鄧輝鵬

（中國華電工程（集團）有限公司，北京 100073）

火電廠煙氣超低排放技術研究

鄧輝鵬

（中國華電工程（集團）有限公司，北京 100073）

隨著國家對火電廠污染物排放要求的日益嚴格，各火電企業(yè)開展了一輪大規(guī)模的火電廠煙氣超凈排放改造行動。列舉了3種目前我國火電廠主流的超凈排放改造技術方案，并分別對其特點進行分析，為電廠選擇符合不同SO2排放質量濃度要求的煙氣超凈排放技術方案提供參考。

濕法煙氣脫硫；超凈排放；脫硫工藝；串聯(lián)吸收塔；雙塔雙循環(huán)；濕式電除塵器

1 超凈排放技術路線概況

2014年9月，國家發(fā)展與改革委員會、環(huán)境保護部及國家能源局聯(lián)合印發(fā)《煤電節(jié)能減排升級與改造行動計劃（2014—2020年）》，明確規(guī)定了各地區(qū)新建燃煤發(fā)電機組大氣污染物排放質量濃度須基本達到的燃氣輪機標準限值，即在基準氧體積分數(shù)為6%的條件下，東部地區(qū)新建燃煤發(fā)電機組煙塵、SO2及NOx排放質量濃度分別不高于10，35及50mg／m3（標態(tài)，干基，O2質量分數(shù)為6%，下同），中部地區(qū)新建機組原則上接近或達到燃氣輪機組標準限值，鼓勵西部地區(qū)新建機組接近或達到燃氣輪機組標準限值，穩(wěn)步推進東部地區(qū)現(xiàn)役燃煤發(fā)電機組實施大氣污染物排放質量濃度基本達到燃氣機組標準限值的環(huán)保改造，鼓勵其他地區(qū)進行現(xiàn)役燃煤發(fā)電機組達到或接近燃氣機組標準限值的環(huán)保改造。

2015年7月16日，環(huán)境保護部組織各發(fā)電集團在北京緊急召開了“十三五”燃煤發(fā)電機組超低排放工作推進會。會議要求“十三五”超低排放改造機組煙塵、SO2及NOx限值原則上按照5，35及50mg／m3考慮；火焰爐和循環(huán)流化床（CFB）機組超低排放改造NOx排放限值按照100mg／m3考慮，SO2和煙塵排放限值仍按照35，5mg／m3考慮；位于廣西、重慶、四川和貴州高硫煤地區(qū)的機組超低排放改造SO2排放限值按照200mg／m3考慮，NOx和煙塵排放限值按照50，5mg／m3考慮。

在此背景之下，各火電企業(yè)開展了一輪大規(guī)模的火電廠煙氣超低排放改造行動。目前，脫硫除塵超低排放改造的技術路線主要分為以下4種：（1）脫硫增容改造＋濕式電除塵器；（2）電除塵器改造＋合金托盤＋三級屋脊式除霧器；（3）電除塵器改造＋三級屋脊式除霧器＋翹片式管式冷凝器（又稱凝變）＋超細霧化系統(tǒng)；（4）高效一體化脫硫除塵技術（設置離心管束式除塵器）。

2 超低排放的技術路線特點分析

2.1 脫硫增容改造＋濕式電除塵器

天津軍電熱電有限公司＃9，＃10機組（2×350MW）原設置有選擇性催化還原（SCR）脫硝、石灰石－石膏濕法脫硫和布袋除塵器等煙氣處理裝置，處理前SO2，NOx和煙塵排放質量濃度為3800.000，450.000及42.882mg／m3，處理后的排放設計值分別為100，200及30mg／m3。

由于該熱電公司處于國家環(huán)保要求的重點區(qū)域，2014年8月，對＃9，＃10機組進行了煙氣超低排放改造。改造后，SO2，NOx和煙塵排放質量濃度限值分別為35，50及5mg／m3。該項目脫硝改造采取了置換SCR反應器原有上層催化劑和加裝預留層催化劑的技術方案。

該項目脫硫除塵改造技術方案為：脫硫裝置采用串塔方案，利用原吸收塔作為一級塔，新建吸收塔作為二級塔，新增吸收塔與原吸收塔串聯(lián)布置，煙氣脫硫（FGD）入口SO2質量濃度為3 800mg／m3，出口排放質量濃度不大于35mg／m3，脫硫效率大于99.10%。煙氣首先進入原吸收塔，經一次處理后煙氣中SO2質量濃度約為500mg／m3左右，再進入二級吸收塔，經過進一步洗滌處理后煙氣中的SO2質量濃度降低至35mg／m3以下，并通過煙囪排出。新增的二級塔設置有3臺漿液循環(huán)泵，吸收塔上部設置3級屋脊式除霧器，吸收塔頂部出口設置濕式靜電除塵器，保證煙囪入口的粉塵質量濃度小于5mg／m3。

該公司于2014年年底完成了改造任務，SO2，NOx和粉塵等污染物排放指標均達到、甚至高于國家燃氣機組排放標準。

該項目的濕式靜電除塵器具有以下特點：（1）采用獨立支撐置放在吸收塔頂部，沖洗水流經設備后直接回到吸收塔，不需要獨立的廢水處理裝置；（2）采用蜂窩式導電玻璃鋼作為陽極板，設備質量小，空間利用率高，耐腐蝕；（3）采用二次冷凝超細霧化系統(tǒng)，陽極表面自動形成較為均勻的水膜，24 h沖洗一次，水耗低，單臺300MW機組平均水耗約為2m3／h；（4）煙氣流速高（約為2.5m／s），阻力小（約為300Pa），粉塵脫除效率高（約為85%），PM2.5去除率高（約為70%）。

2.2 除塵器改造＋合金托盤＋三級屋脊式除霧器

陜西華電蒲城第二發(fā)電有限責任公司＃5，＃6（2×660MW）機組原有脫硝裝置為SCR脫硝裝置，原有除塵器為雙室4電場靜電除塵器，原有脫硫裝置采用石灰石－石膏濕法煙氣脫硫工藝，設置煙氣再熱器（GGH），1爐配1塔，煤種收到基硫分為2.9%，F(xiàn)GD入口SO2質量濃度為6522mg／m3，出口SO2排放質量濃度小于365mg／m3。蒲城縣屬于環(huán)境保護重點地區(qū)，離西安直線距離108 km，當?shù)丨h(huán)保局要求該公司必須實現(xiàn)超低排放。

2014年下半年，對該公司＃5，＃6機組進行了超低排放改造，脫硝改造采取了置換SCR反應器原有上層催化劑和加裝預留層催化劑的技術方案，原有電除塵器采取高頻電源的改造方案，改造后除塵器的出口粉塵質量濃度小于30mg／m3，脫硫采用了串塔方案，要求改造后煙囪入口SO2，NOx和煙塵限值分別為35，50及10mg／m3。

該項目脫硫除塵改造的技術方案為：脫硫裝置采用串塔（雙塔雙循環(huán)）方案，利用原吸收塔作為一級塔，新建吸收塔作為二級塔，拆除原有脫硫系統(tǒng)的GGH，新建吸收塔放置在原GGH的位置，二級吸收塔設置1層合金托盤和三級屋脊式除霧器（出口霧滴質量濃度小于15mg／m3），F(xiàn)GD入口SO2質量濃度為6522mg／m3，要求出口SO2排放質量濃度不大于35mg／m3，脫硫效率大于99.47%，出口粉塵質量濃度小于10mg／m3。

＃6機組脫硫增容改造于2015年6月完成試運行，改造后除塵器出口粉塵質量濃度小于30mg／m3時，煙囪入口SO2質量濃度小于35mg／m3，煙囪入口粉塵質量濃度小于10mg／m3；當除塵器出口粉塵質量濃度小于20mg／m3時，煙囪入口粉塵質量濃度小于5mg／m3。

該項目串塔（雙塔雙循環(huán)）方案具有如下技術特點。

（1）每個吸收塔系統(tǒng)設備獨立控制，易于優(yōu)化和快速調整，能適應含硫量和負荷的大幅變化，適合于中、高硫煤的超低排放改造，系統(tǒng)余量充足。

（2）在增容改造過程中，能夠充分利用原有脫硫裝置的相關設備，避免拆塔重建或原塔改造。

（3）在增容改造過程中，由于新吸收塔與原有吸收塔相互獨立，吸收塔建設工程中無需停運原有脫硫系統(tǒng)，只需在煙道匯口時停運，大大減少了主機的停機時間。

（4）由于有2個相互獨立的吸收塔，可以降低前塔漿池pH值，利于氧化獲得高品質石膏，又能提高后塔的pH值，保持高脫硫效率。

（5）新塔與舊塔單獨設置，有利于降低吸收塔高度，新塔可以按照超低排放要求靈活增加托盤和三級屋脊式除霧器。

2.3 除塵器改造＋三級屋脊式除霧器＋凝變＋超細霧化系統(tǒng)

陜西華電楊凌熱電有限公司一期工程為2× 350MW超臨界燃煤機組，同步建設脫硝、除塵、脫硫裝置。項目要求鍋爐排出的煙氣經電袋復合除塵器除塵后煙塵質量濃度小于10mg／m3，脫硫入口SO2質量濃度為2866mg／m3，吸收塔出口SO2出口排放質量濃度限值為35 mg／m3，煙塵質量濃度小于5mg／m3。

該工程“煙塔合一”，每臺機組設置1臺吸收塔，布置在冷卻塔內，單臺吸收塔設置5層噴淋層，漿液循環(huán)泵流量為6800m3／h，設置3層屋脊式除霧器，1套翹片式管式冷凝器和1套超細霧化系統(tǒng)。

該脫硫新建工程于2014年12月開工，2015年年底通過168 h試運行，各項性能指標均優(yōu)于設計值，吸收塔出口SO2質量濃度小于35mg／m3，煙塵質量濃度小于5mg／m3。

2.4 高效一體化脫硫除塵改造技術

華電寧夏靈武發(fā)電有限公司二期＃3，＃4（2×1000MW）機組煙氣脫硫增容改造工程，新建吸收塔作為一級塔，設置1層合金托盤和4層噴淋層，吸收塔上部安裝1層屋脊式除霧器，原吸收塔作為二級吸收塔，本次改造更換原有噴淋層和噴嘴，并將現(xiàn)有二級屋脊式除霧器拆除，整體更換為高效離心管束式除塵器。

設計要求改造后脫硫系統(tǒng)入口SO2質量濃度為6200mg／m3，煙囪入口SO2質量濃度為35mg／m3，脫硫系統(tǒng)入口粉塵質量濃度為50mg／m3，煙囪入口粉塵質量濃度為5mg／m3，脫硫率不低于99.44%。

該項目已經完成二級吸收塔的改造，新建吸收塔還未建完，從分散控制系統(tǒng)（DCS）數(shù)據上看，二級吸收塔入口粉塵質量濃度超過了50mg／m3，煙囪入口粉塵質量濃度小于10mg／m3。

高效離心管束式除塵器入口粉塵質量濃度范圍大，改造時間短，投資相對較低，是較有優(yōu)勢的新技術，但由于此技術已經投產的項目較少，鍋爐低負荷下也沒有可調節(jié)的機構，能否保證長期、穩(wěn)定、高效運行還需要時間的檢驗。

2.5 除塵器改造技術

火電廠采用超細濾袋進行電袋除塵器改造，電除塵器出口粉塵質量濃度能控制在10mg／m3以下；采用MGGH＋低低溫靜電除塵器技術，粉塵質量濃度能控制在10～20mg／m3；采用高頻電源＋脈沖電源改造，粉塵質量濃度能控制在30mg／m3以下；采用普通的高效靜電除塵器，粉塵質量濃度能控制在100mg／m3以下。

值得一提的是選用超細濾袋后，電除塵器出口粉塵質量濃度能夠控制在10mg／m3以下，但粉塵均為超細粉塵，后置粉塵捕集裝置的效率也會降低。采用MGGH＋低低溫靜電除塵器技術后，除塵器出口的粉塵粒徑也相對較大，后置粉塵捕集裝置也會更加高效。

根據不同的出口粉塵質量濃度，推薦的粉塵后處理方案見表1。

表1 推薦粉塵后處理方案mg／m3

3 結束語

脫硫入口SO2質量濃度小于3 500mg／m3的電廠要實現(xiàn)SO2排放質量濃度小于35mg／m3的超低排放目標，可選用單塔（增加噴淋層）＋托盤方案；脫硫入口SO2質量濃度大于3 500mg／m3的電廠要實現(xiàn)SO2排放質量濃度小于35mg／m3的超低排放目標，宜選用串塔（雙塔雙循環(huán)）方案。

濕式電除塵器除塵效率高，處理工藝穩(wěn)定可靠，但造價和運行費用均較高；托盤＋三級屋脊式除霧器的除塵效率相對較低，但改造難度小，安裝簡單，造價和運行費用低；三級屋脊式除霧器＋凝變＋超細霧化系統(tǒng)的除塵效率和造價居中，所以建議除塵器出口粉塵質量濃度在10～20mg／m3的電廠可采用托盤方案或凝變＋超細霧化方案，除塵器出口粉塵質量濃度在20～30mg／m3的電廠可視情況采用托盤方案或托盤＋凝變＋超細霧化方案，除塵器出口粉塵質量濃度30mg／m3以上的電廠可采用濕式電除塵器方案。

（本文責編：弋洋）

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1647－1951（2016）02－0065－03

鄧輝鵬（1980—），男，湖南郴州人，工程師，從事火力發(fā)電廠煙氣脫硫、脫硝、除塵方面的工作（E－mail：denghp＠chec.com.cn。

2015－09－22；

2016－01－25