燃煤锅炉烟气超低排放技术与环境效益分析

燃煤锅炉烟气超低排放技术与环境效益分析

发表时间：2019-05-24T11:02:44.093Z 来源：《电力设备》2018年第32期作者：郭胜鹏[导读] 摘要：随着经济的发展，人们生活水平的提高，人们逐渐意识到可持续发展的重要。

（新乡化纤股份有限公司河南省新乡市 453006）

摘要：随着经济的发展，人们生活水平的提高，人们逐渐意识到可持续发展的重要。国家鼓励燃煤单位采用先进的除尘、脱硫、脱硝、脱汞等大气污染物协同控制的技术和装置，减少大气污染物的排放。为响应国家法规，保护和改善环境，防治大气污染，实现燃煤烟气污染物的超低排放已成为各燃煤电站企业的必经之路。本文就燃煤锅炉烟气超低排放技术与环境效益展开探讨。

关键词：燃煤锅炉烟气；超低排放；技术经济；环境效益目前的脱硝技术中，SNCR是一种应用广泛且经济有效的脱硝方法。然而其受到锅炉类型、炉膛温度等条件的限制，仅依赖SNCR技术很难实现NOx的超低排放。活性分子（O3）与SNCR不同，是通过对NO、重金属等污染物的氧化进行烟气协同处理的工艺。该工艺与锅炉类型无关，处理对象为锅炉的尾部烟气，将燃煤烟气中的NO以及重金属等氧化为高价态的NOx以及金属氧化物，再进行NOx、SO2以及重金属等污染物的协同脱除。两种方式的结合，能够很好的进行燃煤烟气污染物控制。传统的WFGD系统是目前应用最为广泛的高效脱硫技术，然而石膏雨等现象的出现成为该技术的一大弊端。湿式电除尘技术的出现能很好的解决这一现象。经各项技术的相互耦合，最终实现燃煤烟气污染物的超低排放。

1燃煤锅炉烟气超低排放技术

1.1脱硫技术

烟气脱硫技术一般按脱硫产物的干湿形态可分为湿法、半干法和干法烟气脱硫工艺，湿法脱硫技术约占85%左右，国内外大型电厂，90%以上采用石灰石-石膏法工艺，主要是其效率高，吸收剂价格便宜，但其工艺流程较长，副产品石膏利用率不高。氨法脱硫实现了真正的循环经济，硫铵化肥市场较好，在小型锅炉上占有一定的市场。湿法脱硫技术路线可以分为：单塔双循环技术、双托盘技术、U形塔(液柱+喷淋双塔)技术、双塔塔技术等不同流派。比较先进的为单塔双循环技术，对于新建项目来说选择单塔双循环技术占地小，投资省，系统阻力小。为实现超低排放需要，关键点在于提高脱硫效率，降低氨逃逸、石膏雨（硫铵雨）、酸雾等。

1.2脱硝改造

SNCR技术是目前应用较为广泛的脱硝技术之一，主要用于循环流化床锅炉、煤粉炉等，在链条炉上的应用仍较少。首先通过运输系统将袋装尿素由外界运输到厂送至尿素站尿素存储区储存，配置成40%左右的还原剂溶液储备。SNCR系统投运时，稀释水经稀释水泵从稀释水箱输送至炉前，将还原剂与稀释水在静态混合器中混合稀释成约8%浓度（浓度可在线调节）的溶液后由SNCR喷枪喷入炉内，与烟气中的氮氧化物反应生成氮气和水。通过对不同负荷下炉膛内温度场的检测，确定喷枪布置位置，每条炉分别布置4根喷枪。考虑到层燃炉的烟气流场在SNCR喷射区域存在竖直向上流动的特点，同时尿素溶液的挥发性比氨水小，对炉膛的穿透性好，混合程度也较高，采用尿素代替氨水作为还原剂。链条炉由于自身结构的特点，随着链条履带的运转，分层载入炉膛内的煤经前拱辐射加热后预热干燥后，挥发份逐步析出燃烧释放出大量的NOx，而后焦炭经历燃烧、燃尽的过程。因此，对于链条炉炉膛内的NOx分布存在局部高，且炉膛温度分布存在偏差等问题。单独采用SNCR技术时，局部温度偏低，高温处混合时间较短等原因都会导致还原剂与NOx的反应不充分。因此，SNCR脱硝效率下降，经SNCR改造后NOx排放约在120~180mg/Nm3，不能实现超低排放要求，需要进一步进行NOx降解。采用活性分子（O3）脱硝技术能够很好的弥补SNCR脱硝效率不足的缺陷。活性分子（O3）具有强氧化性，可以将烟气中的NO氧化为更高价态的可溶性的NOx 气体，通过湿法脱硫塔的吸收降低NOx含量。O3的产生主要采用电晕放电方式将空气中的氧气激发形成。采用制氧机制氧形成90%以上浓度的氧气，再通过放电设备将浓度较高的氧气转化为O3使用。改造是在静电除尘后湿法脱硫塔前的尾部烟道上安装小型模块式反应器。再将生产出的活性分子（O3）注入该反应器中与烟气混合反应，生成的高价态氮氧化物通过湿法脱硫塔洗涤，最终实现NOx排放约10~50mg/Nm3。为实现烟气的超低排放，同时考虑系统的经济运行。指定的控制策略需要同时考虑到SNCR技术受温度场影响较大，对锅炉负荷在60%到100%时，启动SNCR+O3装置进行联合控制。当锅炉负荷低于60%时，由于SNCR技术偏离温度场较远，投加效果不明显，同时锅炉低负荷运行时由于其自身的烟气量和NOx初始排放降低，因此仅采用O3装置进行NOx排放控制。

1.3除尘技术

（1）湿式电除尘（WESP）。湿式电除尘采用液体冲刷集尘极表面进行清灰，不受粉尘比电阻影响，可有效捕集效率低的污染物，主要用于解决FGD出口复合污染物（石膏雨、酸雾、细微颗粒物、超细雾滴、汞等）排放问题，酸雾去除率可达到95%，尘可达到5mg/m3以下。中电投远达环保工程公司自主研发的远达蜂窝管式湿式电除尘技术成功应用于渭河发电公司3号300兆瓦机组工程，该除尘器入口粉尘浓度为32.3mg/Nm3，出口粉尘浓度为0.8~1.5mg/Nm3，除尘效率95%以上（2）干式除尘（DESP）。干式除尘DESP主要用于脱硫塔前端处理，主要包括静电除尘、袋式除尘和电袋复合除尘、超净电袋除尘技术。针对电除尘的增效技术包括:低低温电除尘、旋转电极式电除尘、微颗粒捕集增效、新型高压电源技术等。袋式除尘常规的排尘浓度可达到≤30mg/m3，滤袋寿命3年或以上。电袋除尘，电袋除尘是将静电和过滤两种除尘技术复合在一起的除尘器。除尘效率≥99.9%，粉尘排放≤20mg/m3。为实现超低排放采用较多为袋除尘和电袋除尘，近两年出现了低低温电除尘，这在上世纪90年代末开始在日本广泛应用，低低温静电除尘技术通过烟气冷却换热器或气气换热器使电除尘器入口烟气温度降到酸露点之下90～100，烟尘比电阻降低，能够提高除尘效率;同时烟气中SO3冷凝并粘附到粉尘表面，被协同脱除;同时降低脱硫工艺水消耗和实现余热利用。

2烟气超低排放环保一次性投资增加30%

（1）新建燃煤机组，在煤质适宜情况下，同步实施超低排放，与执行特别排放限值相比，即烟尘排放浓度从20mg/m3下降至10mg/m3、二氧化硫从50mg/m3下降至35mg/m3、氮氧化物从100mg/m3下降至50mg/m3，烟气中排放的大气污染物减少30%～50%，统一减少44.1%，一次性环境改造成本与生产成本增加普遍在30%上下。假设锅炉排烟要实现5mg/m3超低排放标准，应在湿法脱硫装置增加湿式ESP，环境改造成本与生产成本增多10%以内。（2）现役燃煤电机组的改造，因不同电厂环保设施基础不同，环保改造的内容也有所不同。表1给出了3家电厂3台煤电机组的改造方案与投资比较。从表1可以看出，机组负荷越大，烟气SCR脱硝技术的燃煤炉组，千瓦/超低排改造的成本越低，效益显著。对于100万千瓦机组，需要增加的成本为0.96分/千瓦时；对于60万千瓦机组，需要增加的成本为1.43分/千瓦时；对于30万千瓦机组，需要增加的成本为1.87分/千瓦时。