（神华国神集团店塔电厂 陕西省榆林市神木市 719300）
摘要：近年来大范围雾霾的加剧，极端天气的出现对人类赖以生存的自然环境的改善提出了严峻的考验。“依照《全面实施燃煤电厂超低排放和节能改造工作方案》实施，东部地区、中部地区、西部地区将分别在2017年、2018年和2020年前基本完成所有燃煤电厂的超低排放改造。超低排放改造路线的选择对机组稳定性，经济性有着极其重要的意义。
关键词：超低；路线；应用
超低排放实行四年，各发电集团，在火电的超低排放中，也在不断努力改革创新。从2014年的6月25号，国内首台超低排放燃煤发电机组在神华、国华舟山电厂顺利投入运营，到2016年5月10日上午神华召开新闻发布会宣布：京津冀燃煤电厂全部实现超低排放。超低排放改造已遍地开花。
一、超低排放改造技术分析
目前完成“超低排放”改造的燃煤机组所采用的技术路线各有特点。所以燃煤火电厂应当依据当前成熟的除尘、脱硫、脱硝技术，选择合适的技术路线是超低排放技术是改造的关键和首要条件。对原环保设施进行技术升级或者采取积木叠加方式增加新设施是现今大部分电厂所采用的方式。2014年以来适应超低排放各种升级改造技术也逐步推广应用，在除尘方面可采用低（低）温静电除尘器、电袋除尘器、新型布袋除尘器、旋转电极、高频节能高效电源等装置，脱硫后再加装湿式静电除尘装置；脱硫方面可实施脱硫装置增容改造，因地适宜增加串联塔或采用单塔双循环、双塔双循环等更高效率脱硫设施；脱硝可采用低氮燃烧、高效率选择性催化还原法SCR脱硝装置等技术。从已投运部分超低排放改造电厂情况来看，经合理技术改造，二氧化硫、氮氧化物、烟尘等烟气污染物均能低于超低排放要求的排放浓度。
二、超低排放技术路线选择建议
（一）烟气除尘技术
1）现有除尘方式除尘器出口烟尘质量排放浓度小于 20 mg/m3 的除尘器可以考虑增加布袋除尘器或改用高频电源或三相电源进行除尘器改造，可以采用SPC—3D高效旋汇耦合高效脱硫除尘技术或高效喷淋技术和高效官束式除尘除雾技术有机结合而形成的一种烟气集成超净化技术。也可在通过吸收塔脱硫塔后加装湿式电除尘器。
2）采用布袋除尘器或电袋除尘器的机组，除尘器出口烟尘质量排放浓度小于 30 mg/m3、大于20 mg/m3 的除尘器，应选择合适的滤袋进行更换改造，或对电除尘器供电方式进行高频电源或三相电源改造。
3）除尘器出口烟尘质量排放浓度在 50 mg/m3左右的电除尘器，机组灰硫比较大，可进行低低温电除尘器技术进行改造，或增加电场或加高加宽除尘器，通过增加除尘器收尘面积提高除尘效率。在场地受限，也可以对电除尘器进行电袋或全布袋除尘器改造。同时，在脱硫塔后加装湿式电除尘器。也可以对SPC—3D高效旋汇耦合高效脱硫除尘烟气集成超净化技术进行探讨。
（二）烟气脱硫技术
1）现有石灰石-石膏湿法烟气脱硫出口二氧化硫质量排放浓度在50mg/m3 左右的，脱硫效率低于98%的机组，可对吸收塔采取优化提效措施，进一步提高脱硫岛脱硫效率，如塔内旋流器进行改造提效、加密喷淋密度、改变喷嘴样式等方式提高脱硫效率。
2）现有湿法脱硫出口二氧化硫质量排放浓度在100mg/m3左右的机组，改造后脱硫效率要求大于98%小于99%时，可通过增加喷淋层，改变旋流器结构等提高液气比等改造方式提高脱硫效率。
3）现有湿法脱硫出口二氧化硫质量排放浓度在150mg/m3左右的机组，改造后脱硫效率要求大于99%时，可对吸收塔进行改造，增加喷淋层及喷嘴样式、改变均流旋流方式或采用单塔双循环改造方案。
4）为了确保烟尘达标和湿式除尘器正常运行，脱硫改造必须保证除雾器液滴携带质量排放浓度小于40mg/m3，可采用塔内屋脊式除雾器、平板式烟道除雾器或高效旋汇耦合管束式除尘装置或其他型式的高效除雾器，且至少设置二级及以上除雾器。
（三）烟气脱硝技术
1）实施烟气脱硝超低排放改造，同时要考虑机组全负荷脱硝性能的实现，在役机组应首选烟气旁路技术进行改造，并保证机组40%负荷工况下，SCR 脱硝系统入口烟温应不得低于保护值。
2）常规煤粉炉现有脱硝系统出口氮氧化物质量排放浓度在60mg/m3左右时，如脱硝入口氮氧化物质量排放浓度大于400mg/m3左右时，应优先考虑对低氮燃烧器进行优化改造，并对现有催化剂进行疏通清灰，如果能够保证氮氧化物超低排放标准，则不需对SCR系统进行改造，或者如有预留安装催化剂层也可加装预留层催化剂以提高SCR系统稳定可靠性。使催化剂整体性能及寿命提升。
3）常规煤粉炉通过低氮燃烧器技术，省煤器出口氮氧化物质量浓度小于350 mg/m3，SCR 脱硝系统出口氮氧化物质量浓度在80mg/m3左右时，若氨的供应量有余量应考虑SCR 系统使用催化剂备用层，即由原设计的2+1 层催化剂，改为3层催化剂运行。或者考虑对低氮燃烧器进行优化改造。
4）常规煤粉炉SCR脱硝系统出口氮氧化物质量浓度大于100mg/m3，如果采用原SCR系统催化剂备用层仍不能满足超低排放标准的，则应对SCR脱硝系统进行整体改造，在原有基础上增加催化剂层数。或者考虑对低氮燃烧器进行优化改造。并对SCR脱硝系统进行整体优化。
5）燃用低热值煤的循环流化床锅炉，在低氮燃烧技术控制炉膛出口氮氧化物质量浓度到约200 mg/m3基础上，可对锅炉进行烟气选择性非催化还原法SNCR 脱硝改造，确保烟气氮氧化物排放浓度满足超低排放要求。确因煤质、炉型等因素影响，采用SNCR 脱硝技术不能满足烟气超低排放要求，也可以考虑对锅炉进行SCR+SNCR改造。
（四）协同治理技术
超低排放协同治理技术是指在同一设备内实现两种及以上的烟气污染物的同时脱除，或为下一流程设备的污染物脱除创造有利条件，以及某种烟气污染物在多个设备间高效联合脱除的技术。烟气协同治理技术可充分提高设备主、辅污染物的脱除能力，在满足烟气污染物治理的同时，实现经济效益、优化运行减少二次重复投入。
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三、超低排放改造技术路线选择
（一）在选择技术路线时，要具体问题具体分析，要根据电厂自身情况来选择适合的超低排放改造技术。
（二）超低排放改造技术选择不仅要考虑技术的先进性，同时要兼顾技术经济性，尤其要选择具有节能潜力的超低排放改造技术。
（三）为了实现超低排放的目的，技术是主要方面，同时也要提高管理和运行水平，这样可以更加经济，效果也会更好。
四、某电厂超低改造实例应用研究
（一）项目简绍：
某电厂660MW机组锅炉为东方锅炉（集团）股份公司设计制造的超临界参数变压运行直流炉，2015年12月份投产，采用SCR脱硝技术，采用高频电源五电场除尘，脱硫系统采用清新环境单塔一体化脱硫除尘深度净化技术（SPC-3D），机组改造前脱硝装置入口NOx浓度最高在380mg/m3左右，出口60mg/m3左右，二氧化硫原烟道入口365mg/m3 左右，出口2.5mg/m3左右。电除尘出口烟尘30mg/m3左右，经吸收塔后烟尘10mg/m3左右。从数据看二氧化硫排放量完全符合超低排放要求。
（二）技术经路线
1、对技术路线一：
1）推荐方案为增加备用层催化剂（催化剂单体高度增加至1.2m，平均利用小时数18000h~20000h），配套增加备用层吹灰器，并在催化剂层前墙安装声波吹灰系统，吹灰系统控制纳入脱硝控制系统中。
2）超低排放改造后，脱硝系统对流场要求更高，建议本次改造对脱硝装置流场进行校核，根据校核结果进行相应改造。改造完成后进行喷氨优化调整试验，确保脱硝装置可稳定达到设计要求。
3）原热解炉及电加热系统可以满足改造要求，无需对原热解炉及电加热器及相应烟道进行改造。
4）现有CEMS系统无法满足超低排放要求，需要更换低量程、高精度的表计，并采用多点采样。
5）电除尘不做更改，脱硫吸收塔更换高效耦合式管除，更换部分离心式喷嘴，并对冲洗水管路进行优化。管除可以在烟尘浓度不大于35mg/m3降低至5mg/m3以下。
6）加装催化剂、更换管除整体增加阻力800Pa左右，引风机需要扩容。
2、对技术路线二：
1）推荐方案为增加备用层催化剂（催化剂单体高度增加至1.2m，平均利用小时数18000h~20000h），配套增加备用层吹灰器，并在催化剂层前墙安装声波吹灰系统，吹灰系统控制纳入脱硝控制系统中。
2）超低排放改造后，脱硝系统对流场要求更高，建议本次改造对脱硝装置流场进行校核，根据校核结果进行相应改造。改造完成后进行喷氨优化调整试验，确保脱硝装置可稳定达到设计要求。
3）原热解炉及电加热系统无法满足改造要求，需对原热解炉及电加热器及相应烟道进行改造。
4）现有CEMS系统无法满足超低排放要求，需要更换低量程、高精度的表计，并采用多点采样。
5）电除尘不做更改，脱硫吸收塔更换高效耦合式管除，更换部分离心式喷嘴，并对冲洗水管路进行优化。管除可以在烟尘浓度不大于35mg/m3降低至5mg/m3以下。
6）加装催化剂、更换管除整体增加阻力800Pa左右，引风机需要扩容。
（三）改造方案选取
经过综合计算选择方案一为此次改造方案。本次改造主要内容有：
1）低氮燃烧改造+烟气脱硝改造：更换东方锅炉厂第三代OPCC旋流燃烧器，增加燃尽风，贴壁风。烟道改造、导流板改造、喷氨格栅及静态混合器改造。预留层催化剂加装并增加声波吹灰器。原有SCR脱硝装置流场校核改造。
2）脱硫除尘一体化改造：脱硫吸收塔拆除原除雾器及支撑梁，更换清新环境研制生产的高效耦合式管除及支撑梁，更换部分离心式喷嘴，并对冲洗水管路进行优化。
3）引风机扩容改造：更换上海鼓风机厂双级动叶可调轴流风机。
（四）改造后效果
历时45天完成全部改造内容，启动后机组运行稳定经系统优化调整效果良好。污染物排放指标即在基准含氧量6%条件下，烟尘2.0mg/m3左右、二氧化硫5.0mg/m3左右、氮氧化物25mg/m3左右。均符合超低排放限值要求。
目前超低排放还没有形成统一的全国规范标准，主要问题在于我国煤质、机组差异较大，相关统一化的技术及标准尚未形成，针对我国不同区域及不同工况的超低排放标准正在研究之中。
五、结语
随着超低排放项目的推进，近年来逐渐出现了一些新的技术，如脱硫除尘一体化处理技术、单塔一体化脱硫除尘深度净化技术（SPC-3D）、沸腾式泡沫脱硫除尘一体化技术等。据相关方按照空气质量模型模拟计算，火电行业对全国城市PM2.5年均浓度平均贡献率为8.46%。全部超低排放改造后，火电行业对全国城市PM2.5年均浓度平均贡献率相应下降2.89个百分点。我们相信超低排放改造技术路线在不断成熟，我们生活的空气将会逐步得到改善。
参考文献：
[1] 李博，赵锦洋，吕俊复. 燃煤烟气超低排放技术路线选择建议[J]. 电力科技与环保，2016，32（5）：13-15.
[2] 朱法华. 燃煤电厂烟气污染物超低排放技术路线的选择[J]. 中国电力，2017，50（3）：11-16.
[3] 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）：112-113.
[4] 孙振宇. 燃煤电厂烟气超低排放技术路线研究[J]. 科技风，2016（6）：10-10.
论文作者:田永雄
论文发表刊物:《电力设备》2017年第32期
论文发表时间:2018/4/17
标签：超低论文; 技术论文; 烟气论文; 浓度论文; 催化剂论文; 高效论文; 机组论文; 《电力设备》2017年第32期论文;