王林

摘? 要：為了響應(yīng)國家“藍天保衛(wèi)戰(zhàn)”相關(guān)要求，電廠鍋爐和燃氣輪機污染物排放分別執(zhí)行100mg/Nm3、200mg/Nm3的NOX、SO2的限值。對于一些重點地區(qū)而言，NOX、SO2煙塵的執(zhí)行限值為100、50、20mg/Nm3。在實現(xiàn)超低排放改造后，大氣污染物的排放濃度要達到天然氣燃輪機組標(biāo)準(zhǔn)的排放限值，即氮氧化物不超過50mg/Nm3、二氧化硫不超過35mg/Nm3、煙塵排放濃度不超過5mg/Nm3。文章主要分析了開展熱電聯(lián)產(chǎn)機組超低排放改造的必要性，對相關(guān)超低排放技術(shù)進行了概述，同時分析了熱電聯(lián)產(chǎn)組超低排放相關(guān)改造技術(shù)，結(jié)合某電廠的實際運行情況，選擇了應(yīng)用比較普遍、技術(shù)比較成熟的SCR脫硝、濕電除塵技術(shù)，從而達到改造的目的，實現(xiàn)節(jié)能環(huán)保、綠色發(fā)展的相關(guān)目標(biāo)。

關(guān)鍵詞：熱電聯(lián)產(chǎn)機組;超低排放;SCR脫硝;濕電除塵;改造

中圖分類號：X773 文獻標(biāo)志碼：A 文章編號：2095-2945（2019）29-0116-03

Abstract： In order to respond to the relevant requirements of the National "Blue Sky Protection Campaign"， the limits of 100mg/Nm3 and 200mg/Nm3 are implemented for the emission of pollutants from power plant boilers and gas turbines. For some key areas， the implementation limits of smoke and dust are 100，50 and 20mg/Nm3. After the transformation of ultra-low emission， the emission concentration of air pollutants should reach the emission limit of natural gas turbine units， that is， nitrogen oxide does not exceed 50mg/Nm3， sulfur dioxide does not exceed 35mg/Nm3， and soot emission concentration does not exceed 5mg/Nm3. This paper mainly analyzes the necessity of carrying out the ultra-low emission transformation of the cogeneration unit， summarizes the related ultra-low emission technology， and analyzes the ultra-low emission related transformation technology of the cogeneration group. Based on the actual operation of a power plant， the SCR denitrification and wet electrostatic precipitator technology， which are widely used and mature in technology， are selected， in order to achieve the purpose of transformation and realize the relevant goals of energy saving， environmental protection and green development.

Keywords： cogeneration unit; ultra-low emission; SCR denitrification; wet electrostatic precipitator; modification

1 概述

隨著我國社會經(jīng)濟的發(fā)展，能源的消耗量以及需求量在不斷增加，人們生活水平的提高對電能的需求量也在不斷上升，而我國主要供電的方式是以燃煤為主的火力發(fā)電，這就需要消耗大量的煤炭資源，并且對生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生了極大的影響。本文的研究中主要分析了脫硝、脫硫以及濕電除塵的應(yīng)用，對相關(guān)改造方案進行了相應(yīng)的分析，結(jié)合某電廠的實際情況，選了使用較為普遍、技術(shù)比較成熟的SCR脫硝、濕電除塵技術(shù)。其中主要研究的內(nèi)容有SCR煙氣脫硝中的還原劑的選擇使用、脫硝反應(yīng)器增加和其他相關(guān)配套設(shè)施布置方式以及濕式電除塵器的選型等，通過對該電廠機組進行相應(yīng)的超低排放改造后，進行相應(yīng)的性能分析，監(jiān)測到相關(guān)污染物的排放都能夠達到超低排放標(biāo)準(zhǔn)的要求，從而有效達到熱電聯(lián)產(chǎn)機組超低排放改造的目的。

2 某熱電聯(lián)產(chǎn)機組相關(guān)環(huán)保裝置分析

2.1 脫硝裝置分析

針對文章所研究的電廠，在其#1、#2機組脫硝裝置中，脫硝設(shè)計入口處的氮氧化物應(yīng)該小于350mg/Nm3，脫硝設(shè)計的效率應(yīng)該大于80%;在脫硝系統(tǒng)中沒有相應(yīng)的反應(yīng)器煙氣旁路和省煤器高溫旁路系統(tǒng);脫硝應(yīng)用的還原劑采用液氨制備，脫硝的工藝采用的是選擇性催化還原脫硝工藝[1]。

2.1.1 相關(guān)工藝系統(tǒng)概述。脫硝裝置中的煙氣系統(tǒng)包括煙道、SCR反應(yīng)器、催化劑、氨/空氣混合器等。在煙氣系統(tǒng)的SCR反應(yīng)器中，氨氣會與催化劑層中的煙氣進行混合，并且在催化劑的作用下，煙氣中的NOX會和氨氣進行反應(yīng)并分解成氮氣和水，對環(huán)境不會產(chǎn)生危害。在脫硝裝置中設(shè)置有三層催化劑層，其使用的催化劑只能為18孔蜂窩式催化劑，該裝置中的催化劑設(shè)計層只安裝使用了兩層，剩余一層是為了更高的環(huán)保要求進行加裝催化劑使用，也稱之為預(yù)留層。根據(jù)相應(yīng)的煙氣參數(shù)需要合理設(shè)計催化劑之間的節(jié)距，這樣能夠有效阻止積灰和堵塞的情況發(fā)生，對裝置進行密封能夠保持較高的脫硝效率。

2.1.2 脫硝裝置運行現(xiàn)狀分析。根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)可知，在#1、#2機組脫硝裝置的入口處，NOX的實際運行濃度在200～600mg/Nm3之間，平均的運行濃度為350mg/Nm3，而出口處的實際運行濃度在120mg/Nm3以下，平均的運行濃度為70mg/Nm3。根據(jù)相應(yīng)的運行數(shù)據(jù)分析，在脫硝裝置入口處的煙溫在295～380℃之間，現(xiàn)在進行脫硝時設(shè)計的煙溫為375℃，但在實際運行過程中，最低氨溫度要求為310℃，在電廠#2機組左側(cè)區(qū)域大約10%的部分，其運行狀態(tài)低于最低噴氨溫度，機組處于低負(fù)荷時，#2機組的左側(cè)具有較低的煙溫，在相應(yīng)的工況下，50%的時間煙溫低于最低噴氨溫度。

2.2 機組除塵裝置分析

對于電廠#1、#2機組，每爐都配置了一臺噴吹袋式除塵器，單臺除塵器設(shè)計的過濾面積為36599m2，風(fēng)速為0.899m/min，濾袋的數(shù)量為11296，使用的材質(zhì)為超細纖維PPS。使用單臺爐進行處理的煙氣量能夠達到1974839m3/h，裝置設(shè)計入口的含塵濃度小于或者等于36g/Nm3，設(shè)計的除塵效率應(yīng)該到達99.9%，這樣才能夠保證除塵器的出口處的塵濃度會在30mg/Nm3以下。根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)進行分析可以得知，袋式除塵器在正常運行的時候，其出口處煙塵排放的濃度均小于30mg/Nm3，并且有80%的時間煙塵排放的濃度小于10mg/Nm3。

2.3 機組脫硫裝置分析

該電廠機組脫硫裝置采用的工藝是濕式石灰石-石膏法煙氣脫硫工藝，每一臺爐配置有處理煙氣100%BMCR工況的脫硫裝置，設(shè)計的脫硫效率？叟98%;機組的脫硫系統(tǒng)不設(shè)置GGH，使用外購的石灰石進行制漿，石膏在脫水后的含濕量一般<10%。在煙囪的南北側(cè)布置相應(yīng)的脫硫島，以煙囪為中心對稱布置兩套脫硫裝置，而對于FGD裝置而言，其主要設(shè)備都是在室內(nèi)布置。

脫硫工藝中使用的脫硫劑采用的是石灰石與水磨制而成的懸浮漿液，脫硫的過程中煙氣會產(chǎn)生二氧化硫，二氧化硫會和脫硫劑反應(yīng)形成亞硫酸鈣，然后對石膏副產(chǎn)品進行氧化，進而可以對外出售。根據(jù)實際運行的相關(guān)數(shù)據(jù)進行分析，電廠的脫硫裝置基本上都能夠達到相應(yīng)的設(shè)計值，在實際運行的過程中，F(xiàn)GD入口處的二氧化硫濃度有98%都在3000mg/Nm3之內(nèi)，而最大的濃度值不會超過3500mg/Nm3，而出口處的二氧化硫濃度基本均值在35mg/Nm3以內(nèi)，符合二氧化硫超低排放的要求。

3 超低排放相關(guān)技術(shù)分析

3.1 脫硝技術(shù)

根據(jù)含氮元素的污染物產(chǎn)生的原理以及相關(guān)因素，對于NOX物質(zhì)進行控制的技術(shù)主要包括三種，即在燃燒前、燃燒中、燃燒后控制NOX的方式。在進行燃燒前，通過控制NOX的產(chǎn)生，可以對燃料進行處理轉(zhuǎn)化為低氮燃料，對于有些國家對燃料脫硝進行研究，在固體燃料中含氮量一般為2.5%，但相關(guān)燃料脫硝技術(shù)在實際的應(yīng)用中具有較高的成本，并且相關(guān)技術(shù)也不夠成熟，不能夠進行有效的推廣，低氮燃料就得不到實際的應(yīng)用;在燃燒中為了減少NOX的產(chǎn)生，根據(jù)NOX形成的原理以及相關(guān)因素，可以采用三種方式進行控制，比如低氧燃燒、對NOX進行還原分解、降低燃燒的最高溫度;在燃燒后進行脫硝有濕干兩種方式，對于濕法脫硝技術(shù)而言，其利用的原理是堿性溶液吸收劑能夠溶解并吸收NOX，而干法脫硝技術(shù)可以使用選擇性催化還原法和選擇性非催化氧化還原方法。

3.2 脫硫技術(shù)

燃燒使用的煤炭中大部分都有硫的成分，所以在燃燒后產(chǎn)生的煙氣中會含有硫物質(zhì)，越是含硫量多的煤炭，燃燒后的煙氣中產(chǎn)生的硫成分越多。同樣在進行脫硫的過程中也包含燃燒前、燃燒中和燃燒后三個過程。在燃燒前使用的主要有煤脫硫和煤轉(zhuǎn)化技術(shù);在燃燒中采用爐內(nèi)脫硫，使用的方法是將共同燃燒煤與石灰石磨粉;在燃燒后就是進行煙氣脫硫，這種方式具有較高的脫硫率，相關(guān)技術(shù)應(yīng)用也比較成熟，使用的方法包括濕法、半干法和干法煙氣脫硫。

3.3 除塵技術(shù)

所謂除塵就是將煙塵從煙氣中分離出來，一般會使用到多種除塵器，包括濕式除塵器、機械式除塵器、過濾式除塵器等。

4 關(guān)于熱電聯(lián)產(chǎn)機組超低排放改造分析

4.1 脫硝超低排放改造

當(dāng)前超低排放改造使用的工藝仍然為SCR，從機組實際運行的情況以及相關(guān)數(shù)據(jù)分析，進行脫硝超低排放改造可以先對當(dāng)前的機組進行燃燒調(diào)整試驗，針對相應(yīng)的試驗結(jié)果進行針對性的改造。根據(jù)當(dāng)前機組運行的工況，可以有兩種改造方案，方案一是對燃燒進行優(yōu)化調(diào)整，對當(dāng)前SCR反應(yīng)裝置以及相關(guān)系統(tǒng)進行改造，進行相應(yīng)的燃燒調(diào)整試驗，對燃燒鍋爐的氧量進行控制，按照入口和出口處濃度的設(shè)計值進行SCR反應(yīng)器的改造;方案二是進行低氮改造，根據(jù)鍋爐實際運行的情況，可以進行低氮燃燒器或者風(fēng)箱優(yōu)化改造，降低SCR反應(yīng)器入口原設(shè)計的氮氧化物濃度值，并達到出口的濃度設(shè)計值。

通過對兩種方案記性對比分析，方案一初期投資較低并且運行費用也較低，而方案二在改造的初期具有較高的投資，改造的工期也比較長，具有較廣的影響范圍，其優(yōu)點是SCR煙氣脫硝具有較好的效果，也具有較低的運行費用。因為電廠沒有進行燃燒調(diào)整試驗，通過對氧量進行控制能夠控制脫硝入口的氮氧化物的濃度，所以采用方案一進行超低排放改造，對燃燒進行優(yōu)化調(diào)整，并對當(dāng)前的SCR反應(yīng)裝置和相關(guān)系統(tǒng)進行改造。

4.2 除塵超低排放改造

當(dāng)前袋式除塵器具有良好的運行狀態(tài)，能夠達到相關(guān)煙塵排放濃度的要求，對于電廠煙塵超低排放改造的技術(shù)包含兩種，一種是終端處理技術(shù)，也是濕除技術(shù)，產(chǎn)生的煙氣會先經(jīng)過干式除塵，然后再進行濕法脫硫，最后使用濕式電除塵器進行粉塵的吸附[2];另一種是協(xié)同治理技術(shù)，煙塵在經(jīng)過干式除塵后，會在脫硫吸收塔內(nèi)進行相應(yīng)的洗滌，從而能夠有效去除煙塵。在本文中的煙塵超低排放改造中，考慮增加立式濕式電除塵裝置。

考慮到電廠機組的布置情況以及相關(guān)工藝流程，在脫硫裝置后增加立式濕式電除塵裝置，使其處于脫硫設(shè)備和煙囪之間，這樣在煙氣經(jīng)過脫硫后，濕式電除塵裝置會進一步凈化，然后進入煙囪排放到大氣環(huán)境中;當(dāng)對原袋式除塵器進行消缺檢修時，這不會影響到除塵的效率，在進行改造后，系統(tǒng)會增加大約500Pa的阻力。對于增加的濕法電除塵裝置系統(tǒng)還要進行相應(yīng)的防腐處理。

5 結(jié)束語

綜上所述，為了實現(xiàn)“節(jié)能減排、綠色發(fā)展”等國家環(huán)保要求，電廠需要進行相應(yīng)的升級和改造，對于本文中研究的電廠機組脫硝、除塵系統(tǒng)進行超低排放改造，改造后的機組產(chǎn)生的煙氣中的主要污染物的排放濃度都不高于燃機的排放指標(biāo)，在脫硝超低排放改造中使用的還是SCR脫硝工藝，進行除塵超低排放改造時，使用的是增加立式濕法電除塵裝置，從而能夠達到相應(yīng)的改造目的。

參考文獻：

[1]陳潤發(fā).某350MW熱電聯(lián)產(chǎn)機組超低排放改造及技術(shù)研究[D].華南理工大學(xué)，2017.

[2]趙玉林.電廠2×350MW熱電聯(lián)產(chǎn)機組煙氣超低排放改造方案[J].科技經(jīng)濟導(dǎo)刊，2017（24）：134.

[3]張虎男，趙亮，尹洪超.350MW超臨界機組高背壓供熱改造研究及性能分析[J].節(jié)能，2018，37（4）：6-8.