摘要：我国对煤炭资源的利用一直存在原煤入洗率低、回采率低、燃烧利用率低和开采污染等问题，而我国的经济发展和能源资源条件决定了以煤炭为主的能源结构在短期内难以改变。由此看来，与调整能源结构相比，强化末端治理是能够在短期内控制大气污染形势的有效措施。本文分析了燃煤电厂烟气超低排放技术。
关键词：燃煤电厂；烟气超低排放；技术
面对我国大气污染的严峻形势，污染大户燃煤电厂一度成为众矢之的，因此燃煤电厂烟气净化技术有了新的发展趋势—超低排放。
一、现状
2014年国家能源局、国家发改委和环保部三家联合颁布了《煤电节能减排升级与改造行动计划（2014～2020 年）》，要求燃煤机组超低排放的烟气污染物的限值要达到含量为6%的基准氧，二氧化硫、烟尘和氮化物的排放浓度分别要低于35mg/m3、10mg/m3 和50mg/m3的指标，目前我国燃煤电厂烟气污染物超低排放技术主要是针对单一污染物进行单一的治理，各种治理烟气污染的超低排放技术之间没有实现协同处理，目前我国燃煤电厂在进行除尘时所用的设备大多是电除尘器，运用最广泛的除尘技术有静电除尘方式、利用高效的阻挡过滤器式进行除尘以及机械除尘器，根据煤炭燃烧的状况，可以把烟尘的脱硫技术分为三个阶段，即燃烧前、燃烧中和燃烧后进行脱硫，燃烧前的脱硫方法主要是通过物理的技术手段去除部分的黄铁矿硫以及进行燃煤时60%的灰分。燃烧锅炉的类型决定了燃煤中的脱硫技术，目前主要用的锅炉类型有层燃炉和循环流花床锅炉。在燃烧后进行脱硫技术主要分为三种形式，即湿法、干法以及半干法三种形式。脱硝技术也分为燃烧前、燃烧中和燃烧后三个阶段，燃烧前也是通过物理手段进行优质选煤。燃烧中的脱硝技术主要是通过对燃烧的条件和方式进行控制从而降低由氮元素转向氮化物的概率。燃烧后的脱硝技术手段主要是通过电子束处理法、活性炭的处理方法和脉冲电晕的化学方法进行处理。
二、实例分析
1.某燃煤电厂由于各电厂供煤煤源较多，煤种特性多变，要求超低排放改造对煤种适应性较强。各燃煤电厂所用煤质热值较低，平均发热量为18 074 kJ/kg，灰分平均为36.46 %，硫分平均为1.46 %，超低排放改造投资相对较大，改造难度相对较大。
2.超低排放改造技术分析。目前燃煤机组超低排放技术路线一般采取多种污染物协同治理方式，对原环保设施进行技术升级或者采取积木叠加方式增加新设施。适应超低排放各种升级改造技术也逐步推广应用，在除尘方面可采用低（低） 温静电除尘器、电袋除尘器、新型布袋除尘器、旋转电极、高频节能高效电源等装置，脱硫后再加装湿式静电除尘装置；脱硫方面可实施脱硫装置增容改造，因地适宜增加串联塔或采用单塔双循环、双塔双循环等更高效率脱硫设施；脱硝可采用低氮燃烧、高效率选择性催化还原法SCR脱硝装置等技术。从已投运部分超低排放改造电厂情况来看，经合理技术改造，二氧化硫、氮氧化物、烟尘等烟气污染物均能低于超低排放要求的排放浓度。2014 年7 月1 日起，现役燃煤机组执行《火电厂大气污染物排放标准》（GB13223—2011） 要求，烟尘、二氧化硫、氮氧化物三项质量浓度排放指标分别为30 mg/m3、200 mg/m3、100 mg/m3。目前，本燃煤电厂300 MW 以上等级机组基本达到新标准要求，并取得相应除尘、脱硫、脱硝环保电价补贴，因此山西燃煤电厂在此基础上进行超低排放改造，技术上是可行的，为下一步全面推进超低排放改造积累经验。
3.超低排放技术建议。现役机组应同时结合现有机组除尘、脱硫和脱硝方式以及现有污染物排放浓度值进行综合分析比选确定超低排放改造技术路线，下面主要结合机组目前排放浓度情况，从除尘、脱硫、脱硝三方面给出改造技术路线建议，最终达到超低排放标准要求。
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（1）烟气除尘。一是现有除尘方式除尘器出口烟尘质量排放浓度小于20 mg/m3 的除尘器可以考虑不再进行除尘器改造，可在脱硫塔后加装湿式电除尘器。二是采用布袋除尘器或电袋除尘器的机组，除尘器出口烟尘质量排放浓度小于30mg/m3、大于20mg/m3 的除尘器，应选择合适的滤袋进行更换改造，或对电除尘器部分的供电方式进行高频电源或三相电源改造。同时，在脱硫塔后加装湿式电除尘器。三是除尘器出口烟尘质量排放浓度在50 mg/m3左右的电除尘器，机组灰硫比较大，可进行低低温电除尘器技术进行改造，或增加电场或加高加宽除尘器，通过增加除尘器收尘面积提高除尘效率。在场地受限，也可以对电除尘器进行电袋或全布袋除尘器改造。同时，在脱硫塔后加装湿式电除尘器。
（2）烟气脱硫。一是有石灰石- 石膏湿法烟气脱硫出口二氧化硫质量排放浓度在50 mg/m3 左右的，脱硫效率低于98%的机组，宜对吸收塔采取优化提效措施，进一步提高脱硫岛脱硫效率，如塔内增加均流提效板、性能增效环、加密喷淋密度、增加托盘等方式提高脱硫效率。二是现有湿法脱硫出口二氧化硫质量排放浓度在100 mg/m3 左右的机组，改造后脱硫效率要求大于98%小于99%时，宜通过增加喷淋层，提高液气比等改造方式提高脱硫效率。三是为了确保烟尘达标和湿式除尘器正常运行，脱硫改造必须保证除雾器液滴携带质量排放浓度小于40 mg/m3，宜采用高性能塔内屋脊式除雾器、平板式烟道除雾器或其他型式的高效除雾器，且至少设置二级及以上除雾器。
（3）烟气脱硝。一是实施烟气脱硝超低排放改造，应首先解决机组低负荷工况下，因烟温低而导致脱硝系统不能正常运行的问题。在役机组应首选烟气旁路技术进行改造，并保证机组40%负荷工况下，SCR 脱硝系统入口烟温应不得低于保护值。二是常规煤粉炉现有脱硝系统出口氮氧化物质量排放浓度在60 mg/m3 左右时，如脱硝入口氮氧化物质量排放浓度大于400 mg/m3 左右时，应优先考虑对低氮燃烧器进行优化改造，并对现有催化剂进行吹灰维护和现场简单再生，如果能够保证氮氧化物超低排放标准，则不需对SCR系统进行改造。三是常规煤粉炉SCR 脱硝系统出口氮氧化物质量浓度大于100 mg/m3，如果采用原SCR系统催化剂备用层仍不能满足超低排放标准的，则应对SCR脱硝系统进行整体改造，在原有基础上增加催化剂层数。确保烟气氮氧化物排放浓度满足超低排放要求。确因煤质、炉型等因素影响，采用SNCR 脱硝技术不能满足烟气超低排放要求，应考虑对锅炉进行SCR 脱硝技术改造。
4.协同处理。烟气超低排放协同治理技术是指在同一设备内实现两种及以上的烟气污染物的同时脱除，或为下一流程设备的污染物脱除创造有利条件，以及某种烟气污染物在多个设备间高效联合脱除的技术。烟气协同治理技术的最大优势在于强调设备间的协同效应，充分提高设备主、辅污染物的脱除能力，在满足烟气污染物治理的同时，实现经济、优化及稳定运行。对于常规燃煤锅炉机组的超低排放改造，设计时要充分考虑烟气超低排放协同治理技术路线，脱硝催化剂、除尘器设计方案要考虑汞、三氧化硫脱除效果，脱硫设计要考虑烟尘、石膏等颗粒物脱除效果，湿式除尘器要考虑PM2.5 脱除效果。
对于燃煤电厂，开发和应用先进高效的除尘、脱硫、脱硝技术，并从多污染物综合治理的角度出发，充分考虑各种污染物间相互影响，利用现有污染物治理设备的协同效应，对烟尘、二氧化硫、氮氧化物和汞等进行协同治理，是未来烟气污染治理的主要发展方向。
参考文献：
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论文作者:张影
论文发表刊物:《电力设备》2017年第16期
论文发表时间:2017/10/18
标签：烟气论文; 超低论文; 技术论文; 除尘器论文; 污染物论文; 燃煤论文; 机组论文; 《电力设备》2017年第16期论文;