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摘要：燃煤电厂烟气超低排放改造技术已经成为当前我国燃煤电厂的主要应用形式。文章对当前燃煤电厂超低排放改造技术路线进行了汇总与分析，希望能对燃煤电厂超低排放改造工作起到一定的借鉴作用，同时希望进一步进行技术创新，从而能够更好的实现超低排放目标。
关键词：燃煤电厂；超低排放改造；技术路线
引言
随着社会经济的快速发展，对能源的需求不断增加，在煤电行业进入高速发展期的同时，也出现了雾霾、空气质量下降等大气污染问题。因此，全面实施燃煤电厂超低排放和节能改造，是推进煤炭清洁化利用、改善大气环境质量和缓解资源约束的重要举措。2013年9月，国务院颁布《国务院关于印发大气污染防治行动计划的通知》，2014年9月12日，国家发改委、国家环保部、国家能源局联合发文“关于印发《煤电节能减排升级与改造行动计划(2014-2020年)》的通知”。国内各大发电集团积极响应，迅速开展燃煤发电机组超低排放改造工作。
一、目前主流的超低排放技术介绍
（一）脱硝改造
1、低低氮燃烧器改造
低低氮燃烧器是通过改造燃烧器，调整二次风与燃尽风配比，增加燃尽风比例，大幅减少燃尽风区域产生的NOx，从而有效降低NOx的生成。
低氮燃烧器改造用于四角切圆直流燃烧器的比较多，改造也都比较成功，而用于对冲布置的旋流燃烧器的案例较少，而且经常会带来屏过结焦严重、超温等影响锅炉安全运行的问题，对于炉膛出口烟温和排烟温度较高、容易结焦的锅炉来说不太合适。
2、脱硝催化剂增加备用层
目前在燃煤电厂SCR脱硝系统超低排放改造中广泛使用脱硝催化剂加层这一简单有效的方法。脱硝催化剂加层会带来100-150 Pa的阻力增加，影响不大。通过脱硝催化剂加层和增加喷氨量，可以提高脱硝效率，降低NOx排放浓度，但是喷氨量控制不好，会导致氨逃逸升高，同时催化剂加层后SO2转化为SO3的数量也会增大，将会增大硫酸氢铵堵塞的风险，造成空预器差压上升，影响空预器的运行效率和运行安全，严重时还会影响机组安全。
（二）脱硫改造
1、脱硫除尘一体化技术
单塔一体化脱硫除尘深度净化技术是国内自主研发的专有技术，该技术可在一个吸收塔内同时实现高效脱硫除尘。脱硫除尘一体化装置是旋汇耦合装置、高效节能喷淋装置、管束式除尘装置三套系统优化结合的一体化设备。旋汇耦合器基于多相紊流掺混的强化传质机理，通过产生气液湍流，大大提高传质速率，从而达到提高脱硫效率的目的。除了旋汇耦合器，脱硫除尘一体化技术还通过管束式除雾器、增加喷淋层等方式提高脱硫、除尘效率。
2、单塔双分区高效脱硫除尘技术
将吸收塔进行双分区浆液池设计，浆液池分隔成上下两层，上层为低pH值区，主要负责氧化；下层为高pH值区，主要负责吸收。通过功能分区可以明显提高脱硫效率。
除了浆液分区，该技术通过安装提效环、喷淋层加层、多孔分布器和等措施进一步提高脱硫效果。
3、双托盘技术
本技术为在吸收塔原有单层托盘的基础上新增一层合金托盘，从而起到脱硫增效的作用。若吸收塔原来没有设计托盘，则需安装2层托盘。该技术在脱硫效率高于98%或煤种高含硫量时优势更为明显。
烟气进入吸收塔后，首先通过塔内托盘，并与托盘上的液膜进行气、液相的均质调整，在吸收区域的整个高度以上可以实现气体与浆液的最佳接触。双托盘的气液相调整充分，气相均布好，脱硫增效很明显。由于托盘可保持一定高度液膜，增加了烟气的停留时间，提高吸收剂利用率，从而提高了脱硫效率。
（三）除尘技术
1、低低温电除尘
低低温电除尘是在电除尘前增设热回收器，降低除尘器入口烟气温度，随烟气温度降低，粉尘比电阻减少，粉尘更容易被捕集；同时，随着烟气温度降低，烟气体积流量下降，在通流面积不变的情况下，烟气流速明显降低，增加了烟气的停留时间，提高了除尘效率。
对于回收的热量，目前主要有两种用法，一种是MGGH系统，即在吸收塔出口烟道增加再热器，利用烟气余热提升净烟气温度，防止下游设备腐蚀，无烟气泄露，可以基本消除“白烟”及石膏雨现象。另一种是低温省煤器，即将回收的热量用于加热汽机房凝结水。两种改造路线各有优势，MGGH具有很好的环保效果，而低温省煤器则可以有效降低煤耗，提高经济性。
2、湿式电除尘
湿式电除尘器主要用来除去含湿气体中的微量粉尘、酸雾、水滴、气溶胶、臭味、PM2.5等有害物质。
湿式电除尘器靠高压电晕放电使得粉尘荷电，荷电粉尘在电场力的作用下到达集尘板/管。通过定期冲洗的方式，使集尘板/管上捕集到的粉尘随着冲刷液的流动而清除，可以避免出现二次扬尘现象，达到很高的除尘效率。因无振打装置，运行也较可靠。
3、电袋复合除尘
电袋复合式除尘器是通过前级电场区的预收尘、荷电作用和后级滤袋区过滤除尘的一种高效除尘器，它充分发挥电除尘器和布袋除尘器各自的除尘优势，和性能优点，同时弥补了两者的除尘缺点。该技术具有效率高、运行稳定的优点，目前在国内燃煤发电机组中广泛应用。
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4、电除尘高频电源改造
本方法由于成本较低，且效果明显，成为目前燃煤机组超低排放改造中普遍使用的一种辅助除尘增效改造方式。
二、组合路线的选择
1、投资最省的路线
脱硫除尘一体化+脱硝催化剂加层+高频电源改造，单机投资5000万～1亿，可以节约大量投资，同时运行阻力很低，设备增加很少，运行维护成本都最小化，停机工期最短可以控制在40天以内，各方面优势十分明显。
由于该技术投入应用不久，虽然很快受到市场的认可，但是长期除尘稳定性尚待验证，有一定的风险。
2、性能稳妥、投资和运维成本相对较低的路线
1）脱硫除尘一体化+脱硝催化剂加层+高频电源改造+MGGH
单台机投资大约1.0～1.5亿，停机工期40天，可以确保脱硫、除尘、脱硝全面、长期达到超低排放要求，同时能够解决“白烟”和烟囱腐蚀问题。
2）脱硫除尘一体化+脱硝催化剂加层+高频电源改造+湿电除尘
单台机投资约1.0～1.3亿，停机工期50天，可以确保脱硫、除尘、脱硝全面、长期达到超低排放要求，终端除尘效果会比线路1更加低，同时能够脱除酸雾、水滴、气溶胶、臭味等，但是无法消除“白烟”和解决烟囱腐蚀问题。
3）单塔双分区脱硫除尘技术+脱硝催化剂加层+高频电源改造+MGGH
投资与路线1）接近，停机工期50天，由于MGGH具有良好的除尘效果，因此该技术也能够达到超低排放要求，也能够消除“白烟”和解决烟囱腐蚀问题。不过由于该技术的除尘效果相对较差，相应对于石膏的脱除效果也会比较差，因此从吸收塔携带的石膏将会影响最终的固体颗粒排放值，是否能够持续控制在5 mg/Nm³以下有待考验。
4）单塔双分区脱硫除尘技术+脱硝催化剂加层+高频电源改造+湿电除尘
为了解决路线3）的问题，可以将MGGH改为湿电除尘，可以解决末端烟尘排放较高的问题，投资有所下降，停机工期50天，缺点是不能解决“白烟”和烟囱腐蚀问题。如果湿电除尘和低低温除尘器同时设计，可以同时解决上述问题，但是投资和运维成本又太高。
5）同上路线，但在低低温电除尘上选用低温省煤器，停机工期50天，可以降低煤耗，缺点是不能解决“白烟”和烟囱腐蚀问题。
3、全面、稳妥的技术路线
早期的超低排放改造路线，在除尘上很多都采用低低温电除尘+湿式电除尘的改造方式，余量较大，但是工程量、投资和运维成本都很高。
三、几个需要关注的问题
（一）设备腐蚀问题
1、低低温除尘器的腐蚀问题。
使用低低温除尘器降低烟温后，管式换热器、烟道、电除尘和风机等都可能出现腐蚀。目前的低低温除尘器采用的材料能够抵御酸腐蚀，同时换热器降低烟温，SO3冷凝后大部分将被灰尘吸附（95%以上），并被电除尘脱除，从而避免电除尘和烟道、风机等的腐蚀。但实际效果仍待时间检验。
2、湿电除尘的腐蚀
湿电除尘布置在吸收塔的下游，经过吸收塔脱硫后，烟气中的SO2大为降低，但是吸收塔对于SO3的脱除是很有限的，加上烟气中水分增加，SO3基本都以硫酸的形式存在，因此对设备的腐蚀能力是很强的。目前湿电除尘外壳主要采用碳钢喷涂玻璃鳞片，极板、极线等内部设备主要采用316L或导电玻璃钢，316L虽然耐酸性较好，但是长期使用的仍会发生腐蚀，使用寿命有待评估。因此从耐腐蚀的角度考虑，导电玻璃钢的性能更优，但是其使用效果需要进一步验证。
3、烟囱的腐蚀
如果使用MGGH系统，则烟囱的烟气温度可以抬升到80℃左右，基本可以消除“白烟”，同时由于烟温较高，水汽在烟囱壁上的冷凝量大大减少，可以很大程度上缓解烟囱内筒的腐蚀问题，大大减少烟囱的维护成本，提高安全性。但受限于烟温，烟气冷凝仍然无法完全消除，因此腐蚀仍然无法完全避免。
（二）改造后阻力上升问题
现有超低排放改造的大部分项目都会导致烟气阻力上升，因此在确定改造线路时必须同步评估烟气阻力的上升量和现有风机的余量，确定是否需要进行引风机增容改造。目前部分电厂在进行引风机扩容时同步进行了增引合一的改造，节电效果明显，建议同步考虑。
结语
综上，烟气超低排放改造技术已经成为当前我国燃煤电厂的主要应用形式，同时针对不同的应用途径在传统技术上有了进一步的改进，能够在确保经济效益以及达到超低排放目标的同时确保燃燃煤电厂自身的可持续发展。文章针对脱硝技术、脱硫技术以及除尘技术进行了分析与探讨，并针对其特点进行进一步阐述，希望能对燃煤电厂超低排放改造工作起到一定的借鉴作用，同时希望进一步进行技术创新，从而能够更好的实现超低排放目标。
参考文献
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论文作者:冯加星
论文发表刊物:《中国电业》2019年第08期
论文发表时间:2019/9/5
标签：烟气论文; 超低论文; 技术论文; 电厂论文; 吸收塔论文; 燃煤论文; 烟囱论文; 《中国电业》2019年第08期论文;