劉 馨

（華電環(huán)保系統(tǒng)工程有限公司，江蘇南京 210013）

燃煤發(fā)電機(jī)組煙氣超低排放改造技術(shù)路線分析

劉 馨

（華電環(huán)保系統(tǒng)工程有限公司，江蘇南京 210013）

結(jié)合實(shí)際案例以及多年來的工作經(jīng)驗(yàn)主要闡述了燃煤發(fā)電機(jī)組煙氣超低排放相關(guān)技術(shù)分析，僅供參考。

燃煤發(fā)電；煙氣排放；超低排放；改造分析

2014 年 9月 12日，國家發(fā)改委、環(huán)保部和能源局聯(lián)合下發(fā)了《關(guān)于印發(fā)〈煤 電節(jié)能減排升級與改造行動計劃（2014—2020年）的通知》，要求某些地區(qū)和容量的燃煤發(fā)電機(jī)組改造后大氣污染物排放濃度基本達(dá)到燃?xì)廨啓C(jī)組排放限值，即在基準(zhǔn)氧含量 6％的條件下，粉塵、二氧化硫、氮氧化物排放濃度分別不高10mg/m3、35mg/m3和50 mg/m3。

更高的排放標(biāo)準(zhǔn)對現(xiàn)有燃煤發(fā)電機(jī)組的脫硫脫硝系統(tǒng)提出了更高要求，在環(huán)保部等各級部門的要求下不達(dá)標(biāo)的火電機(jī)組必須在一定時間范圍內(nèi)進(jìn)行改造達(dá)標(biāo)排放，華電內(nèi)蒙古能源有限公司包頭發(fā)電分公司也在此次改造企業(yè)范圍內(nèi)[1]。

1 項目概述

華電包頭于2003年9月18日成立，現(xiàn)有2×600MW（亞臨界凝汽式燃煤）發(fā)電機(jī)組，年發(fā)電量可達(dá)70 億kW·h。

目前實(shí)際煤種常規(guī)工況下SO2排放濃度在100mg/m3（標(biāo)態(tài)，干基，6％O2），NOx 排放濃度在 100mg/m3（標(biāo) 態(tài)，干基，6％O2）以下，粉塵排放濃度在20mg/m3（標(biāo)態(tài)，干基，6％O2）左右，均不能夠滿足超低排放標(biāo)準(zhǔn)限值。因此有必要對機(jī)組開展煙氣超低排放的改造。

2 項目可行性分析

前期機(jī)組脫硝系統(tǒng)采用的是LNB+SCR 煙氣脫硝工藝，本次煙氣脫硝改造按照通過增加備用層催化劑對SCR煙氣脫硝系統(tǒng)進(jìn)行提效即可。

前期脫硫系統(tǒng)采用的工藝為石灰石-石膏法，則本次煙氣脫硫增容改造部分仍按照石灰石-石膏濕法脫硫工藝進(jìn)行設(shè)計。

目前國內(nèi)已經(jīng)具備了燃煤鍋爐脫硫、脫硝和除塵控制等多種技術(shù)的設(shè)計能力、工程實(shí)施和產(chǎn)品保障的能力，各項技術(shù)在國內(nèi)均已經(jīng)很成熟，不存在大的技術(shù)風(fēng)險[2-4]。

3 技術(shù)改造

3.1 新增備用催化劑層降低氮氧化物質(zhì)量排放濃度

針對本次改造出口NOx 排放濃度為 50mg/m3（標(biāo)態(tài)、干基、6％ O2）的控制目標(biāo)，相應(yīng)煙氣脫硝效率須達(dá)到85.7％?？紤]到SCR脫硝工藝本身能夠達(dá)到90％以上的脫硝效率，且包頭公司1、2號機(jī)組現(xiàn)已配套建設(shè) SCR 脫硝裝置，因此本次改造對當(dāng)前脫硝裝置進(jìn)行提效改造。

提效改造共有兩個方案方案一：通過增加備用層催化劑核算原有催化劑+新增催化劑的整體使用壽命。方案二：按超低排放初裝單層催化劑量作為備用層催化劑添加量，在此基礎(chǔ)上核算整體化學(xué)壽命，以提高后續(xù)催化劑輪換的經(jīng)濟(jì)性與簡易性。

由于催化劑化學(xué)壽命期后每次更換的催化劑量均與現(xiàn)有催化劑的活性和體積量息息相關(guān)，采用方案一則每次更換的催化劑量差異較大，相應(yīng)催化劑模塊高度和荷載均不一致，每次更換催化劑均需校核催化劑荷載和調(diào)整吹灰器高度，不便于管理。而采用方案二，則催化劑化學(xué)壽命期后每次更換的催化劑量基本一致，初裝層催化劑更換后實(shí)現(xiàn)2臺機(jī)組催化劑規(guī)格一致。從長期的催化劑更換角度考慮，由于方案二可實(shí)現(xiàn)“2+1”的輪換模式，催化劑更換操作簡易，管理方便，長期來看經(jīng)濟(jì)性略強(qiáng)，因此采用方案二作為改造方案。

3.2 雙塔雙循環(huán)脫硫增效降低SO2排放質(zhì)量濃度

在確定了改造原則和設(shè)計基礎(chǔ)參數(shù)的條件下，脫硫超低排放改造方案的選擇在公用系統(tǒng)上基本相同，其主要差別體現(xiàn)在脫硫系統(tǒng)核心設(shè)備吸收塔上。

目前比較常見的吸收塔脫硫增容提效方法包括增加噴淋層、單塔雙循環(huán)（塔內(nèi)增加托盤）以及雙塔雙循環(huán)等。

研究組中，35例（77.8%）患者為非常滿意，7例（15.6%）患者為滿意，3例（6.7%）患者為不滿意，總體滿意度為93.3%；對照組中，20例（44.4%）患者為非常滿意，15例（33.3%）患者為滿意，10例（22.2%）患者為不滿意，總體滿意度為77.8%，兩組患者的總體滿意度比較，研究組患者的總體治療滿意度高于對照組患者，差異具有統(tǒng)計學(xué)意義（χ2=22.236，P=0.000）。

吸收塔僅增加噴淋層脫硫效率提高有限，單塔雙循環(huán)與雙塔雙循環(huán)都是通過提高部分漿液pH值提高脫硫效率，而利用另外一部分漿液進(jìn)行氧化結(jié)晶，但通過在吸收塔內(nèi)設(shè)置托盤搜集漿液，從而減少了吸收塔數(shù)量。但是由于單塔雙循環(huán)技術(shù)方案建設(shè)時需要停機(jī)實(shí)現(xiàn)吸收塔的增高，無法滿足現(xiàn)有環(huán)保壓力下不允許開啟旁路的政策。而雙塔方案相對獨(dú)立，只要在工程建設(shè)期間做好舊塔的維護(hù)工作，理論上完全可以滿足機(jī)組的脫硫系統(tǒng)正常運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)不停機(jī)改造。因此在本次的脫硫改造中采用雙塔雙循環(huán)的工藝方案[5]。

在2013年的增容提效中已拆除了GGH，本次改造將二級塔建在原GGH框架處，一級塔和二級塔之間通過聯(lián)絡(luò)煙道連接。吸收塔內(nèi)煙氣流速控制在3.8m/s以下，以確保煙氣和漿液的充分接觸。

在二級吸收塔入口煙道頂部與最底層噴淋層之間設(shè)置合金托盤，由于托盤可保持一定高度液膜，延長了煙氣在吸收塔中的停留時間，當(dāng)氣體通過時，氣液接觸，可以起到吸收氣體中部分污染成分的作用，從而有效降低液氣比，提高了吸收劑的利用率，降低了循環(huán)漿液泵的流量和功耗。并在托盤上方形成湍流，與液滴充分接觸，大大提高傳質(zhì)效果，獲得很高的脫硫效率。同時在頂層噴淋層下方塔壁設(shè)置寬約600～1 000mm 的聚氣環(huán)，也減少了SO2順?biāo)诘奶右荨?/p>

在新增二級塔除塵除霧裝置的選擇上，可以采用三級屋脊除霧器、旋匯耦合、冷凝式除霧器等。不同形式的除霧器配置有不同的工藝條件要求。

首先，因?yàn)橐患壦?nèi)流速偏高，造成一級塔出口除霧器液滴含量較高，如使用三級屋脊除霧器則需要對一級塔進(jìn)行擴(kuò)徑降速處理，工程量大且工程難道高。

通過各方技術(shù)論證，新增二級吸收塔可配置冷凝式除塵除霧裝置。在吸收塔內(nèi)布置三級屋脊式除霧器及冷凝凝并裝置，確保二級塔出口霧滴含量不高于20mg/Nm3、粉塵含量不高于 5mg/Nm3。在塔外新增循環(huán)水冷卻站，用于塔內(nèi)冷凝凝并裝置中的循環(huán)水的降溫冷卻。

煙氣在二級塔內(nèi)的處理過程為：鍋爐煙氣經(jīng)電除塵器后粉塵濃度≤30mg/Nm3進(jìn)入脫硫吸收塔，經(jīng)過漿液洗滌后形成飽和濕煙氣。飽和濕煙氣通過冷凝式除塵除霧器的時候攜帶了大量的液滴，依次經(jīng)過高效除霧器的除霧及整流后，進(jìn)一步通過凝并裝置進(jìn)行降溫，進(jìn)而產(chǎn)生了大量的水汽并以粉塵作為凝結(jié)核。霧滴和粉塵形成大的液滴，在通過彎曲流道時產(chǎn)生足夠的離心力，使得霧滴被甩在覆有水膜的波紋板上，從而起到攔截粉塵以及霧滴的效果。

經(jīng)過冷凝式除塵除霧裝置作用后的煙氣液滴含量低于20mg/Nm3，其中粉塵含量低于5mg/Nm3，完全能夠滿足超低排放的粉塵排放標(biāo)準(zhǔn)。同時為了避免裝置發(fā)生堵塞，對每一層除霧器的上下游均設(shè)置了合理的沖洗系統(tǒng)。運(yùn)行期間可根據(jù)吸收塔各塔內(nèi)件分層間的壓差大小設(shè)置報警定值，采用自動控制系統(tǒng)進(jìn)行沖洗，以保證冷凝式除塵除霧裝置無結(jié)垢。

4 改造效果

包頭發(fā)電分公司1、2#機(jī)組超低排放改造后，于2016年11月1日進(jìn)入168h試運(yùn)行，粉塵、SO2、NOX排放小時均值為1.8mg/m3、17mg/m3和41 mg/m3，各項環(huán)保指標(biāo)均優(yōu)于燃煤機(jī)組排放標(biāo)準(zhǔn)，達(dá)到設(shè)計要求。

5 結(jié)語

通常電廠在選擇增容改造方案時主要考慮的因素有：SO2入口濃度、脫硫性能、停機(jī)工期、場地條件以及工程經(jīng)濟(jì)效益等。本著因地制宜、設(shè)計合理、充分利舊的原則，需要對符合工藝設(shè)計要求的多種方案進(jìn)行對比，從性能保證、施工周期及條件等進(jìn)行全面的論證，以確定合適的方案提升性能，實(shí)現(xiàn)超低排放的目標(biāo)。

[1]國家環(huán)境保護(hù)局.GB13223—2011.火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)[S].北京：中國環(huán)境科學(xué)出版社，2012.

[2]聶鵬飛.某電廠600MW火電機(jī)組脫硫增容改造方案探討[J].電力科技與環(huán)保，2015，31，（3）：32-34.

[3]黃永琛，楊宋，陳辰，等.燃煤電廠粉塵超凈排放技術(shù)路線探討[J].能源與節(jié)能，2015，（3）：126-129.

[4]林朝扶，蘭建輝，梁國柱，等.串聯(lián)吸收塔脫硫技術(shù)在燃超高硫煤火電廠的應(yīng)用[J].廣西電力，2013，（2）：28-31.

[5]王國強(qiáng)，黃成群.單塔雙循環(huán)脫硫技術(shù)在300MW燃煤鍋爐中的應(yīng)用[J].廣西電力，2013，36（5）11-15.

Analysis on Technical Route of Ultra-low Emission of Flue Gas in Huadian Baotou Power Generation Company

Liu Xin

Combining practical cases and years of experience，the paper mainly expatiates on the technical analysis of ultra-low emission of flue gas from coal-fired generating units，which is only for reference.

coal-fired power generation；flue gas emission；ultra-low emission；transformation analysis

F406.7；X773

A

1003-6490（2016）08-0099-02

2016-08-06

劉馨（1982—），女，江蘇連云港人，工程師，主要從事火電廠煙氣污染控制工藝設(shè)計及其工程技術(shù)應(yīng)用工作。