摘要：现阶段，随着社会的发展，我国的电力工程的发展也有了很大的提高。我国的烟气协同治理技术发展迅猛，超低排放技术得到快速发展和应用。但国内烟气协同治理技术路线应用时间相对较短，超低排放设施的后期运行维护水平相对滞后，制约了烟气协同治理技术的发展。因此，需要不断的研究超低排放改造工作中出现的问题，优化超低排放各类技术的工艺路线，通过对各类技术进行对比分析，展望燃煤电厂超低排放技术的发展趋势。本文主要就燃煤电厂超低排放应用现状进行深入探究，找出燃煤电厂超低排放过程中出现的各类问题，总结其系统的运行特征，依据问题制定出合理的解决方案，提升我国燃煤电厂超低排放技术的应用水平。
关键词：燃煤电厂超低排放；应用现状；关键问题探究
引言
据统计，截止2014年底：火电机组烟尘排放总量和排放绩效分别达到98万t和0．11g/（kW•h），二氧化硫的排放总量和排放绩效分别为620万t和1．47g/（kW•h），NOx的排放总量和排放绩效分别为620万t和1．47g/（kW•h），燃煤烟气污染物排放总量和排放绩效持续下降。但是，我国“富煤贫油少气”的资源禀赋决定着我国能源结构以煤炭为主，尽管多年来一直在调整能源结构，煤炭占一次能源的比重持续下降，从1949年的96．3%下降至2014年的66．03%，但煤炭消费量却持续增长，2014年我国大陆煤炭消费量占全球的50．6%，是排在第二位美国的4．3倍。煤炭燃烧排放的污染物居世界第一，对我国大气环境、生态环境等均造成了较大的影响。因此，燃煤烟气超低排放仍是今后电力行业环保工作的重点，研究形成综合性超低排放路线是优化我国能源消费结构、改善大气环境的关键。
1超低排放改造改造技术发展路线
传统的燃煤电厂烟气治理的主要措施是利用静电除尘、烟气脱硫脱硝等工艺去除烟气中的烟尘、二氧化硫、氮氧化物等污染物，其工艺之间的连接性较差，缺乏协同去除污染物的能力。燃煤电厂作为一个整体，在环保设施设计时，需要多种污染物协同控制，把多种污染物减排作为共同目标。所以，超低排放的技术问题不是一两项技术就可以解决的，而是需要多项技术组合，各自发挥优势。近年来，我国自主创新了多项技术，包括湿式电除尘技术、低低温电除尘、旋转电极电除尘、超静电袋复合电除尘等除尘技术得到快速发展和应用。脱硫技术在传统空塔提效技术的基础上，又出现了双pH值循环脱硫工艺、非空塔脱硫除尘一体化技术，并得到广泛应用。但同时也存在一些技术上的难题。例如对氮氧化物的控制，目前，最有效的控制技术途径是低氮燃烧技术配上选择性催化还原（SCR），不过这种技术在国内应用曾面临很多问题；脱硝催化剂主要载体材料依赖进口，而且脱硝催化剂对煤种极其敏感，同样的催化剂在不同烟气条件下性能会有较大差异，而我国煤种复杂，烟尘浓度远远高于国外，照搬国外技术极易造成催化剂塌陷中毒，出现“水土不服”问题。由于燃煤机组的运行状况和超低排放改造技术存在一定的差异性，发展路线各不相同，因此燃煤机组需要遵循改造技术路线的基本准则，从多个层面综合考量工艺设备的选型，工艺之间的衔接等，实现燃煤电厂的超低排放和节能减排的有机结合。
2超低排放设备实施中存在的问题以及发展现状
2.1电除尘器提效改造
燃煤电厂普遍采用的除尘装置为电除尘器、布袋除尘器及电袋复合除尘器，我国燃煤电厂普遍采用电除尘器，烟气经除尘脱硫后无法达到超低排放限值要求，需要对电除尘进行改造，应用低低温电除尘技术、旋转电极静电除尘技术、湿式电除尘技术等对现有电除尘器进行提效改造，达到超低排放标准要求。
2.1.1低低温电除尘器技术
低温电除尘技术是在电除尘器前增加烟气换热装置，一般为低温省煤器或热媒体气气换热装置，将进入电除尘器入口的烟气温度降至90℃左右，通过降低温度使烟气量降低、流速变缓、降低粉尘比电阻的方式提高电除尘器性能。低低温电除尘器运行过程时：①受烟气温度、灰流动性变差等因素影响，导致其设备出现腐蚀以及堵塞等问题，从而抑制了电除尘器提效改造效果的发挥，降低改造效果。②增设低温省煤器后，电除尘器入口烟箱处位置的气流分布状况发生变化，导致其烟气量的分配出现误差，同时还会影响到其本体内部局部冲刷问题。③由于除尘灰温度降低，灰的流动速度也会随之下降，容易出现灰斗堵灰的现象，导致干除灰输送系统无法正常运行。④空预器存在漏风问题，由于不同类型低温省煤器入口烟温的差距较大，不能精准实现对省煤器出口温度的控制，会在一定程度上降低除尘效率，从而出现低温省煤器渗漏等问题，使下游电除尘器遭到腐蚀。
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2.1.2旋转电极静电除尘技术
旋转电极静电除尘技术的除尘原理与常规除尘技术的不同之处在于清灰方式，常规电除尘技术采用振打或声波的方式来清灰，旋转电极静电除尘技术则是采用可上下移动的收尘极板和非电场区旋转的刷子来清灰。通常旋转电级设备结构具有多元化的特性，整体结构相对繁杂，由于旋转电极存在钢刷磨损等问题，如果旋转元件出现问题时无法及时进行检修，会极大地影响除尘器的除尘效率。
2.1.3湿式电除尘技术
湿式电除尘技术是通过气体电离、粉尘荷电、集尘、冲刷清灰四个步骤陈贵的方式，脱除脱硫塔后的饱和烟气中的细颗粒物，同时有效脱除SO2、SO3酸雾、重金属（Hg、As、Pb等）、有机污染物（多环芳烃、二噁英）以及除雾器后的脱硫石膏液滴等污染物，能够实现污染物协同去除。湿式电除尘器运行过程中通常存在设备腐蚀以及脱硫水平衡的问题，现阶段我国普遍采用的是金属板式湿式电除尘器技术，工艺过程中会消耗一定数量的冲洗水，尽管采取了闭路循环的方式，但设备仍需定期排水，废水重新回到脱硫系统当中，导致脱硫系统超负荷运行。湿式电除尘技术占地面积相对较小，对于新建机组不存在问题，但是对老机组进行改造时，往往会受到场地的限制，因此湿式电除尘器的布置和选型是该项技术能否成功应用的关键。
2.2脱硫协调提效改造
我国燃煤电厂烟气脱硫大多使用的为石灰石-石膏湿法脱硫工艺，对脱硫工艺的提效主要通过原有湿法脱硫工艺的改造，通过增加液气比、增设气液传质构件、优化喷淋层和喷嘴设置、优化流场、增加浆池容积等。原塔无法提效改造时采用单塔双循环、双塔双循环等技术。从目前脱硫超低排放改造的效果来看，主要问题为对原有脱硫系统相关设计参数和存在问题诊断不清带来的设计偏差，导致实际运行效果无法达到设计指标。加上脱硫提效改造时未考虑对脱硫废水处理系统同步进行升级改造，进而出现脱硫废水处理系统无法长期连续稳定运行、废水超标排放等问题。
3建议
3．1低氮燃烧
低氮燃烧是控制NOx最经济的手段，目的是通过降低燃烧温度、减少烟气中氧量等方式，在不影响锅炉燃烧效率的前提下，最大限度地降低NOx的生成量。四角切圆燃烧、对冲燃烧和W火焰锅炉NOx的生成量分别应控制在200～250mg/m3、250～300mg/m3、700～800mg/m3以下。在实施低氮燃烧改造时，必须结合锅炉炉型、燃料特性、燃烧方式、流场分布等，一炉一策，制定合理的技术路线，切忌简单套用它厂的经验。建议：一要全面开展锅炉燃烧情况摸底试验，确定合理的边界条件，制定切合实际的低氮燃烧改造方案；二要加强管理，提高低氮燃烧器的制造和施工质量；三要系统开展燃烧优化调整试验，制定科学规范、操作性强的燃烧调整指导手册；四要加强培训管理，提高运行人员技能水平，着力解决改造后可能出现的高温腐蚀、炉膛结焦、蒸汽参数异常、锅炉效率下降等影响机组安全经济的突出问题。
3．2SCR
SCR是目前我国控制NOx最有效、应用最广的技术，脱硝效率可达80%～90%。在实施SCR超低排放改造时，必须结合锅炉低氮燃烧后NOx的生成量和NOx的排放限值，一炉一策，进行针对性设计，且脱硝效率不宜超过90%。由于排放限值的降低，影响SCR运行特性的因素变得更为敏感，稍有波动就会造成排放超标，为此，对实施超低排放改造的SCR，无论在设计阶段、还是工程建设、设备成套、运行调整、系统优化、检修维护等阶段，都应更精细，确保稳定可靠地实现NOx的超低排放。
结语
依据文章上述的内容可以得知，探究燃煤电厂超低排放应用的发展现状尤为重要，在制定超低排放改造方案前，需摸清现有环保设施的运行现状，选择合理的工艺技术，必要时采取“一厂一策”的方案，优先选择多种污染物的协同治理的技术路线。同时，燃煤电厂超低排放改造应因地制宜、有序推进，避免采用环境效益差、能源消耗高、二次污染多的超低排放改造技术，确保烟气至污染物治理效果，实现燃煤电厂经济效益和环境效益的统一。
参考文献：
[1]杨斌.燃煤电厂烟气污染物超低排放技术路线研究[J].山东工业技术，2017（18）.
[2]成新兴，武宝会，周彦军，牛国平，李兴华，孙大伟.燃煤电厂超低排放改造方案及其经济性分析[J].热力发电，2017（11）.
论文作者:陈林坤
论文发表刊物:《电力设备》2018年第22期
论文发表时间:2018/12/6
标签：超低论文; 技术论文; 烟气论文; 电除尘器论文; 燃煤论文; 电厂论文; 污染物论文; 《电力设备》2018年第22期论文;