摘要：在当前大气污染物排放控制形势下，选择合适的超低技术路线对整个项目的投资和设备选型至关重要。针对不同的排放标准、锅炉炉型和燃煤煤质，可采用的技术路线并不唯一，燃煤电厂应综合考虑各种因素，制定出符合自身实际情况的改造方案，实现煤炭的清洁化利用。随着超低排放技术的逐步推广，这将产生十分巨大的环境效益和社会效益。
关键词：超低排放；脱硝；除尘；脱硫
一、烟气超低排放技术路线选择
超低排放改造中充分利用企业的特性，利用厂内电石（Ca2C2）与水反应制乙炔的产物电石渣（主要成分Ca（OH）2）作为工艺的主要脱硫原料代替脱硫剂，反应后的渣浆直接打到制浆池根据浆液情况加入电石渣配置浓度。脱硝根据锅炉类型（循环流化床锅炉）采用选择性非催化还原（SNCR）脱硝技术。加之原有设备和综合一体化处理理念，选择布袋除尘+湿式电除尘技术。在满足环保要求的同时尽可能实现节能减排。
二、燃煤锅炉超低排放技术探讨
1、烟尘控制技术
1.1电除尘高频电源改造
电除尘器高频电源是利用高频开关技术，通过工频交流-直流-高频交流-高频脉动直流的能量转换形式，供给电场一系列的窄电流脉冲。高频电源电压波动小、电晕电压高、电晕电流大，从而增加了电晕功率，提高了除尘效率。有文章指出，采用高频电源给电除尘器供电，烟尘排放可降低40%～60%，配合电除尘器，除尘效率能达到99.80%～99.85%。与普通工频电源相比，高频电源在节能效果、电晕功率、电源适应性和火花控制特性等方面具有很大优势，且改造成本低，效果明显，已成为各电厂在超低排放改造中普遍使用的一种辅助除尘增效改造方式。
1.2电袋复合除尘
电袋复合式除尘器是有机结合了静电除尘和布袋除尘的特点，通过前级电场的预收尘、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，及两者相结合产生新的性能优点，弥补了电除尘器和布袋除尘器的除尘缺点。该复合型除尘器具有效率高、稳定的优点，可实现除尘器出口小于20mg/m3的排放。近期投运的超细纤维滤袋可保证除尘器出口小于10mg/m3但从已投产的电袋复合除尘器来看，差压高、布袋寿命短和维护费用高等问题仍然需要尽快解决。
1.3低低温电除尘
低低温电除尘是在电除尘前增设低温省煤器，以降低烟气入口温度（低于酸露点温度），提高除尘效率。有研究指出，随温度降低，粉尘比电阻会减少至1011Ω•cm以下，更易被捕集；同时，烟气体积流量下降，在电除尘通流面积不变的情况下，流速明显降低，在电除尘内部的停留时间增加，因此，除尘系统效率将会明显提高。另外，用低低温电除尘降低吸收塔入口烟温，可大大减少吸收塔的蒸发量，节水效果十分明显。虽然低低温电除尘具有明显优势，但其存在一个较大的隐患，即烟气低温腐蚀问题。一旦将排烟温度降低到100℃以下，达到酸露点以下，管道、电除尘、风机、烟道等可能会比较严重的腐蚀。为防止酸腐蚀，煤炭的灰硫比应控制在100~1000之间。
1.4湿式电除尘器
湿式电除尘器是一种处理含微量粉尘和微颗粒烟气的新除尘设备，用于去除湿法脱硫后的粉尘和石膏浆液雾滴等，是大气复合污染物控制系统的最终精处理环节。湿式电除尘器的收尘原理与干式电除尘器相同，靠高压电晕放电使得粉尘荷电，荷电后的粉尘在电场力的作用下到达集尘板/管，然后采用定期冲洗的方式，使粉尘随着冲刷液的流动而清除，避免引起二次扬尘。在吸收塔出口接湿式电除尘器，可将烟尘排放限值控制在5mg/Nm3甚至更低水平，消除“石膏雨”现象，同时对一次PM2.5、SO3和Hg的去除率分别在85%、70%和60%左右。
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2、SO2控制技术
2.1原塔提效方案
为达到要求的吸收塔脱硫效率，可通过增加喷淋层数来增大液气比，也可通过增加合金托盘来增加传质效率，或两种方式一起使用。相应的，原塔的石膏氧化时间需重新进行核算，如原塔浆池能满足改造后的石膏氧化时间的要求，原塔浆池可无需改造，如原塔浆池不能满足改造后的需要，则可对浆池加高或采用增设塔外浆液箱的方式来满足石膏氧化时间的要求。根据国内电厂超低排放改造的效果来看，达到脱硫目标一般都不存在问题，主要是对吸收塔内协同除尘的要求。在吸收塔达到脱硫效率的前提下，如果吸收塔入口粉尘浓度处在合理范围内，则在考虑不增加后续的湿式电除尘器的条件下，通过均布气流、提高喷淋覆盖度及优化除雾器布置等技术完全能将出口粉尘降低到5mg/Nm3以下。
2.2增设新塔方案
当原单塔的脱硫效率不能满足排放要求时，可考虑新建串联或并联吸收塔。新建串联塔，是目前国内大型火力发电厂针对高硫煤的比较成熟的脱硫技术。烟气通过一级塔后，由烟气出口进入二级塔，进行二次脱硫。两级吸收塔工作的侧重点不同，一级塔低pH值运行，重氧化，二级塔高pH值运行，保效率。新建并联塔，主要通过烟气分流减少进入原吸收塔的烟气量，使得原吸收塔出口烟气达标排放，新建吸收塔则用于处理剩余部分烟气量。
2.3单塔双循环方案
单塔双循环是结合原塔提效和增设新塔两种方案的优点衍生出的新工艺。单塔双循环的吸收系统与传统的单塔不同，而是分为上层浆液循环和下层浆液循环两个部分，下层循环的浆液经过喷淋吸收后返回到吸收塔浆池，上层循环的浆液通过上层受液盘将上层喷淋的浆液收集，通过重力自流到塔外浆池。从实质上看，单塔双循环和串塔工艺的流程基本相同，只是将串塔中间的联络烟道省略，达到脱硫效率的同时节省成本。但该工艺存在吸收塔高度较高的问题，给吸收塔的设计和加固都带来了不小的影响。
三、超低排放组合技术路线
对于降低NOx和SO2的浓度，都有成熟可靠的技术路线，但对于烟尘的去除，有多种改造思路。根据目前国内各大电厂的改造实施情况，主要有以下几种组合的超低排放改造技术路线。a）低氮改造/增加催化剂层+低低温电除尘+脱硫提效协同除尘。对降低NOx的浓度，采用低氮改造或增加催化剂层均能达到超低排放要求；对降低粉尘的浓度，采用在空预器与原电除尘器之间增设低温省煤器，将烟气温度由145℃～165℃降到90℃，具有较好的节能效果，可提高原电除尘器的除尘效果，同时能协同脱除部分SO3，使除尘器出口烟尘浓度下降到25mg/Nm3，再经脱硫系统协同除尘达到烟尘超低排放要求。国内已有同类机组稳定达到烟尘排放浓度5mg/Nm3的运行业绩；b）低氮改造/增加催化剂层+电袋复合除尘器+脱硫提效协同除尘。将原电除尘器的后几个电场改造为袋式除尘器，并采用超细纤维滤袋，形成电袋复合除尘器，能较大幅度地提高除尘效率，除尘器出口烟尘浓度≤10mg/m3，再经后续脱硫系统协同除尘达到烟尘超低排放要求。国内已有同类机组稳定达到烟尘排放浓度5mg/m3的运行业绩。
结束语
随着大气污染越来越受到广泛关注及重视，近年来国家颁布了一系列严苛的大气污染物排放标准，超低排放已成为未来电厂环保的新趋势。整理分析了脱硝、除尘和脱硫三方面的超低排放技术方案，并在此基础之上，对已投运的超低排放组合技术路线进行了探讨。
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论文作者:尹政伟
论文发表刊物:《电力设备》2017年第1期
论文发表时间:2017/3/9
标签：吸收塔论文; 电除尘器论文; 超低论文; 烟气论文; 除尘器论文; 烟尘论文; 浆液论文; 《电力设备》2017年第1期论文;