摘要：随着国家对于大气污染问题的关注和重视，实现超低排放已成为当前电厂环保的重要研究问题。本文分析了脱硝、脱硫和除尘三个方面的超低排放技术方案，就超低排放技术选择及应用进行了探讨。
关键词：660MW；机组；超低排放技术
前言
人民日益增长的优美生态环境需要，同当下我国整体环境质量之间的矛盾依然突出，火电机组烟气超低排放改造已由当初的部分重点地区和环境敏感地区向一般地区全面铺开，要求NOx、SO2和烟尘的排放限值分别为50 mg /m3，35 mg /m3和5 mg /m3，下面就超低排放技术的选择及国电投白城发电公司（660MW）机组的技术应用进行了探讨。
1控制NOx
目前国内外能够实际应用于电厂燃煤锅炉的NOx的控制技术主要包括低氮燃烧技术和选择性催化还原脱硝技术。低氮燃烧器技术，即在燃烧过程中减少NOx的生成，因其投资少、运行费用低、无二次污染等优点，我国将其作用为首选技术，但仍难以达到最新的国家超低排放要求，所以仍要采用烟气脱硝技术，即在燃烧完成后对烟气进行净化。白城发电公司在降低氮氧化物排放方面，采用了炉内低NOx燃烧技术和炉后SCR脱硝技术。超低排放改造可通过增加低氮燃烧器改造、催化剂用量（层数）、流场优化等技术控制NOx。低氮燃烧技术包括低氮燃烧器技术、空气分级技术、燃料再燃技术等。锅炉炉膛温度过高、炉内空气过量时，会产生更多的NOx，通过降低燃烧区温度、减少过量空气的方式可以控制NOx生成。低氮燃烧技术成熟，普遍用于国内外大型燃煤锅炉，在实际生产过程中各种低氮燃烧技术常常以组合的方式出现，其中空气分级技术+低氮燃烧器技术应用最为广泛。白城发电公司燃烧器采用35台低NOx轴向旋流燃烧器。同时在最上层煤粉燃烧器上方，前后墙布置了10只燃尽风燃烧器。并投运锅炉优化控制系统，对锅炉燃烧相关数据进行数据采集和分析，建立锅炉燃烧和锅炉氮氧化物生成模型，通过控制锅炉二次风量和二次风量分配，改善锅炉燃烧，从而降低锅炉运行中降低和稳定锅炉氮氧化物产生量，减少脱硝系统氨的消耗量和氨逃逸量。
在使用SCR脱硝技术时，增加催化剂的用量是最直接、最简单有效控制NOx的方法。白城发电公司通过增加催化剂层高实现催化剂体积增容，实现脱硝增效。原配置两层催化剂，预留一层，即2+1布置方式，采用液氨为脱硝还原剂。催化剂增加一层后，增加催化剂的用量，提高喷氨量，可提高烟气中NOx和氨的反应量，从而减少NOx的排放。
2控制SO2
石灰石-石膏湿法烟气脱硫（WFGD）工艺是技术最成熟、应用最广泛的烟气脱硫技术，白城发电公司设计两套与锅炉相配套的湿法烟气脱硫FGD系统，为一炉一塔配置。设计入口烟气SO2含量为2784mg/Nm3入口烟气温度为135℃。脱硫剂为石灰石，脱硫效率不小于95%。
目前提高脱硫效率主要有：1）脱硫塔扩容改造，增加喷淋层，提效技术主要有单塔双循环和双塔双循环；2）增加塔内气液接触面积，如采用增设合金托盘等塔内部件；3）单塔一体化脱硫除尘技术。单塔双循环的特点是石灰石利用率高，脱硫效率高。主要用于处理含硫量高的燃煤机组；4）如在现有工艺及设备的基础上，不影响脱硫系统运行，可以使用脱硫催化剂产品，提高脱硫效率。
白城发电公司公司对脱硝及除尘系统进行了改造，但FGD由于日常运行中入口SO2浓度远低于设计值（进行系统改造前普遍以海拉尔方向褐煤、霍林河褐煤为主，FGD入口SO2浓度处于400～1100mg/Nm3之间）未进行扩容改造。由于煤炭组织困难，公司开始燃用白音华蒙东煤种，FGD入口SO2浓度也有明显提高，故在现有工艺及设备的基础上，不影响脱硫系统运行，使用JDKJ系列脱硫增效剂，提高脱硫效率。
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脱硫催化剂的作用原理是，降低烟气中的SO2由气相向液相转换的传质阻力、增加CaCO3在浆液中的溶解度和溶解速度、提高CaCO3的表面活性等方法，使现有脱硫工艺系统在“液/气”比不变、烟气在吸收塔内与浆液的“接触时间”也不变的情况下，脱硫效率得到进一步的提高。
3 控制粉尘
目前国内已投产的燃煤电厂除尘装备主要以电除尘器为主，静电除尘技术具有处理烟气量大、除尘效率高、设备阻力低、适应烟温范围宽、使用简单可靠等优点。但为达到更低的烟尘排放值，要求电除尘器配置更多的电场数、更大的比集尘面积，增加了设备投资和运行费用。目前国内除尘改造技术主要有电袋复合除尘器、高频电源改造、低低温电除尘器、湿式静电除尘器。
电袋复合除尘器是将电除尘器和袋式除尘器有效结合起来的除尘技术。应用较多的是“前电后袋”形式，电除尘器作为一级除尘，利用电场作用收集80%左右的粗颗粒粉尘。电袋复合除尘器能去除0.01～1μm的气溶胶细微粒子，不受粉尘比电阻的影响，工作负荷低、过滤阻力小，可减少清灰频率，延长滤袋的使用寿命。
使用高频电源可提高电除尘器电场供电电压和电流，提高除尘器的除尘效率。根据除尘器效率多依奇公式可知，粉尘的驱进速度与除尘效率成正比。粉尘粒径的大小、粉尘比电阻、电场强度、烟气黏度都会影响带电粉尘在电场中的驱进速度。电场间的电压越高，电场强度越强，除尘效率越高。
低低温烟气处理技术是在锅炉空预器后设置低温省煤器或气气换热器，使进入除尘器入口的烟气温度由原来的130℃～150℃降低至90℃左右。在低温省煤器或气气换热器中气态SO3冷凝形成硫酸雾，被粉尘颗粒所吸附。除尘器在收集粉尘的同时，也协同去除了烟气中的SO3。
湿式电除尘器技术通常用于燃煤电厂湿法脱硫后饱和湿烟气中颗粒物的脱除，要实现烟尘浓度低于5 mg /m3的超低排放，一般情况下需配套湿试静电除尘技术。
湿式电除尘器的工作原理是：金属放电线在直流高电压的作用下，将其周围气体电离，使粉尘或雾滴粒子表面荷电，荷电粒子在电场力的作用下向收尘极运动，并沉积在收尘极上，水流从集尘板顶端流下，在集尘板上形成一层均匀稳定的水膜，将板上的颗粒带走。
白城发电公司每台锅炉配两台双室、五电场、设计除尘效率为99.85％的静电除尘器。烟气经湿法脱硫后从烟囱排放，在脱硫后增设湿式除尘器，湿式除尘器相比于其他除尘器，有以下技术特点：1）能提供几倍于干式电除尘器的电晕功率，适用于去除亚微米大小的颗粒，包括SO3酸雾和极微细的粉尘和湿烟气中的酸性气溶胶；2）能有效收集黏性大或高比电阻粉尘，同时也适用于处理高温、高湿、易燃、易爆的烟气；3）独特的喷水清灰工艺能有效避免因振打清灰而导致的二次扬尘发生，特别适合于出口粉尘浓度要求低的场所；4）避免了反电晕现象的发生。利用喷水对集尘极清洗可使放电极和集尘极始终保持清洁，电极上无粉尘堆积现象，有效消除反电晕现象的发生，有利于提高单位面积的集尘效率，在相同条件下可达到更低的排放浓度；5）无运动部件，可靠性较高，大大降低了运行维护工作量。放电极采用特殊形状和安装方法，不会因振动或腐蚀而损坏，此外对喷淋系统的喷嘴排列形式和集尘极板型式进行优化，可保证对极线和极板最佳的清洗效果；6）设备本体结构小，占地面积小，设备布置可以更紧凑，可与其它烟气治理设备相互结合多样化设计。
结束语
锅炉中燃料燃烧产生较多有害物质，包括二氧化硫、氮氧化物、粉尘等，需经过专业处理，将浓度降低至规范要求后才能排放至大气中。目前国家职能部门加大了环保管理力度，对污染物的排放要求不断提高，因此，生产企业应提高认识，充分认识到锅炉烟气改造的重要性，不断增加财力、技术投入，对锅炉系统进行改造，降低烟气中有害物质的排放，为环境保护作出应有贡献。
参考文献：
[1]周朝阳.1000MW超超临界机组超低排放改造工程分析[J].洁净煤技术，2017（06）：118-123.
[2]高健.山西运城发电厂600MW机组SO2超低排放改造研究[D].华北电力大学，2017.
论文作者:陈正员
论文发表刊物:《电力设备》2019年第13期
论文发表时间:2019/11/22
标签：烟气论文; 技术论文; 白城论文; 粉尘论文; 锅炉论文; 电除尘器论文; 除尘器论文; 《电力设备》2019年第13期论文;