李 科（四川電力設(shè)計(jì)咨詢有限責(zé)任公司，四川成都610041）

火電廠大氣污染物超凈排放工藝優(yōu)化探討

李 科（四川電力設(shè)計(jì)咨詢有限責(zé)任公司，四川成都610041）

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，人們的生活質(zhì)量水平也在不斷提高，對(duì)于電力的需求也在不斷增加?，F(xiàn)階段我國(guó)大部分電廠都是以煤炭作為燃料進(jìn)行發(fā)電，但是煤炭在燃燒過(guò)程中會(huì)釋放出大量的有害氣體，對(duì)人們生產(chǎn)生活造成危害的同時(shí)，還給大氣環(huán)境造成了極大的污染，并且由于對(duì)電量的需求急劇增加，我國(guó)能源逐漸開始緊缺，為了實(shí)現(xiàn)我國(guó)經(jīng)濟(jì)的長(zhǎng)久可持續(xù)發(fā)展，火電廠實(shí)施了節(jié)能減排計(jì)劃，為進(jìn)一步減少燃煤對(duì)空氣造成的污染，我國(guó)電力企業(yè)對(duì)大氣污染物進(jìn)行了超凈排防處理。

火電廠；大氣污染物；超凈排放工藝；優(yōu)化

我國(guó)地幅遼闊，煤炭資源豐富，電力來(lái)源基本都是以煤炭作為燃料，但是隨著電量的急劇增加，煤炭燃燒后的大氣污染物對(duì)環(huán)境造成了難以挽回的破壞，為了實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展，我國(guó)政府提出了節(jié)能減排計(jì)劃，在隨后提出的綠色經(jīng)濟(jì)發(fā)展中，為了進(jìn)一步減少火電廠中大氣污染物對(duì)環(huán)境的破壞，電力企業(yè)又提出了燃煤電廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)向 “燃?xì)廨啓C(jī)排放標(biāo)準(zhǔn)”看齊超凈排放標(biāo)準(zhǔn)。本文對(duì)我國(guó)火電廠大氣污染物的超凈排放標(biāo)準(zhǔn)與國(guó)外進(jìn)行對(duì)比分析，并就我國(guó)火電廠大氣污染物超凈排放的現(xiàn)狀以及現(xiàn)階段如何優(yōu)化火電廠大氣污染物超凈排放工藝進(jìn)行分析探討。

1 我國(guó)火電廠大氣污染物排放限值與國(guó)外對(duì)比度

超凈排放指的就是將火電廠中大氣污染物的排放量標(biāo)準(zhǔn)向“燃?xì)廨啓C(jī)排放標(biāo)準(zhǔn)看齊”，最大限度的減少火電廠中煤炭燃燒后的大氣污染物對(duì)環(huán)境的危害。由于每個(gè)國(guó)家的施工工藝以及施工設(shè)備都是不同的，因此，每個(gè)國(guó)家對(duì)于排放的標(biāo)準(zhǔn)也是不盡相同的，本文就我國(guó)與主要發(fā)達(dá)國(guó)家的排放標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行對(duì)比，如表1。

表1 中國(guó)與歐洲發(fā)達(dá)國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比

由對(duì)比表我們可以發(fā)現(xiàn)中國(guó)對(duì)于煤炭燃燒后的大氣污染物的處理標(biāo)準(zhǔn)更為嚴(yán)格，只有采取更為嚴(yán)格的凈化措施才可以達(dá)到我國(guó)的排放標(biāo)準(zhǔn)。

2 我國(guó)火電廠大氣污染物超凈排放的現(xiàn)狀

從我國(guó)火電廠實(shí)施超凈排放工藝的現(xiàn)狀來(lái)看，我國(guó)絕大部分電力企業(yè)已經(jīng)擺脫了最開始時(shí)候的觀望徘徊階段，絕大部分電力企業(yè)為了實(shí)現(xiàn)企業(yè)的長(zhǎng)久可持續(xù)發(fā)展已經(jīng)在超凈排放工藝的技術(shù)路線選擇以及在何處進(jìn)行優(yōu)化措施等方面達(dá)成了一致協(xié)議。我國(guó)發(fā)電集團(tuán)已明確火電廠超凈排放工藝的建設(shè)目標(biāo)，并且對(duì)大部分電力集團(tuán)的火電廠進(jìn)行改造和新建超低排放機(jī)組，努力達(dá)到火電廠超凈排放的標(biāo)準(zhǔn)?，F(xiàn)階段我國(guó)大部分火電廠都已建成或正在實(shí)施、準(zhǔn)備實(shí)施采用超凈排放技術(shù)來(lái)減少煤炭燃燒后的大氣污染物的排放量?，F(xiàn)有的火電廠對(duì)脫硫、脫硝以及除塵技術(shù)采取了不同的超低排放改造技術(shù)路線，總體上來(lái)說(shuō)，不同電廠根據(jù)自身電廠的優(yōu)勢(shì)進(jìn)行技術(shù)改造的側(cè)重點(diǎn)是不相同的，但是改造技術(shù)路線是基本相同的。經(jīng)過(guò)改造后，將煤炭燃燒后的大氣污染物含量?jī)艋椒吓欧艠?biāo)準(zhǔn)，即SO2、NOX以及煙塵的排放密度不得超過(guò)35mg/m3、50mg/m3、5mg/m3。

3 現(xiàn)階段火電廠大氣污染物超凈排放工藝優(yōu)化探討

對(duì)火電廠的大氣污染物進(jìn)行凈化之后再排放，其實(shí)就是減少煤炭燃燒后的大氣污染物中SO2、NOX、煙塵以及汞等有害物質(zhì)的含量，將火電廠燃煤污染物降低到超凈排放標(biāo)準(zhǔn)，下面我們對(duì)如何優(yōu)化超凈排放中SO2、NOX、煙塵以及汞的排放技術(shù)進(jìn)行分析。

3.1 優(yōu)化超凈排放工藝中的脫硫技術(shù)

現(xiàn)階段我國(guó)火電廠進(jìn)行煙氣脫硫時(shí)基本上采取石灰石-石膏法煙氣脫硫技術(shù)，其脫硫效率與其他脫硫技術(shù)相比較高，達(dá)到90～95%，但是在煤炭中含硫量較高時(shí)，該脫硫效率也無(wú)法滿足超凈排放要求，為了達(dá)到超凈排放標(biāo)準(zhǔn)，在現(xiàn)有的濕法脫硫技術(shù)中增加噴淋層及漿池容積、兩級(jí)串聯(lián)煙氣脫硫以及持液篩盤濕法煙氣脫硫等，實(shí)現(xiàn)串聯(lián)雙塔雙循環(huán)脫硫，提高脫硫效率。

在鍋爐出口煙氣中SO2含量低于1000mg/m3采用單塔脫硫即可達(dá)到既定的脫硫目標(biāo)，F(xiàn)GD入口中 SO2含量低于3000mg/m3時(shí)，對(duì)吸收塔設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化，增加汽液傳質(zhì)措施也可以達(dá)到脫硫目標(biāo)；當(dāng)FGD入口中SO2含量高于3000mg/m3時(shí)，其脫硫效率要求在99.2%以上，此時(shí)單塔脫硫無(wú)法滿足排放需求，需要采取串聯(lián)雙塔雙循環(huán)脫硫技術(shù)利用兩級(jí)吸收塔對(duì)煙氣中的SO2含量進(jìn)行循環(huán)吸收，使其達(dá)到超凈排放的標(biāo)準(zhǔn)[1]。

3.2 優(yōu)化超凈排放工藝中的脫硝技術(shù)

現(xiàn)階段我國(guó)發(fā)電廠電站鍋爐采用的是低氮燃燒技術(shù)，其主要是通過(guò)LNB（NOX燃燒器）、SAS（空氣分級(jí)燃燒）、OFA（燃料分級(jí)燃燒）以及FGR（煙氣再循環(huán)）等有效控制煙氣中NOX的含量。我國(guó)目前常用的脫硝技術(shù)是將低氨燃燒以及SCR煙氣脫硝相結(jié)合的技術(shù)，該技術(shù)經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的探索已經(jīng)逐漸形成成熟的體系，滿足我國(guó)現(xiàn)階段的氮氧化物排放要求。

我國(guó)火電廠煙氣凈化過(guò)程中常用的煙氣脫硝催化劑適用的溫度一般是在300～420℃，一旦煙氣溫度發(fā)生變化都將影響催化劑的使用效率。在發(fā)電機(jī)組負(fù)荷較低時(shí)，進(jìn)入SCR入口的煙氣溫度就會(huì)低于適用溫度，此時(shí)要想使得脫硝效率達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)要求就需要增加催化劑的溫度窗口，使之達(dá)到既定溫度，最大限度發(fā)揮催化劑的作用[2]。

為了對(duì)催化劑的窗口溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)，可以通過(guò)技術(shù)改造提高省煤器給水溫度或者對(duì)省煤器進(jìn)行分段布置。在提高脫硝裝置入口溫度后，為保證機(jī)組熱效率不下降，可采取同時(shí)增加空預(yù)器換熱面積、設(shè)置煙氣余熱利用技術(shù)方案[3]。

3.3 優(yōu)化超凈排放工藝中的煙塵排放技術(shù)

現(xiàn)有的煙氣除塵技術(shù)是通過(guò)電除塵器、濕法脫硫裝置以及濕式電除塵器降低煙氣中的煙塵排放含量，使得煙氣中的灰塵含量達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，本文討論通過(guò)電除塵器配煙氣余熱利用系統(tǒng)以及濕式靜電除塵器來(lái)降低煙氣中的煙塵含量。

由于電站鍋爐的實(shí)際溫度較高，其造成大量的熱量損失導(dǎo)致發(fā)電機(jī)組實(shí)際運(yùn)行的溫度比設(shè)計(jì)溫度要高，使得脫硫設(shè)備耗水量增加以及電除塵器除塵效率降低，運(yùn)用電除塵器配煙氣余熱利用系統(tǒng)可以有效的解決這些問(wèn)題。將第一級(jí)煙氣余熱利用裝置安裝在電除塵器的進(jìn)口，降低煙塵溫度的同時(shí)，減小煙氣的體積并降低粉塵的電阻率，降低除塵器中粉塵的含量，提高除塵效率；第二級(jí)煙氣余熱利用裝置安裝在高效脫硫吸收塔的進(jìn)口，這樣煙氣在進(jìn)入脫硫塔的過(guò)程中，其通過(guò)煙氣余熱利用系統(tǒng)時(shí)溫度會(huì)降低，降低溫度后的煙氣進(jìn)入脫硫吸收塔，降低脫硫塔中的耗水量，并提高脫硫塔的脫硫效率，兩級(jí)余熱利用系統(tǒng)吸收到的熱量可以循環(huán)利用對(duì)水進(jìn)行加熱，減少發(fā)電機(jī)組的耗電量[4]。

濕式靜電除塵器指的是通過(guò)噴嘴將水霧化后直接噴向電暈級(jí)和放電級(jí)，較小比電阻的水滴與高比電阻的粉塵在電暈區(qū)結(jié)合后，在直流高壓作用下水霧荷電分裂并進(jìn)一步霧化，在電場(chǎng)力驅(qū)動(dòng)下到達(dá)集塵極，噴在集塵極表面形成的連續(xù)水膜將捕獲的粉塵沖刷到灰斗中隨水排出[5]。

3.4 優(yōu)化超凈排放工藝中的脫汞技術(shù)

我國(guó)傳統(tǒng)的脫汞技術(shù)采用的方式主要在煤炭燃燒的整個(gè)過(guò)程中進(jìn)行脫汞，對(duì)煙氣中汞成分的吸收不高，在原有的脫汞技術(shù)上，對(duì)于汞含量高的煤炭，在燃燒之前對(duì)煤炭進(jìn)行洗煤和熱處理，通過(guò)物理和化學(xué)反應(yīng)降低煤炭中汞的含量，并且改善燃燒方式，在降低NOX的同時(shí)減少汞的生成。在燃燒后的煙氣中通過(guò)前面的脫硫設(shè)備、脫硝設(shè)備以及除塵設(shè)備降低煙氣中的汞含量，其中濕法脫硫設(shè)備對(duì)煙氣中汞成分吸收最好，達(dá)到煙氣含量的50%[6]。

4 結(jié)束語(yǔ)

以燃煤為主的電力工程不僅給我國(guó)的能源消耗造成了巨大的壓力，還對(duì)環(huán)境造成了極大的破壞，火電廠在進(jìn)行減排的過(guò)程中還承受著節(jié)能的重大壓力。基于節(jié)能減排的大氣污染物超凈排放措施是火電廠可持續(xù)發(fā)展的必然之路，為了提高超凈排放工藝對(duì)大氣污染物的凈化效率，對(duì)火電廠大氣污染物超凈排放工藝進(jìn)行優(yōu)化是十分必要的，設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)在保證超凈排放工藝下大氣污染物滿足排放標(biāo)準(zhǔn)的同時(shí)盡可能的降低電力企業(yè)在節(jié)能減排方面的成本，最大限度的增加企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

[1]趙永椿，馬斯鳴，楊建平，張軍營(yíng)，鄭楚光.燃煤電廠污染物超凈排放的發(fā)展及現(xiàn)狀[J].煤炭學(xué)報(bào)，2015，11：2629～2640.

[2]王彤音.火電廠大氣污染物排放控制技術(shù)優(yōu)化研究[D].華北電力大學(xué)（河北），2007.

[3]湯 燁.火電廠大氣污染物與溫室氣體協(xié)同減排效應(yīng)核算及負(fù)荷優(yōu)化控制研究[D].華北電力大學(xué)，2014.

[4]黃永琛，楊 宋，陳 辰，陳 勇.燃煤電廠煙塵超凈排放技術(shù)路線探討[J].能源與節(jié)能，2015，03：126～129.

[5]蒲鵬飛.燃煤電廠實(shí)現(xiàn)多污染物超凈排放的優(yōu)選控制技術(shù)分析[J].環(huán)境工程，2015，07：139～143.

[6]王樹民，宋 暢，陳寅彪，孫 平.燃煤電廠大氣污染物“近零排放”技術(shù)研究及工程應(yīng)用[J].環(huán)境科學(xué)研究，2015，04：487～494.

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2095-2066（2016）34-0064-02

2016-10-20

李 科（1979-），男，高級(jí)工程師，大學(xué)本科，主要從事熱能動(dòng)力專業(yè)、發(fā)電工程市場(chǎng)開發(fā)及項(xiàng)目管理工作。