田中杰
大唐山东清洁能源开发有限公司 山东青岛 266061
摘要：我国在火力发电过程中使用的煤炭种类多样，其中不乏中高灰以及中高硫煤炭，在实际发电过程中，这类煤炭在使用中会产生较多的含硫、含氮物质，影响国家的大气污染治理，不适合在当前火电污染排放标准日益严格化的环境之中进行使用。为了避免大气污染的恶化，当前我国的火力发电厂针对生产中使用的含硫含氮煤种的使用过程进行了分析，采取了一定技术来优化发电中的污染物排放，本文就几项技术使用中的经济性进行了分析。
关键词：大型燃煤电厂；超低排放改造技术；运行成本；经济性分析
引言
在火力发电过程中针对煤炭燃烧中产生的污染进行处理，降低发电中的污染排放是必要的。由于我国的能源资源的消费和生产特点，传统的发电方式难以得到改变，因此，要想降低火力发电中煤炭燃烧产生的污染物排放量，技术人员应当在污染的收集和净化上进行优化，推进煤炭发电厂的污染排放处理，降低大气污染，优化生态环境。
一、超低排放改造概述
我国现阶段的城市能源主要是由煤炭进行供给，火力发电依旧是我国的城市生活之中主要的能源供给。在我国北方的城市之中，除了火力发电对于煤炭的使用之外，冬天的寒冷天气下，建筑内部暖气的供暖也使用了大量的煤炭，煤炭的大量使用也导致在冬季，我国北方城市恶劣的空气环境。当前我国的火电厂的建设一般将各个生产步骤所在的厂房进行独立的建设，在实际生产之中存在生产空间不够和生产的污染较大的缺点。
1.吸附
为了提升我国的环境质量，同时提高火电厂的发电效率，在实际生产的车间的建设时，要注意对有毒有害物质进行统一的吸收或是处理，这就要求在一体化建设设施内具有可以将有害物质统一处理的方法。在当前的建设之中，施工人员一般会使用耐磨、耐压的活性焦来作为一体化设施之中的有害物质的净化方法。活性焦比起传统的活性炭具有更高的强度，且其吸附有害物质的性能更强。
2.氧化
通过高能电子产生的氧化自由基来将排放气体之中的含硫含氮物质氧化，经过氧化之后的高价氮硫化合物再与水发生反应，形成硝酸以及硫酸，达到净化烟气之中有毒有害物质的目的。在高能电子的获取上，一般是通过高压脉冲电源的放电来对电子进行活化，高能电子可以破坏烟气之中化学物质的化学键，形成大量的活性自由基，从而参加化学反应，对烟气有毒物质实现净化。
3.烟塔一体化
火电厂一般是通过烟塔来进行热量的散发和烟气的排放，在日常的生产之中，冷却塔所散发的热量是火电厂生产过程热量的一半以上，冷却塔在热量的散发过程之中热量的上升会形成上升空气，有利于经过脱硫脱硝处理之后的烟气上升，提高了烟气排放的效率，烟塔主要是用于烟气的排入方，虽然烟气已经经过了脱硫脱硝处理，但是由于当前技术的限制，净化工艺无法百分之百的对有毒物质进行处理。有旁路建设主要是用于在脱硫操作无法顺利进行时，将产生的烟气引入备用处理设施，避免烟气污染的发生。
二、运行成本分析
1.基础条件
当前的火电厂建设中，机组的容量一般在300mw以上，这类燃煤机组的炉型一般是四角切圆或是前后对冲的形式，因此，在对机组进行低排放改造之前，技术人员应当使用干式井点除尘装置对机组进行除尘处理，降低火力发展中的烟尘排放。为了提升机组的脱硝处理效率，技术人员会在机组锅炉之中使用低氨燃烧器，并在机组排放通道中安装脱硝装置，降低发电过程中的含氮废气的排放。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆针对机组在生产过程中的含硫物质，技术人员会在锅炉的尾气排放装置中安装湿法脱硫装置，有效降低了机组生产过程中的含硫物质排放。为了实现超低排放，达到并优于天然气燃气轮机组排放限值。对于脱硝改造部分，需要调整和优化喷氨，增加 SCR 催化剂用量；对于除尘改造部分，需要安装管式换热器降温段，将原有干式静电除尘器改造成低低温静电除尘器，同时在湿法脱硫后安装湿式静电除尘器；对于脱硫部分改造，需要采取增加喷淋层数量、增加喷淋浆液量、安装吸收塔内增效板等手段，对脱硫吸收塔进行提效改造；为减轻酸性净烟气对烟囱腐蚀，需在湿式电除尘器后安装管式换热器升温段，对净烟气进加热，使进入烟囱的烟气温度不小于 80℃。经过上述的改造和优化，机组的烟尘排放、氮排放以及硫排放量得到了有效的降低，降低了设备运行对环境和大气的污染。
2.投资分析
超低排放改造项目投资费用主要包括建筑工程费、设备购置费、安装工程费和其他费用。其中，建筑工程项目主要包括管式换热器及湿式电除尘器支架、循环泵支架、设备基础和桩基、总平处理等；采购的主要设备有低低温电除尘及管式换热器、湿式电除尘器、脱硝催化剂、吸收塔循环泵等；其他费用包括技改工程场地准备费、项目管理经费、项目技术服务费、调试费、安全措施补助费、特大型施工机具措施费、预备费；对于技改工程场地准备费，主要包括对原有烟道、管道、保温、除尘器灰斗、脱硫喷淋母管、喷嘴拆除，以及原回转式 GGH 及其支架的拆除。在发电机组建设过程中，机组容量的增加会导致工程投资数额的增加，在实际的改造过程中，针对设备的购置和安装等过程的费用进行有效的管理是降低机组排放系统建设投资的有效手段。
3.运行成本
超低排放系统运行成本主要考虑运维成本、折旧、财务成本和其他成本。其中运维成本主要是指各项污染物控制系统运行过程中的电耗、水耗、物耗以及维修费用等；折旧成本主要是指固定资产的折旧；财务成本主要是指投资贷款部分的利息等费用；其他成本主要包括保险费用、资本金收益和管理费等。在超低排放系统的运行过程中，主要的运行消耗包括电耗、水耗、物耗以及维修过程的支出。在发电机组中安装的脱硫、脱硝、除尘设备在运行过程中会增加引风机运行中的阻力，进而提升机组运行过程中的电力消耗。在脱硫系统的运行过程中，其石灰石等材料使得发电中水耗有所增加，且脱硫系统的入口烟尘温度较高，在实际使用中增加了系统的蒸发量，造成系统水耗增加。脱硫系统、脱硝系统以及除尘系统在运行过程中都会造成较大的物耗，脱硫系统中的石灰石消耗、脱硝系统中的催化剂消耗以及除尘系统特种的碱液消耗等都是超低排放系统在运行过程中的大量消耗物质。
4.优化措施
由于设备购置费是控制燃煤机组超低排放改造的关键，因此可以从选择合理的工艺路线、优化设备选型、提高设备的国产化率等方面入手，降低管式换热器、湿式电除尘器、催化剂、吸收塔循环泵等主要设备的采购费用。燃煤机组容量、运行时间和运行负荷对超低排放改造系统运行成本的增加均有显著影响。机组的容量会影响运行成本，在建设过程中通过降低除尘系统的投资量可以降低设备改造过程中的成本和支出，进而降低工程的支出。针对低排放系统在运行中造成的石灰石、催化剂以及碱液消耗，在超低排放系统的设计优化过程中，技术人员要对系统中催化剂用量以及喷氮过程进行一定的调整和优化，这是降低设备运行消耗的有效措施。
结语
对脱硫吸收塔进行提效改造是完成燃煤机组超低排放改造的典型技术路线。燃煤机组容量、运行时间和运行负荷对超低排放改造系统运行成本的增加均有显著影响。延长运行时间对于降低单位 kW 运行成本增加幅度效果更明显。控制除尘系统投资额，可以有效降低超低排放改造系统的运行成本。
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论文作者:田中杰
论文发表刊物:《防护工程》2018年第11期
论文发表时间:2018/9/30
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