望。
一、CFB锅炉超低排放技术路线
1、SO2超低排放技术路线
CFB锅炉可以通过炉内加石灰石来进行脱硫，但对于达到SO2小于35mg/m3的超低排放要求，本研究推荐采用“炉内脱硫+尾部湿法FGD”的技术，而不采用许多研究者推荐的干法或半干法技术。只有在特殊条件下，如严重缺水或寿命短的老机组、采用半干法脱硫又能满足当地环保要求的，才考虑选用半干法FGD技术。
2、NOx超低排放技术路线
对于CFB锅炉NOx的超低排放，单纯的SNCＲ有时还难以满足要求，例如当原始NOx的排放浓度为200mg/m3时，要到达50mg/m3要求，至少需要75%的脱硝效率，SNCＲ不一定能保证，这时可以采用“SNCＲ+SCＲ”混合法，即将SNCＲ工艺的还原剂氨(或尿素)喷到旋风分离器入口，逃逸的氨可在SCＲ催化剂反应，进一步脱除NOx。它是把SNCＲ工艺的低费用特点同SCＲ工艺的高脱硝率进行有效结合的一种扬长避短的混合工艺，特别适合现有CFB锅炉脱硝的分步实施，即先安装SNCＲ工艺，当环保要求越来越严格后，再安装SCＲ装置。对于新建大型CFB锅炉，建议将SNCＲ作为常规配置，而至少要在尾部预留“1+1”SCＲ催化剂的空间;当SNCＲ满足不了环保要求时，再安装1层SCＲ装置;当催化剂的活性降低或者要求更高的脱硝效率时，布置第2层催化剂。
3、粉尘超低排放技术路线
同煤粉炉一样，采用常规的电除尘器技术以及电除尘新技术，包括低低温电除尘技术、新型高压电源和控制技术、移动电极电除尘技术、机电多复式双区电除尘技术、烟气调质技术、粉尘凝聚技术等，除尘器出口烟尘排放或许能达到20mg/m3重点地区的环保要求;而即使采用电袋复合除尘或纯袋式除尘器，烟尘排放还是难以达到5mg/m3的超低排放要求，此时必需采用WESP技术。因此对CFB锅炉，采用干式除尘器先将湿法吸收塔入口烟尘控制在30mg/m3以下，且吸收塔设计要求不增加烟尘含量即可，最后只需通过1个电场的WESP，使烟尘排放浓度达到5mg/m3以内的超低排放要求。对于新建CFB锅炉，即使暂不上WESP，尾部烟道上也一定要预留WESP装置的空间。本研究提出的CFB锅炉超低排放技术路线如图2所示，即采用“SNCＲ+SCＲ脱硝技术+尾部湿法FGD技术+WESP技术”，这是必然趋势。
二、超低排放经济性分析与技术选择
燃煤烟气污染物超低排放相对于燃气发电经济性显著，相对于常规烟气治理投资较高，应综合考虑超低排放技术选择的经济效益与环境效益。对于燃煤机组的超低排放改造而言，装机容量越大，单位发电量投资越低，改造经济性越显著。燃煤烟气污染物超低排放从技术层面上看是可行的，但不同的排放要求、锅炉炉型、燃煤煤质、工况变化可采用的最优技术路线并不唯一。
综合而言，燃用中低灰分、中低硫分煤种时可采用的超低排放技术的选择范围较广，而燃用高灰分及硫分的煤质则需综合考虑技术路线的技术可行性（是否满足超低排放要求）及经济性。例如当煤质硫分较低时可以考虑采用托盘技术或旋汇耦合技术等，而不需采用双循环脱硫等高投入技术；当硫分更低时可仅只通过更换喷嘴或增加喷淋层的方式实现污染物的超低排放要求。当煤质灰分较低时，可不采用湿式电除尘器；而燃煤灰分较高时，对于电除尘器改造而言，湿式电除尘器的一次成本投入较高，但除尘效率较高且长年平均运维费用较其他电除尘器改造技术低；当考虑对 PM 2.5 、SO 3 和汞这些污染物开展协同脱除时，应考虑安装湿式电除尘器。
综上所述，当采用湿式电除尘器时，推荐采用超低排放技术路线为低氮燃烧+SCR+低低温电除尘器/电除尘自身改造+单塔单循环脱硫（低硫分）/双塔双循环（高硫分）+湿式电除尘器。当不采用湿式电除尘器时，推荐采用超低排放技术路线为低氮燃烧+SCR+低低温电除尘器/电除尘自身改造+单塔一体化技术/（托盘+加喷淋层+高效除雾技术）。
三、燃煤电厂超低排放技术发展趋势
1）目前，我国追求燃煤电站的超低排放是通过多污染物高效协同控制技术，使燃煤机组的烟尘、SO 2 、NO x 等大气主要污染物排放标准达到燃气机组的排放标准，但现有超低排放改造一次投资成本高、运行维护费用高、稳定性难以保证，因此低成本超低排放技术还需研究和突破。
2）继续完善一体化协同脱除技术，例如全煤种烟气污染物一体化协同控制与脱除超低排放技术、多级湍流高效脱除协同除尘一体化技术、单塔一体化技术等。与此同时，在脱除主污染物的同时为脱除其他污染物或提供有利于脱除的条件。例如三氧化硫协同脱除策略是控制煤硫分+低氧化率SCR 催化剂+烟冷器+干式电除尘器+FGD（烟气脱硫）+湿式电除尘器；汞协同脱除策略是汞氧化脱硝催化剂+烟冷器+电除尘器+湿法脱硫+湿式电除尘器。
3）湿烟羽主要治理技术
根据湿烟羽形成及消散的机理，可将现有的对湿烟羽有治理效果的技术归纳为烟气加热技术、烟气冷凝技术、烟气冷凝再热技术。目前电力行业内已有投运的烟气冷凝和烟气冷凝再热技术，大多数并非针对湿烟羽的治理，主要目的是减排、收水、节水。其技术指标尚未结合湿烟羽的消除来制定，但在客观上还是起到了湿烟羽治理的效果。 一些燃煤电厂所采用湿式电除尘器、烟道除雾器、声波除雾、烟囱收水环和除雾器等技术虽可去除烟气的凝结水，但由于烟气凝结水在烟气中水汽的占比十分有限(不到1‰)，因此去除烟气的凝结水只能减轻“湿烟羽”，不能有效消除湿烟羽。
（1）烟气加热技术
烟气加热技术是对脱硫出口的湿饱和烟气进行加热，使得烟气相对湿度远离饱和湿度曲线。湿烟羽消除机理如图1所示，湿烟气初始状态位于A点，经过加热后按AB升温，再沿BC掺混、冷却至环境状态点C，整个ABC变化过程均与饱和湿度曲线不相交，因此不产生湿烟羽。
结束语
本文针对火电厂超低排放技术路线选择进行了系统研究，锅炉炉型包括传统煤粉锅炉和CFB锅炉，锅炉容量为300MW到1050MW锅炉等，主要研究了不同类型锅炉(煤粉炉和CFB锅炉)进行超低排放改造时，技术路线选择的依据以及现场改造需要解决的关键技术难题，为火电厂进行超低排放改造提供一种指导。
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论文作者:郑庆元,潘晶
论文发表刊物:《防护工程》2018年第18期
论文发表时间:2018/11/6
标签：超低论文; 技术论文; 电除尘器论文; 烟气论文; 锅炉论文; 火电厂论文; 路线论文; 《防护工程》2018年第18期论文;