煙氣脫硫脫硝、除塵脫汞、超低排放技術(shù)路線選擇與分析

　　考慮到我國的環(huán)境狀況,國家對(duì)煤電企業(yè)的環(huán)境監(jiān)管日益嚴(yán)格，燃煤電廠在選擇超低排放技術(shù)路線時(shí)，應(yīng)選擇技術(shù)上成熟可靠、經(jīng)濟(jì)上合理可行、運(yùn)行上長(zhǎng)期穩(wěn)定、易于維護(hù)管理、具有一定節(jié)能效果的技術(shù)。煙氣污染物超低排放技術(shù)路線選擇時(shí)應(yīng)遵循“因煤制宜,因爐制宜,因地制宜,統(tǒng)籌協(xié)同,兼顧發(fā)展”的基本原則?

　　因煤制宜，不僅要考慮設(shè)計(jì)煤種、校核煤種，更要考慮隨著市場(chǎng)變化，電廠可能燃燒的煤種與煤質(zhì)波動(dòng),要確保在燃用不利煤質(zhì)條件下，污染物能夠?qū)崿F(xiàn)超低排放。例如，對(duì)于煤質(zhì)較為穩(wěn)定?灰份較低、易于荷電、灰硫比較大的煙氣條件，選擇低低溫電除塵器+復(fù)合塔脫硫系統(tǒng)協(xié)同除塵作為顆粒物超低排放的技術(shù)路線，不失為是一種經(jīng)濟(jì)合理的選擇。

　　對(duì)于煤質(zhì)波動(dòng)大、灰份較高、荷電性能差、灰硫比較小的煙氣條件，則應(yīng)優(yōu)先選擇電袋復(fù)合除塵器或袋式除塵器進(jìn)行除塵，后面是否加裝濕式電除塵器，則取決于除塵器的出口濃度以及后面采用的脫硫工藝的協(xié)同除塵效果，濕式電除塵器是應(yīng)對(duì)不利因素的最佳選擇?

　　因爐制宜,主要是考慮不同爐型對(duì)飛灰成份與性質(zhì)的影響?如循環(huán)流化床鍋爐,適用于劣質(zhì)燃料的燃燒,通常灰份含量高,顆粒粒徑較煤粉爐大,排煙溫度也普遍較高,可根據(jù)實(shí)際燃燒煤質(zhì)情況選擇除塵方式?

　　對(duì)于燃燒熱值較高煤炭的循環(huán)流化床,可選用余熱利用的低低溫電除塵器,對(duì)于燃燒煤矸石等劣質(zhì)燃料的循環(huán)流化床鍋爐宜采用電袋復(fù)合除塵器或袋式除塵器?燃用無煙煤或低揮發(fā)份煤的W型火焰鍋爐或者煤粉爐,則要關(guān)注飛灰中的含炭量,炭的存在影響電除塵器的除塵效率?

　　因地制宜,既要考慮改造機(jī)組的場(chǎng)地條件,也要考慮機(jī)組所處的海拔高程?如采用雙塔雙pH值脫硫工藝?加裝濕式電除塵器?增加電除塵器的電場(chǎng)數(shù)等一般都需要場(chǎng)地或空間條件?對(duì)于高海拔的燃煤電廠,還應(yīng)考慮相應(yīng)高程的空氣影響煙氣條件,從而影響電除塵器的性能?

　　統(tǒng)籌協(xié)同,煙氣超低排放是一項(xiàng)系統(tǒng)工程,各設(shè)施之間相互影響,在設(shè)計(jì)?施工?運(yùn)行過程中,要統(tǒng)籌考慮各設(shè)施之間的協(xié)同作用,全流程優(yōu)化,實(shí)現(xiàn)控制效果好?運(yùn)行能耗低?成本最經(jīng)濟(jì)的最佳狀態(tài)?

　　兼顧發(fā)展,就是不僅要滿足現(xiàn)在的排放要求,還應(yīng)考慮排放要求的發(fā)展以及技術(shù)?市場(chǎng)的發(fā)展變化?如目前我國燃煤電廠排放要求中,對(duì)煙氣中的三氧化硫排放沒有要求,對(duì)汞及其化合物的排放要求還比較寬松,技術(shù)路線選擇時(shí)就應(yīng)考慮下一步排放限值的發(fā)展?此外,污染防治技術(shù)也在不斷發(fā)展,需要考慮技術(shù)進(jìn)步及其改造的可能性?煤炭市場(chǎng)?電力市場(chǎng)等均處于不斷變化之中,煤質(zhì)穩(wěn)定性有無保障,電力負(fù)荷的變化與煤電深度調(diào)峰對(duì)煙氣成份的影響等等,在選擇技術(shù)路線時(shí)可能都需要考慮?

　　總之,燃煤電廠煙氣污染物超低排放技術(shù)路線的選擇既要考慮一次性投資,也要考慮長(zhǎng)期的運(yùn)行費(fèi)用;既要考慮投入,也要考慮節(jié)能減排的產(chǎn)出效益;既要考慮技術(shù)的先進(jìn)性,也要考慮其運(yùn)行可靠性;既要考慮超低排放的長(zhǎng)期穩(wěn)定性,也要考慮故障時(shí)運(yùn)行維護(hù)的方便性;既要立足現(xiàn)在,也要兼顧長(zhǎng)遠(yuǎn)?

　　顆粒物超低排放技術(shù)路線

　　燃煤電廠要想實(shí)現(xiàn)顆粒物超低排放,至少面臨二方面技術(shù)的選擇?

　　一是煙氣脫硝后煙氣中煙塵的去除,可以稱之為一次除塵技術(shù),主流技術(shù)包括電除塵技術(shù)?電袋復(fù)合除塵技術(shù)和袋式除塵技術(shù),電除塵技術(shù)通過采用高效電源供電?先進(jìn)的清灰方式以及低低溫電除塵技術(shù)等有機(jī)組合,可以實(shí)現(xiàn)除塵效率不低于99.85%,電袋復(fù)合除塵器及袋式除塵器可以實(shí)現(xiàn)除塵效率不低于99.9%?

　　二是煙氣脫硫過程中對(duì)顆粒物的協(xié)同脫除或是脫硫后對(duì)煙氣中顆粒物的脫除,可以稱之為二次除塵或深度除塵,對(duì)于復(fù)合塔工藝的石灰石-石膏濕法脫硫,采用高效的除霧器或在濕法脫硫塔內(nèi)增加濕法除塵裝置,協(xié)同除塵效率一般大于70%,濕法脫硫后加裝濕式電除塵器,顆粒物去除效果一般均在70%以上,且除塵效果較為穩(wěn)定;對(duì)于干法?半干法脫硫,脫硫后煙氣中顆粒物濃度較高,均是采用袋式除塵器或電袋復(fù)合除塵器,如不能實(shí)現(xiàn)顆粒物超低排放要求,也需加裝濕式電除塵器?

　　具體工程實(shí)際選擇時(shí)需要結(jié)合工程實(shí)際情況,具體分析,考慮到各種技術(shù)的原理?特點(diǎn)及適用性?影響因素?能耗?經(jīng)濟(jì)性?成熟度等因素,綜合考慮給出燃煤電廠顆粒物超低排放技術(shù)路線,見表19?

　　二氧化硫超低排放技術(shù)路線

　　1.1 超低排放需要的脫硫效率

　　不同脫硫入口濃度滿足超低排放要求時(shí),需要不同的脫硫效率,為實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定超低排放,脫硫塔出口SO2濃度按30mg/m3控制,則可以算出,入口濃度1000mg/m3時(shí),脫硫效率需不低于97%;入口濃度2000mg/m3時(shí),脫硫效率需不低于98.5%;入口濃度3000mg/m3時(shí),脫硫效率需不低于99%;入口濃度6000mg/m3時(shí),脫硫效率需不低于99.5%;入口濃度10000mg/m3時(shí),脫硫效率不低于99.7%?

　　脫硫塔入口濃度范圍是超低排放應(yīng)嚴(yán)格控制的條件,新建機(jī)組技術(shù)選擇相對(duì)簡(jiǎn)單,而現(xiàn)役機(jī)組的應(yīng)用技術(shù)?裝備條件?場(chǎng)地等對(duì)技術(shù)選擇影響很大?

　　1.2 超低排放脫硫技術(shù)路線的選擇

　　對(duì)于濱海電廠且海水?dāng)U散條件較好,符合近岸海域環(huán)境功能區(qū)劃要求時(shí),對(duì)于入口SO2濃度低于2000mg/m3的電廠,可以選擇先進(jìn)的海水脫硫技術(shù)?

　　對(duì)于缺水地區(qū),吸收劑質(zhì)量有保證,入口SO2濃度低于1500mg/m3的300MW級(jí)以下的燃煤機(jī)組,可以選擇煙氣循環(huán)流化床脫硫技術(shù);結(jié)合循環(huán)流化床鍋爐的爐內(nèi)脫硫效率,可以應(yīng)用于300MW級(jí)以下的中等含硫煤的循環(huán)流化床機(jī)組?

　　對(duì)于氨水或液氨來源穩(wěn)定,運(yùn)輸距離短,且電廠附近環(huán)境不敏感,300MW級(jí)以下的燃煤機(jī)組,可以選擇氨法脫硫?

　　其他情況下主要采用石灰石-石膏濕法脫硫,對(duì)于脫硫效率要求在97%以下時(shí),可以選擇傳統(tǒng)空塔噴淋提效技術(shù);對(duì)于脫硫效率要求在98.5%以下時(shí),可以選擇復(fù)合塔脫硫技術(shù)中的雙托盤塔?沸騰泡沫塔等;對(duì)于脫硫效率要求在99%以下時(shí),可以選擇旋匯耦合?雙托盤塔等技術(shù);對(duì)于脫硫效率要求在99.5%以下時(shí),可以選擇單塔雙pH值?旋匯耦合技術(shù);對(duì)于脫硫效率要求在99.7%以下時(shí),可以選擇雙塔雙pH值?旋匯耦合技術(shù)?

　　當(dāng)然,脫硫效率較高的脫硫技術(shù)能滿足脫硫效率較低的要求,技術(shù)選擇時(shí)應(yīng)同時(shí)考慮經(jīng)濟(jì)性?可靠性?詳見表20?

　　氮氧化物超低排放技術(shù)路線

　　鍋爐低氮燃燒技術(shù)是控制氮氧化物的首選技術(shù),在保證鍋爐效率和安全的前提下應(yīng)盡可能降低鍋爐出口氮氧化物的濃度?

　　對(duì)于煤粉鍋爐,應(yīng)通過燃燒器改造和爐膛燃燒條件的優(yōu)化,確保鍋爐出口氮氧化物濃度小于550mg/m3?爐后采用SCR煙氣脫硝,通過選擇催化劑層數(shù)?精準(zhǔn)噴氨?流場(chǎng)均布等措施保證脫硝設(shè)施穩(wěn)定高效運(yùn)行,實(shí)現(xiàn)氮氧化物超低排放?

　　對(duì)于循環(huán)流化床鍋爐,應(yīng)通過燃燒調(diào)整,確保氮氧化物生成濃度小于200mg/m3?通過加裝SNCR脫硝裝置,實(shí)現(xiàn)氮氧化物超低排放;如不能滿足超低排放要求,可在爐后增加SCR,采用一層催化劑?

　　對(duì)于燃用無煙煤的W型火焰鍋爐,也應(yīng)在保證鍋爐效率和安全的前提下盡可能降低鍋爐出口氮氧化物的濃度?但目前尚難以做到較低,僅靠爐后的SCR較難穩(wěn)定滿足氮氧化物的超低排放要求,國內(nèi)外尚無成功案例,需要進(jìn)一步研究?

　　各種爐型氮氧化物超低排放技術(shù)路線見表21?

　　典型的煙氣污染物超低排放技術(shù)路線

　　煙氣污染物超低排放涉及到煙氣中顆粒物的超低排放?二氧化硫的超低排放以及氮氧化物的超低排放,每種污染物的超低排放都可以有多種技術(shù)選擇,同時(shí)還需考慮不同污染物治理設(shè)施之間的協(xié)同作用,因此會(huì)組合出很多的技術(shù)路線,適用于不同燃煤電廠的具體條件?顆粒物的超低排放技術(shù)不僅涉及到一次除塵,而且涉及到二次除塵(深度除塵),比較而言,技術(shù)路線選擇較多,這里僅以顆粒物超低排放為例,介紹近幾年發(fā)展起來的得到較多應(yīng)用的典型技術(shù)路線?

　　1.1 以濕式電除塵器做為二次除塵的超低排放技術(shù)路線

　　濕式電除塵器作為燃煤電廠污染物控制的精處理技術(shù)設(shè)備,一般與干式電除塵器和濕法脫硫系統(tǒng)配合使用,也可以與低低溫電除塵技術(shù)?電袋復(fù)合除塵技術(shù)?袋式除塵技術(shù)等合并使用,可應(yīng)用于新建工程和改造工程?對(duì)PM2.5粉塵?SO3酸霧?氣溶膠等多污染物協(xié)同治理,實(shí)現(xiàn)燃煤電廠超低排放?

　　根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)地條件,WESP可以低位布置,占用一定的場(chǎng)地;如果沒有場(chǎng)地,也可以高位布置,布置在脫硫塔的頂端?顆粒物的超低排放源于濕式電除塵器的應(yīng)用,2015年以前燃煤電廠超低排放工程中應(yīng)用WESP較為普遍?WESP去除顆粒物的效果較為穩(wěn)定,基本不受燃煤機(jī)組負(fù)荷變化的影響,因此,對(duì)于煤質(zhì)波動(dòng)大?負(fù)荷變化幅度大且較為頻繁等嚴(yán)重影響一次除塵效果的電廠,較為適合采用濕式電除塵器作為二次除塵的超低排放技術(shù)路線?

　　當(dāng)要求顆粒物排放限值為5mg/m3時(shí),WESP入口顆粒物濃度宜小于20mg/m3,不宜超過30mg/m3?當(dāng)要求顆粒物排放限值為10mg/m3時(shí),WESP入口顆粒物濃度宜小于30mg/m3,不宜超過60mg/m3?當(dāng)然,WESP入口顆粒物濃度過高時(shí),還可通過增加比集塵面積?降低氣流速度等方法提高WESP的除塵效率,實(shí)現(xiàn)顆粒物的超低排放?

　　1.2以濕法脫硫協(xié)同除塵做為二次除塵的超低排放技術(shù)路線

　　石灰石-石膏濕法脫硫系統(tǒng)運(yùn)行過程中,會(huì)脫除煙氣中部分煙塵,同時(shí)煙氣中也會(huì)出現(xiàn)部分次生物,如脫硫過程中形成的石膏顆粒?未反應(yīng)的碳酸鈣顆粒等?濕法脫硫系統(tǒng)的凈除塵效果取決于氣液接觸時(shí)間?液氣比?除霧器效果?流場(chǎng)均勻性?脫硫系統(tǒng)入口煙氣含塵濃度?有無額外的除塵裝置等許多因素?

　　對(duì)于實(shí)現(xiàn)二氧化硫超低排放的復(fù)合脫硫塔,采用了旋匯耦合?雙托盤?增強(qiáng)型的噴淋系統(tǒng)以及管束式除塵除霧器和其他類型的高效除塵除霧器等方法,協(xié)同除塵效率一般大于70%,可以做為二次除塵的技術(shù)路線?2015年以后越來越多的超低排放工程選擇該技術(shù)路線,以減少投資及運(yùn)行費(fèi)用,減少占地?

　　當(dāng)要求顆粒物排放限值為5mg/m3時(shí),濕法脫硫入口顆粒物濃度宜小于20mg/m3?當(dāng)要求顆粒物排放限值為10mg/m3時(shí),濕法脫硫入口顆粒物濃度宜小于30mg/m3?

　　1.3以超凈電袋復(fù)合除塵為基礎(chǔ)不依賴二次除塵的超低排放技術(shù)路線

　　采用超凈電袋復(fù)合除塵器,直接實(shí)現(xiàn)除塵器出口煙塵<10mg/m3或5mg/m3?對(duì)后面的濕法脫硫系統(tǒng)沒有額外的除塵要求,只要保證脫硫系統(tǒng)出口顆粒物濃度不增加,就可以實(shí)現(xiàn)顆粒物(包括煙塵及脫硫過程中生成的次生物)<10mg/m3或5mg/m3,滿足超低排放要求?

　　該技術(shù)路線適用于各種灰份的煤質(zhì),且占地較少,電袋復(fù)合除塵器的出口煙塵濃度基本不受煤質(zhì)與機(jī)組負(fù)荷變動(dòng)的影響?2015年以后在燃煤電廠超低排放工程中,該技術(shù)路線的應(yīng)用明顯增多?

　　燃煤電廠現(xiàn)有的除塵?脫硫和脫硝等環(huán)保設(shè)施對(duì)汞的脫除效果明顯,基本都可以達(dá)標(biāo)?對(duì)于個(gè)別燃燒高汞煤,汞排放超標(biāo)的電廠,可以采用單項(xiàng)脫汞技術(shù)?