廖增安， 羅如生，林琪超，林 翔，謝慶亮

(福建龍凈環(huán)保股份有限公司，福建 龍巖 364000)

低低溫高效燃煤煙氣處理工藝在粵電大埔電廠的示范應用

廖增安， 羅如生，林琪超，林 翔，謝慶亮

(福建龍凈環(huán)保股份有限公司，福建 龍巖 364000)

簡要闡述了嚴峻的大氣形勢以及超低排放路線多樣化的現(xiàn)狀，介紹了低低溫高效燃煤煙氣處理工藝的來源、組成、優(yōu)勢等內容。以粵電大埔電廠為實際應用案例，說明了改進優(yōu)化的低低溫高效燃煤煙氣處理工藝在大型燃煤機組的示范應用效果是顯著的，該工藝具有較好的推廣空間，也將成為未來主流的爐后煙氣治理工藝。

低低溫；大埔電廠；示范應用

0 引言

近年來，京津冀地區(qū)和長三角地區(qū)的霧霾問題頻發(fā)，人們的環(huán)保意識逐步提升，燃煤電廠作為煤炭消費的主要用戶及大氣污染物的主要來源，成為了國家重點管控對象。2011年7月環(huán)境保護部頒布了《火電廠大氣污染物排放標準》[1]，對于火電廠的大氣污染物排放提出了嚴格的要求，對重點控制地區(qū)，要求煙塵排放限值20mg/m3。2014年9月，國家發(fā)改委、環(huán)境保護部、國家能源局聯(lián)合發(fā)布《煤電節(jié)能減排升級與改造行動計劃》[2]，該計劃更是提出燃煤電廠近燃氣機組潔凈排放的要求。

雖然我國一直在調整國家的能源結構，煤炭占一次能源的比重持續(xù)下降，但是我國以煤炭為主的資源結構在短期內仍無法發(fā)生實質改變[3]，煤炭燃燒的污染物依然將會是未來我國大氣污染物的主要來源。隨著國家和地方對于超低排放的政策相繼出臺，燃煤電廠大氣污染物的超低排放升級改造仍是

今后電力環(huán)保行業(yè)的重點方向[4-5]。而目前，爐后煙氣治理路線或者超低排放路線多樣化，選擇一項高效經濟綜合性的排放路線成為了燃煤機組大氣污染物治理的首要任務。

1 低低溫高效燃煤煙氣處理工藝簡介

1.1 工藝來源

國內學者[6]2009年提出低低溫高效煙氣處理的概念并簡單介紹了低低溫高效燃煤煙氣處理工藝的來源，低低溫高效燃煤煙氣處理工藝源于日本不斷提高的環(huán)保要求，日本三菱公司率先開發(fā)配套無泄漏管式水媒體加熱器(MGGH)技術的低低溫高效煙氣處理技術，工藝如圖1所示 。

圖1 日本低低溫高效燃煤煙氣處理工藝流程

低低溫高效燃煤煙氣處理工藝因具備高效除塵、節(jié)能、節(jié)水、消除煙囪 “尾翼”視覺污染等綜合優(yōu)點在日本火電機組得到大力推廣。初步統(tǒng)計，目前在日本配套低低溫高效燃煤煙氣處理工藝的燃煤發(fā)電機組容量已達到了6500MW。國內環(huán)保行業(yè)者[7]也較早關注到該工藝，并結合中國實際燃煤機組情況，提出了適用于我國的低低溫高效煙氣治理工藝。具體工藝如圖2所示。

圖2 新型低低溫高效燃煤煙氣處理工藝流程

1.2 工藝特點及優(yōu)勢

(1)除塵提效，節(jié)能減排。本工藝LGGH的前級換熱器使低低溫電除塵器進行高效煙氣處理的運行溫度降為90℃左右，處于低低溫狀態(tài)，和常規(guī)運行溫度(120～150℃)比較起來，低低溫狀態(tài)下粉塵的比電阻降低, 利于除塵提效。同時由于煙氣溫度降低，低低溫除塵器處理的煙氣體積流量減少，在相同除塵器規(guī)格下可進一步提升除塵效率，減少粉塵排放。同時煙氣流量下降，引風機電耗下降，進而實現(xiàn)除塵提效，節(jié)能減排的功效。

(2)有效脫除SO3，緩解下游設備腐蝕。低低溫高效燃煤煙氣處理工藝中煙氣處理溫度降低至酸露點以下，SO3可以轉化為H2SO4并冷凝，由于除塵器入口含塵濃度高，灰粒多，因而總表面積非常大，為H2SO4附著冷凝提供良好的條件，附著H2SO4的粉塵顆粒在低低溫除塵器中被收集。相關研究表明，灰硫比(D/S)大于100，煙氣中的SO3去除率可達到95%以上[8]。

(3)節(jié)約脫硫水耗、提高脫硫系統(tǒng)效率。低低溫煙氣處理工藝將脫硫的入口煙溫降低至低低溫狀態(tài)，相較常規(guī)運行溫度降低約30～40℃，煙溫降低將有效降低脫硫水耗，降低洗滌漿液溫度，提高脫硫效率。同時，低低溫電除塵器高效除塵還有利于脫硫系統(tǒng)石膏品質的提升，因為煙氣灰塵過多進入石膏中，其脫水性能下降，將影響石膏品質[9]。

(4)煤種適應性好、經濟性高。低低溫高效燃煤煙氣處理工藝主動地去改變煙氣特性以進一步提高設備的工作效果，煤種適應性強，上游工藝實現(xiàn)高效除塵的同時為下游設備的工作創(chuàng)造有利條件。上游實現(xiàn)降溫、除塵提效、脫除SO3，降低引風機電耗、緩解SO3腐蝕、提高石膏品質等綜合效果，在上游工藝設備的積極配合下，F(xiàn)GD無需專門考慮SO3腐蝕問題，節(jié)省大量的防腐資金及檢修維護費用、同時下游的LGGH后級換熱器將煙氣加熱至合理的溫度水平，改善濕煙囪的工作環(huán)境、實現(xiàn)干煙囪排放、緩解“石膏雨”以及解決“煙羽”視覺污染等效果。

(5)無泄漏及熱能綜合利用。低低溫高效燃煤煙氣處理工藝克服常規(guī)回轉式GGH存在的堵塞、泄漏、易造成排放超標等問題，采用密閉管輸送熱量，有效解決泄漏問題，充分利用回收熱量。結合中國的燃煤機組的實際情況，回收的熱量可考慮用于：煙氣再熱系統(tǒng)、凝結水系統(tǒng)以及采暖供熱系統(tǒng)。

2 示范應用

2.1 工程簡介

作為廣東省“十二五”重點能源建設項目，粵電大埔電廠根據(jù)“上大壓小”的原則，采用先進的環(huán)保技術建設2臺660MW超超臨界燃煤發(fā)電機組，2臺機組建成投產后按設計年發(fā)電量60億(kW·h)，既保證了地區(qū)電力供應，同時帶動大埔革命老區(qū)、原中央蘇區(qū)的經濟社會發(fā)展，也為梅州加快振興發(fā)展輸入源源不斷的動力。

2.2 工藝選擇、方案介紹

粵電大埔電廠采用低低溫高效燃煤煙氣處理工藝作為新建機組爐后煙氣治理的工藝首選。這是低低溫高效燃煤煙氣處理工藝在我國大型燃煤機組基建項目上的首次應用。低低溫高效燃煤煙氣處理工藝主要設計參數(shù)如表1所示。

2.3 技術特點

(1)針對現(xiàn)有回轉式空預器引起的不同煙道煙氣量和煙溫等參數(shù)有區(qū)別的情況，為了保持低低溫電除塵器進口煙溫的均勻性，對于LGGH前級換熱器采用差異化設計，按照不同的實際參數(shù)，設計前級換熱器的結構，確保低低溫的高效運行條件。

(2)低低溫高效燃煤煙氣處理工藝確認后，建設前期，將低低溫煙氣處理的相關設備與煙道、脫硫塔等整體一體化設計，并建立了相對應的氣流均布模型，保證設備整體的氣流分布的均布性。

(3)針對超低排放的需求，創(chuàng)造性地設計EPM電風攔截裝置(Electrostatic Precipitator&Mist eliminator)，實現(xiàn)深度除塵及捕集液滴的效果，EPM裝置與LGGH后級換熱器一體化設計，節(jié)省占地空間，充分發(fā)揮深度除塵、除霧的共同作用。

表1 低低溫高效燃煤煙氣處理工藝主要設計參數(shù)

項 目數(shù) 值機組容量/MW660低低溫工藝設計處理煙氣量/m3·h-12005375熱回收器設計入口煙溫/℃125熱回收器設計出口煙溫/℃90低低溫電除塵器設計入口濃度/g·m-326.15低低溫電除塵器設計出口濃度/mg·m-350低低溫電除塵器設計除塵效率/%99.85低低溫電除塵器設計運行溫度/℃90EPM設計入口濃度/mg·m-3≤19.5EPM設計出口濃度/mg·m-3≤10再加熱器設計入口溫度/℃48再加熱器設計出口溫度/℃80

2.4 運行特點、效果

低低溫高效燃煤煙氣處理工藝系統(tǒng)作為一套整體系統(tǒng)，建立自適應控制系統(tǒng)，通過引入煙溫、煙氣量、伏安特性曲線族、反電暈指數(shù)、煙塵濁度變化等原始數(shù)據(jù)，通過分析處理，并與預先設定的基準值等對比，實現(xiàn)自動調節(jié)煙氣換熱總量，調整換熱后的煙溫，保證煙溫、除塵器運行條件處于最佳狀態(tài)，實現(xiàn)煙溫平衡又能確保高效的性能。同時，為了滿足低負荷時LGGH后級換熱器的升溫要求，系統(tǒng)配套輔助加熱器，通過引用一部分蒸汽對于系統(tǒng)進行熱量補充，進而保證全負荷的干煙囪排放、有效緩解“石膏雨”的問題，解決“煙羽”的視覺污染。

3 應用效果

粵電大埔電廠1、2號爐分別約2015年12月和2016年5月投運，投運效果良好。按照國家標準，廣東省環(huán)境監(jiān)測中心于2016年8月對于大埔電廠2號爐低低溫電除塵器進行了驗收監(jiān)測，測試報告顯示，低低溫電除塵器運行溫度穩(wěn)定在90℃，LGGH后級換熱器出口溫度穩(wěn)定在80℃。2號爐低低溫電除塵器A/B除塵效率分別為99.93%～99.97% 和99.86～99.91%， 機組綜合除塵效率為99.94%，煙囪出口污染物排放濃度煙塵僅為1.7mg/m3?；涬姶笃译姀S粉塵排放效果不僅滿足《火電廠污染物排放標準》，并提前五年滿足國家2014年9月出臺的《煤電節(jié)能減排升級與改造行動計劃》的環(huán)保要求。

4 結語

我國以煤為主的能源結構決定了未來相當長一段時間內燃煤機組依然是大氣污染物的重要來源，而燃煤機組超低排放依然將會成為電力環(huán)保升級改造主要工作，選擇高效合理、可靠經濟的超低排放工藝成為了升級改造的首要任務。低低溫高效燃煤煙氣處理工藝具備除塵提效、節(jié)能減排、高效脫除SO3、緩解“石膏雨”、解決視覺污染、實現(xiàn)干煙囪排放等綜合優(yōu)點，粵電大埔電廠大型機組示范應用所取得的優(yōu)良效果更加驗證了該工藝的高效可靠性。該工藝未來必將成為超低排放的一種主流工藝，得到廣泛的推廣應用。

[1]GB13223-2011, 火電廠大氣污染物排放標準[S].

[2]國家發(fā)展和改革委員會,環(huán)境保護部,國家能源局. 關于印發(fā)《煤電節(jié)能減排升級與改造行動計劃(2014-2020年)》的通知[EB/OL]. http://bgt.ndrc.gov.cn/zcfb/201409/t20140919_626242.html, 2014-09-12.

[3]詹立勇,陳招妹,趙金達,等. WESP在燃煤電廠粉塵“近零排放”工程中的應用[J]. 電力科技與環(huán)保, 2016, 32(5):16-18.

[4]中國環(huán)境保護產業(yè)協(xié)會電除塵委員會. 燃煤電廠超低排放技術[M]. 北京:中國電力出版社, 2015.

[5]龍 輝. 低低溫高效煙氣處理技術發(fā)展應用及展望[C]. 中國電機工程學會清潔高效燃煤發(fā)電技術協(xié)作網(wǎng)2009年會. 2009.

[6]王嫻娜,朱 林,姜艷靚,等.燃煤電廠煙塵超低排放技術措施研究[J].電力科技與環(huán)保,2015,31(4):47-49.

[7]廖增安. 燃煤電廠低低溫高效煙氣協(xié)同控制應用技術探討[C]. 中國電除塵學術會議. 2015.

[8]崔占忠,龍 輝,龍正偉,等. 低低溫高效煙氣處理技術特點及其在中國的應用前景[J]. 動力工程學報, 2012, 32(2):152-158.

[9]潘利祥. 燃煤電廠脫硫石膏品質影響因素及其對石膏制品的影響[C]. 中國脫硫技術及脫硫石膏、脫硫灰渣處理與利用大會. 2008.

Example application of low-low temperature high efficiency coal-fired flue gas treatment technology in Yudean Dapu Power Plant

In this thesis, the current situation of severe air pollution and verified low emission solutions are briefly introduced; and the origin, theory and advantages of low low temperature high efficiency coal fired flue gas treatment technology are illustrated. In the application case of Yudean Dapu Power Plant, it is proven that optimized low low temperature high efficiency coal fired flue gas treatment technology has a significant effect in large-scale coal-fired power units; and that this technology has a wide potential market and will become the future mainstream of post-boiler flue gas treatment technologies.

low low temperature;Dapu Power Plant;example application

國家科技支撐計劃“燃煤電廠煙氣一體化協(xié)同超凈治理技術及工程示范”(2015BAA05B01)子課題低低溫靜電除塵技術研發(fā)

X701.2

B

1674-8069(2017)03-031-03

2017-01-22；

2017-02-16

廖增安(1968-)，男，福建龍巖人，教授級高工，研究方向為燃煤鍋爐尾氣治理。E-mail：longkinglza@139.com