馬 良 陳 超

(山西太鋼不銹鋼股份有限公司，山西 太原 030003)

常規(guī)燃煤電廠超低排放技術(shù)路線分析

馬 良 陳 超

(山西太鋼不銹鋼股份有限公司，山西 太原 030003)

通過標(biāo)準(zhǔn)對照、超低排放技術(shù)應(yīng)用研究，結(jié)合某電廠300 MW機(jī)組環(huán)保提效調(diào)控實(shí)際，按照充分挖潛環(huán)保設(shè)施現(xiàn)有潛力后再對瓶頸環(huán)節(jié)實(shí)施充分利舊改造的思路，對常規(guī)燃煤電廠達(dá)到燃?xì)怆姀S排放標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)路線進(jìn)行了探討分析，為燃煤電廠實(shí)現(xiàn)超低排放提供參考。

燃煤電廠，超低排放，燃?xì)鈽?biāo)準(zhǔn)，技術(shù)路線

火電廠大氣污染物排放新標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布、實(shí)施后，燃煤電廠開展了一系列環(huán)保設(shè)施提效運(yùn)行和升級改造工作，以期滿足逐步從嚴(yán)的污染物排放濃度限值要求。但隨著大氣污染防治工作的推進(jìn)，達(dá)標(biāo)排放已非燃煤電廠的全部追求，污染物超低排放、排放水平達(dá)到燃?xì)怆姀S排放標(biāo)準(zhǔn)已成為燃煤電廠進(jìn)一步削減污染排放、積極承擔(dān)社會責(zé)任的期望目標(biāo)。本文旨在以已配置常規(guī)環(huán)保設(shè)施的燃煤電廠為例，按充分利舊、先控再改的原則，對常規(guī)燃煤電廠達(dá)到燃?xì)怆姀S排放標(biāo)準(zhǔn)的可行性技術(shù)路線進(jìn)行探討分析。

1 燃煤電廠現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)

2011年7月29日，國家修訂發(fā)布了GB 13223-2011火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)，要求現(xiàn)有燃煤電廠自2014年7月1日起執(zhí)行煙塵30 mg/m3、二氧化硫200 mg/m3、氮氧化物100 mg/m3的污染排放濃度限值，比舊標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的煙塵50 mg/m3、二氧化硫400 mg/m3、氮氧化物650 mg/m3分別控低40%，50%，85%。2013年2月27日，國家環(huán)保部發(fā)布了《關(guān)于執(zhí)行大氣污染物特別排放限值的公告》，要求位于大氣污染重點(diǎn)控制區(qū)的燃煤電廠自2014年7月1日起執(zhí)行20 mg/m3限值，將煙塵排放濃度再控低1/3。

2 燃煤電廠特別排放限值及燃?xì)怆姀S標(biāo)準(zhǔn)

GB 13223-2011火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)對燃煤電廠的特別排放限值和燃?xì)怆姀S的排放濃度限值也一并予以明確。燃煤電廠的特別排放限值為煙塵20 mg/m3、二氧化硫50 mg/m3、氮氧化物100 mg/m3，其中煙塵、氮氧化物特別排放限值與大氣污染重點(diǎn)控制區(qū)燃煤電廠現(xiàn)執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)一致；燃?xì)?天然氣)電廠的排放濃度限值為煙塵5 mg/m3、二氧化硫35 mg/m3、氮氧化物50 mg/m3，均嚴(yán)于燃煤電廠的特別排放限值。

3 國內(nèi)有關(guān)燃煤電廠污染排放按燃?xì)鈽?biāo)準(zhǔn)控制的要求與研究

2013年12月浙江省政府發(fā)布的《浙江省大氣污染防治行動計(jì)劃(2013-2017年)》中要求，在2017年年底前，所有新建、在建火電機(jī)組必須采用煙氣清潔排放技術(shù)，現(xiàn)有60萬kW以上火電機(jī)組基本完成煙氣清潔排放技術(shù)改造，達(dá)到燃?xì)廨啓C(jī)組排放標(biāo)準(zhǔn)要求。2014年2月廣州市政府審議通過的《廣州市燃煤電廠“超潔凈排放”改造工作方案》中提出，將按照天然氣排放標(biāo)準(zhǔn)對全市燃煤電廠進(jìn)行“超潔凈排放”改造，到2020年改造全部完成后各煤電企業(yè)各項(xiàng)污染物排放將比2013年大幅削減60%～70%。

4 常規(guī)燃煤電廠環(huán)保設(shè)施配置及污染物排放濃度水平

在此，以已配置常規(guī)環(huán)保設(shè)施的燃煤電廠作為常規(guī)燃煤電廠，如圖1所示。常規(guī)燃煤電廠使用的除塵設(shè)施大多數(shù)為電除塵器，脫硫工藝也大多為石灰石—石膏法，控制氮氧化物排放的技術(shù)措施已基本形成“鍋爐低氮燃燒+SCR脫硝”模式。不考慮對煤質(zhì)的特殊控制，即以未對煤質(zhì)因素(灰分、硫分、揮發(fā)分等)進(jìn)行特別要求為前提，已配置前述常規(guī)環(huán)保設(shè)施的燃煤電廠，在按污染物脫除效率設(shè)計(jì)水平正常運(yùn)行情況下，煙塵、二氧化硫、氮氧化物分別達(dá)到30 mg/m3，200 mg/m3，100 mg/m3的排放濃度限值基本上沒有問題，但煙塵難以穩(wěn)定滿足20 mg/m3的特別排放限值要求，同時二氧化硫也難以達(dá)到50 mg/m3的特別排放限值水平。如僅以達(dá)標(biāo)排放為目標(biāo)，位于大氣污染重點(diǎn)控制區(qū)的燃煤電廠須進(jìn)行除塵改造，一般可選擇高頻電源電除塵改造、旋轉(zhuǎn)電極電除塵改造、低溫電除塵改造、電袋復(fù)合除塵改造等技術(shù)方案。但要實(shí)現(xiàn)“污染物超低排放、排放水平達(dá)到燃?xì)怆姀S排放標(biāo)準(zhǔn)”的目標(biāo)，必須選擇高效、可行的技術(shù)路線，進(jìn)一步實(shí)施提效措施。

5 常規(guī)燃煤電廠達(dá)到燃?xì)怆姀S排放標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)路線分析

結(jié)合在某電廠300 MW機(jī)組進(jìn)行的環(huán)保提效調(diào)控情況，不考慮煤質(zhì)因素(灰分、硫分、揮發(fā)分等)對各類污染物原始產(chǎn)生濃度的影響，對比部分新建燃煤電廠超低排放技術(shù)應(yīng)用實(shí)例，按照充分挖潛環(huán)保設(shè)施現(xiàn)有潛力后再對瓶頸環(huán)節(jié)實(shí)施充分利舊改造的思路，對常規(guī)燃煤電廠達(dá)到燃?xì)怆姀S排放標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)路線分析如下。

5.1 氮氧化物超低排放

以已基本形成的“鍋爐低氮燃燒+SCR噴氨脫硝”控制氮氧化物排放模式為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)氮氧化物超低排放可通過提高脫硝噴氨量和增加脫硝催化劑更換頻次兩項(xiàng)措施進(jìn)行運(yùn)行提效。某電廠300 MW機(jī)組建設(shè)有SCR噴氨脫硝設(shè)施，實(shí)施鍋爐低氮燃燒技術(shù)改造后，實(shí)際脫硝噴氨量比未實(shí)施鍋爐低氮燃燒技術(shù)改造前低一半時，脫硝效率可保持在76%左右，氮氧化物排放濃度可不超過85 mg/m3；加大脫硝噴氨量，氮氧化物排放濃度進(jìn)一步降低。經(jīng)測算，在“鍋爐低氮燃燒+SCR噴氨脫硝”基礎(chǔ)上加大運(yùn)行過程中的脫硝噴氨量，可將脫硝效率提高5個～7個百分點(diǎn)。 通常燃煤發(fā)電機(jī)組脫硝設(shè)施設(shè)計(jì)催化劑填充層共三層，新建投運(yùn)的機(jī)組實(shí)際填充兩層，一般在機(jī)組脫硝運(yùn)行達(dá)到三年時增加對另一層的填充，再過三年更換最早填充的其中一層，依次每三年更換一層填充。在此條件下，脫硝效率不低于80%。實(shí)施三層均填充催化劑，并將更換周期調(diào)整為每年一層，三年全部更換一遍，可將脫硝效率提高5個百分點(diǎn)以上。兩項(xiàng)措施實(shí)施可實(shí)現(xiàn)86%～88%的脫硝效率，達(dá)到氮氧化物50 mg/m3的燃?xì)怆姀S排放標(biāo)準(zhǔn)已為可行。

5.2 二氧化硫超低排放

采用石灰石—石膏法脫硫工藝的燃煤電廠，提升石灰石品質(zhì)、添加脫硫增效劑以及對脫硫設(shè)施增容改造是脫硫系統(tǒng)提效的主要技術(shù)措施。某電廠300 MW機(jī)組配置有石灰石—石膏法脫硫設(shè)施，設(shè)計(jì)脫硫效率不低于96.5%以上，正常運(yùn)行中二氧化硫排放濃度可控制在90 mg/m3的水平上。經(jīng)實(shí)施所有漿液循環(huán)泵全部運(yùn)行的模式，加大漿液噴淋量，脫硫效率可提高至97%以上；在此條件下再添加脫硫增效劑，脫硫效率可提高至98%以上，二氧化硫排放濃度可控制在50 mg/m3左右，基本達(dá)到燃煤電廠二氧化硫特別排放限值水平。因此，二氧化硫超低排放可采取先調(diào)控再改造的推進(jìn)思路。首先，在漿液循環(huán)泵全部運(yùn)行情況下添加脫硫增效劑，并通過使用細(xì)度更高的脫硫石灰石粉(一般石灰石粉越細(xì)，脫硫效率及石灰石的利用率就越高)進(jìn)行運(yùn)行調(diào)控。再者，在運(yùn)行調(diào)控基礎(chǔ)上，就增高吸收塔、增建串聯(lián)或并聯(lián)型副塔方案研究確定其中之一實(shí)施改造，即可實(shí)現(xiàn)超低硫排放的穩(wěn)定可控，達(dá)到二氧化硫35 mg/m3的燃?xì)怆姀S排放標(biāo)準(zhǔn)水平。

5.3 煙塵超低排放

某電廠300 MW機(jī)組配置有五電場高效電除塵，優(yōu)化供電調(diào)控后煙塵排放濃度可滿足20 mg/m3的特別排放限值要求，但離超低排放目標(biāo)差距較大?，F(xiàn)以超低排放為目標(biāo)的新建電廠基本選擇在濕法脫硫后再增加濕式電除塵的技術(shù)方案。為實(shí)現(xiàn)更佳效果，其脫硫前電除塵有旋轉(zhuǎn)電極技術(shù)或管式換熱低溫技術(shù)的應(yīng)用。已達(dá)到煙塵特別排放限值水平的燃煤電廠，在脫硫后增加濕式電除塵為相對較好的煙塵超低排放技術(shù)路線。且濕式電除塵還可有效收集微細(xì)顆粒物(PM2.5塵、SO3酸霧、氣溶膠等)和重金屬(汞、鉛等)，其對汞的脫除可有效保障汞的達(dá)標(biāo)排放(從2015年1月1日起燃煤電廠要執(zhí)行0.03 mg/m3的汞排放標(biāo)準(zhǔn))。當(dāng)然，如有條件，對脫硫前電除塵實(shí)施必要的技術(shù)改造，則對煙塵實(shí)現(xiàn)5 mg/m3的燃?xì)怆姀S排放標(biāo)準(zhǔn)水平更有保障。

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Analysis on ultra low emission technology route of conventional coal-fired power plants

MA Liang CHEN Chao

(ShanxiTaigangStainlessSteelLimitedCompanybyShare,Taiyuan030003,China)

Through the standard comparison, ultra low emission technology application research, combining with environmental protection and improvement efficiency regulation situation of a power plant 300 MW unit, after fully tap the existing potential of environmental protection facilities implement fully old transformation ideas to bottleneck link, discussed and analyzed the technical route of conventional coal-fired power plant to coal-fired power plants emission standards, provided reference for the coal-fired power plant to gain ultra low emission.

coal-fired power plant, ultra low emission, gas standard, technical route

1009-6825(2014)28-0218-02

2014-07-16

馬 良(1977- )，男，工程師； 陳 超(1978- )，男，技術(shù)員

TU993.2

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