广东省粤泷发电有限责任公司 广东 罗定 527217
摘要:对电厂燃煤锅炉进行技术改造，实现电厂锅炉烟气的超低排放是当前电厂改造的一个重要目标。本文对超低排放的改造技术路线进行了详细的介绍，并对比分析了不同改造技术路线的投资及运行成本，并举例罗定电厂的选型思路作为例子，以期能为条件类似的电厂锅炉烟气超低排放改造技术路线的选择提供参考。
关键词:电厂；锅炉；烟气；超低排放
引言
为了改善大气环境质量，国家发改委、环境保护部门、国家能源局联合下发《煤电节能减排升级与改造行动计划（2014-2020年）》明确要求东部地区稳步推进现役30万千瓦及以上公用燃煤发电机组和有条件的30万千瓦以下公用燃煤发电机组，实施大气污染物排放浓度基本达到燃气轮机组排放限值。罗定电厂两台机组原来已布置了SNCR+SCR脱硝系统（SCR布置在烟道内，还原剂尿素）、一炉一塔湿法脱硫系统、静电除尘器等环保设施，为应对环保发展要求，罗定电厂需要采取超低排放技术改造措施，将烟尘、SO2、NOx排放浓度控制在国家规定排放值（10 mg/m3、35 mg/m3、50mg/m3）内。
1、超低排放路线的选择
近年来超低排放的概念在社会各界的推广，将污染物排放量放到最低，减少燃煤电厂对环境造成的不利影响。在超低排放技术的路线选择上，首先要考虑到一次性投资和长期的运行费用，考虑到投入之后节能减排的效益，对技术的先进性、运行的可靠性、超低排放的长期稳定性以及出现故障时维修的及时性，超低排放改造技术不单要便于现在使用，也要放眼未来。结合电厂的实际情况因地制宜，特殊情况下可进行一煤炉一种策略，整体考虑污染控制设备之间的配合作用。随着环保技术和生产技术的发展，为以后大气零排放及污水零排放奠定基础。
2、超低排放技术路线的对比
2.1脱硝改造
在燃煤锅炉烟气的超低排放指标中，对烟气NOx排放浓度的控制是脱硝超低改造的一种技术要求。下面以机组满负荷下锅炉原始NOx浓度按380mg/m3设计，针对上述排放要求，对以下三种技术方案进行了分析比较：
方案一：进行低氮燃烧优化改造，控制满负荷下NOx浓度在280mg/m3内，60%负荷下为320mg/m3内；SCR装置拉出布置，在电除尘入口烟道上方增设SCR脱硝装置，按入口NOx浓度基准380mg/m3、89.5%脱硝效率进行设计，原SNCR/SCR停用。为使运行更为稳定，把原来的直喷尿素溶液改为增加一套尿素水解系统，改为往SCR通过喷氨格栅喷氨气。
方案二：进行低氮燃烧优化改造，低氮改造方案同上；增设尿素水解系统、喷氨格栅及氨喷射系统，为烟道型SCR提供脱硝还原剂，增设备用层催化剂，入口按380mg/m3、脱硝效率为89.5%，控制NOx浓度在40 mg/m3。
方案三：改进SNCR系统，按原始NOx浓度380mg/m3、35%脱硝效率进行设计；增设增设尿素水解系统、喷氨格栅及氨喷射系统，为烟道SCR提供脱硝还原剂，增设备用层催化剂，入口按320 mg/m3、脱硝效率为87.5%，控制NOx浓度在40 mg/m3。
以上三种方案的烟气参数及性能要求下表。
三种方案经济性对比见下表，按10年等值折旧考虑，方案二年综合运行成本为642万元，经济性最优，但烟气流场均匀性较差，SCR脱硝装置的安全性及稳定性难以保证，方案三年综合运行成本为893万元，运行成本最高。方案一年运行成本864万元，但脱硝装置拉出布置，烟气流场均匀性优于后两种方案，有利于下游设备的安全运行。
通过分析比较，从系统稳定运行方面等综合考虑，罗定电厂脱硝改造选用了方案一，但保留了SNCR装置，在需要时可投运SNCR喷枪，使得投脱硝的负荷宽度进一步扩大。
脱硝改造方案比较（2台炉）
2.2除尘改造
超低除尘技术也有很多技术工艺，现在很多的电厂企业采用吸收塔协同除尘、湿式电除尘、电袋除尘等一些工艺技术。
吸收塔协同除尘主要是保证进入吸收塔的烟尘浓度不能超过30mg/Nm3，并对吸收塔内部进行改造，如增加托盘、管束除尘器等均流装置，并配套采用高效的除雾器，才能保证烟尘的排放浓度不能超过10mg/Nm3。要保证吸收塔的入口尘浓度不能超过30mg/Nm3，需要看前面除尘器的效果，目前采用较多的低低温除尘、电袋除尘等模式控制。
其中管束式除尘的原理就是利用烟气在离心管束中快速旋转上升想成离心力和重力作用，来实现高效除尘的效果，液滴在离心力的作用下形成液膜并捕捉尘颗粒，再受重力作用从离心管输内壁脱除，以此来达到除尘除外的双面效果。这种利用烟气自身流动的速度不会造成多余的耗能，对于实现高效节能更符合要求。
超低排放改造中低低温电除尘技术也受到很多电厂的使用。烟气在进入除尘器前温度降低，使得其流速也相应减小，在电除尘器内的停留时间就会增加，使得电除尘装置可更有效地对烟尘进行捕获，从而达到更高的除尘效率。选取低低温除尘一般都是在原有静电除尘除尘效果较好且排烟温度较高的情况下选用。
比电阻是衡量飞灰导电性能的一个重要指标，对除尘效率影响很大。除尘效率与比电阻变化关系如图下图所示。研究表明电除尘中粉尘比电阻的最佳除尘效率区间为104-1011（Ω?cm），而电厂烟气中的飞灰比电阻一般都超过1011（Ω?cm），因此使飞灰比电阻降低至最佳的除尘效率区间内，对提高电除尘的除尘效率重要的意义。
低低温电除尘器运行中，粉尘性质发生了很大改变，由此产生了一些与常规电除尘器不同的问题，需要在除尘器改造时引起注意。为保证电除尘器正常工作，提出以下几条建议：
（1）需增大电场振打频次，以便有效的清除极板和极线的积灰。
（2）因烟气温度较低且人孔门周围不可避免地存在一定量的漏风，容易发生腐蚀，建议设置双层人孔门与烟气接触的内门采用ND钢材质。
（3）为防止输灰管道的堵塞，低温改造后需要对除尘器的保温、、加热、、灰斗等进行适当改造。
（4）进行振打力调整和振打时序调整，以最大降低二次扬尘问题。
2.3 脱硫改造
一般情况下主要采用石灰石-石膏湿法脱硫,对于脱硫效率要求在97%以下时,可以选择传统空塔喷淋提效技术;对于脱硫效率要求在98.5%以下时,可以选择复合塔脱硫技术中的双托盘塔?沸腾泡沫塔等;对于脱硫效率要求在99%以下时,可以选择旋汇耦合?双托盘塔等技术;对于脱硫效率要求在99.5%以下时,可以选择单塔双pH值?旋汇耦合技术;对于脱硫效率要求在99.7%以下时,可以选择双塔双pH值?旋汇耦合技术?当然,脱硫效率较高的脱硫技术能满足脱硫效率较低的要求,技术选择时应同时考虑经济性?可靠性?如图所示，石灰石-石膏湿法脱硫超低排放技术路线。
不同脱硫入口浓度满足超低排放要求时,需要不同的脱硫效率,为实现稳定超低排放,脱硫塔出口SO2浓度按30mg/m3控制,则可以算出,入口浓度1000mg/m3时,脱硫效率需不低于97%;入口浓度2000mg/m3时,脱硫效率需不低于98.5%;入口浓度3000mg/m3时,脱硫效率需不低于99%;入口浓度6000mg/m3时,脱硫效率需不低于99.5%;入口浓度10000mg/m3时,脱硫效率不低于99.7%?脱硫塔入口浓度范围是超低排放应严格控制的条件,新建机组技术选择相对简单,而现役机组的应用技术?装备条件?场地等对技术选择影响很大?
1)燃用含硫量≥2%煤的机组、或大容量机组(≥200MW)的电厂锅炉建设烟气脱硫设施时，宜优先考虑采用湿式石灰石―石膏法工艺，脱硫率应保证在90%以上，投运率应保证在电厂正常发电时间的95%以上。
2)燃用合硫量<2%煤的中小电厂锅炉(<200MW)，或是剩余寿命低于10年的老机组建设烟气脱硫设施时，在保证达标排放，并满足 SO2排放总量控制要求的前提下，宜优先采用半干法、干法或其它费用较低的成熟技术，脱硫率应保证在75%以上，投运率应保证在电厂正常发电时间的95% 以上。
3.结论
综上所诉，超低排放目的在于将燃煤机组的污染物排放控制在燃气机组排放标准限值内。本文对电厂燃煤锅炉烟气超低排放改造技术路线的选择,在相互比较的对比下，脱硫除尘更适用于电厂燃煤锅炉烟气超低排放的改造，不仅能够改善我国的自然环境，还有助于电厂技术水平的提高，对未来可持续发展具有重要意义。本技术应用了多项吸收提效技术降低SO2含量以及显著减少气溶胶和游离氨的产生，对载尘烟气进行细微颗粒物粒径增大处理，从而大大的提升细微颗粒物的去除效果，最后采用多级高效除雾器，实现总尘超低排放。
参考文献
[1]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,(03):11-16.
[2]盛鹏. 燃煤电厂超低排放环保运营成本研究[D].华南理工大学,2016.
[3]方常. 超洁净排放环保综合改造的应用研究[D].华南理工大学,2015.
论文作者:周永航
论文发表刊物:《电力设备管理》2017年第7期
论文发表时间:2017/9/7
标签：电厂论文; 超低论文; 烟气论文; 浓度论文; 技术论文; 效率论文; 罗定论文; 《电力设备管理》2017年第7期论文;