燃煤发电厂超清洁排放的技术路线探讨

燃煤发电厂超清洁排放的技术路线探讨

发表时间：2015-01-20T13:48:58.363Z 来源：《防护工程》2014年第10期供稿作者：罗海中曾少雁

[导读] 目前燃煤机组最常用的除尘设备是静电除尘器。

罗海中曾少雁

中国能源建设集团广东省电力设计研究院广州 510663

[摘要] 针对火电厂污染物超清洁排放要求，分析当前最新污染物控制技术，提出电厂实现超清洁排放的技术路线。

[关键词] 湿式电除尘器；高效脱硫；全负荷脱硝；超清洁排放Highly Clean and Environmental Process Technical Proposal of Power PlantLuo Hai-zhong Zeng Shao-yan，（Guangdong Electric Power Design Institute of China Energy Engineering Group, Guangzhou, 510663）Abstract：According to the current highly clean emission requirements of power plant, analyse the lasted pollution control technology and provide feasiblehighly clean and environmentally friendly process technical.Keyword: Wet Electrostatic Precipitator；Highly-efficient desulfurization；Full Load Denitration；Highly clean emission

1、前言

随着《大气污染防治行动计划》的颁布实施以及《煤电节能减排升级与改造行动计划（2014-2020 年）》通知的联合发布，各发电企业为争取项目审批，对污染物控制提出了高于现行火电厂排放标准的防治要求，纷纷以燃气轮机机组排放限值作为参考，即要求烟尘、

SO2和NOx 排放浓度分别不超过5、35、50mg/Nm3（6%O2，干基）。针对以上的超清洁排放要求，传统的脱硝+除尘器+湿法脱硫的工艺路线已无法实现，需提出满足要求的更高效、清洁的污染物控制技术路线。

2、烟尘治理路线

目前燃煤机组最常用的除尘设备是静电除尘器。静电除尘器除尘效率最高可达到99.9%，但因受到飞灰特性和烟气温度等因素的影响，静电除尘效率会有所降低。近年来一些应用了新技术的静电除尘器出现，提高了除尘器的效率：

1）配置高频电源，强化对粉尘的荷电，减轻后续电场荷电压力[1]。

2）烟气调质装置，降低飞灰的比电阻，使比电阻高、难去除的粉尘变成易于荷电、易于振打清灰[1]。

3) 低温静电除尘器，除尘器入口温度运行在90～95℃，烟气中酸性物质在粉尘表面的微孔中结露，形成电解质的表面，降低了表面比电阻，使粉尘变的容易荷电与清除。

4) 移动电极静电除尘器，移动电极区的粉尘趋进速度要比常规电场高，有利于捕集高比电阻或者粒径较小的粉尘。

除了烟气调质造价高，效果与低温静电除尘器相近，不适合同时采用外，其它几种强化静电除尘器收尘效率的措施可以同时采用，可以取得较好的收尘效果。组合的设计原则一般是：低温静电除尘器+电场设置高频电源+末电场设置移动电极。与常规静电除尘器相比，新技术能耗低，对煤种适应性好，除尘效率高，除尘器出口烟尘排放浓度可以达到15~20 mg/Nm3。

然而，即使除尘器出口的烟尘含量可以达到更高的水平，烟气经过湿法脱硫装置后，可能有石膏携带现象发生，从而造成烟尘含量增加。因此，需要对脱硫后的烟气进行再次除尘方能确保烟尘的超清洁排放，脱硫后湿式除尘器的设置必不可少。

湿式电除尘器的原理与干式静电除尘器类似，但是湿式静电除尘器对细小颗粒以及酸雾、气溶胶等有很高的捕集效率，细小颗粒捕集效率保证值可以达到70%～90%，对酸雾的捕集效率可以达到50%～80%。

综上，实现烟尘超清洁排放的路线如下：低温静电除尘器+高频电源+移动电极，使脱硫前烟尘含量控制在15~20 mg/Nm3；脱硫后设置湿式电除尘器，使烟尘排放浓度控制在5mg/Nm3（6%O2，干基）以下。

3、高效脱硫技术

目前燃煤机组最常用的脱硫工艺是石灰石-石膏湿法脱硫，大部分电厂长期运行的脱硫效率在95%以上，但长期运行超过98%脱硫效率的工程较少。要实现SO2 的超清洁排放，脱硫效率需达到98%甚至更高。高效的湿法脱硫技术有：双循环技术、双托盘技术、双回流液柱塔技术、FGDplus 技术、湍流子技术等。

双循环技术相当于烟气经过了两级浆液循环，一级循环浆液pH控制在4.6-5.0，保证亚硫酸钙氧化效果和充足的石膏结晶时间。二级循环实现主要的脱硫洗涤过程，pH 控制在5.8-6.4[3]，可保证较高脱硫效率。

双托盘技术是在吸收浆液喷嘴下部设置两层托盘，托盘产生的阻力造成气体流量均匀地分布在塔截面。在气体和浆液刚接触时形成了这种阻力使浆液均布，使浆液与烟气接触更充分，从而提高脱硫效率。双回流液柱塔技术的吸收塔采用U 型结构，U 型塔两侧均设置浆液喷射装置。烟气自塔左侧顶部进入，从塔右侧顶部排出，在塔内与浆液柱进行多次接触。浆液向上喷射并自由落下，液滴的破碎和凝聚一直发生，不断产生新表面，促进了SO2 的吸收。

FGDplus 技术与双托盘技术类似，是在吸收塔浆液喷嘴下部设置烟气均布装置，使烟气均匀分布，并在装置内部形成液膜，烟气从液膜通过时，与浆液充分接触，从而提高脱硫效率。类似的烟气均布技术还有旋汇耦合器(或称湍流子)。高效脱硫技术已在电厂脱硫中逐步实施，根据已建成项目的实施效果，脱硫效率可达到98%以上，满足SO2 超清洁排放要求。

4、全负荷脱硝技术

目前燃煤机组最常用的脱硝技术是炉内低氮燃烧+炉后SCR 工艺脱硝。

多年来各大锅炉厂开发积累了多种低NOx 煤粉燃烧技术，目前采用的是第3 代高级复合空气分级低NOx 燃烧系统，锅炉出口NOx性能保证值一般在200～250mg/Nm3，甚至有些电厂锅炉出口NOx 浓度性能保证值降低到150~200mg/Nm3。炉后SCR 装置脱硝效率只需达到75~85%，采用2 层催化剂+1 层备用，即可实现超清洁排放。

然而，为避免NH4HSO4 在空预器内凝结堵塞空预器，SCR 运行最低烟温限制值为300～320℃，因而当锅炉负荷降低到50%BMCR 附近时，脱硝装置不得不停止喷氨，难以保证低负荷条件下NOx 浓度达到要求。但是通过一些措施，在低负荷下提高SCR 入口烟温，可以做到全负荷区域脱硝。可以考虑的措施包括：

1）省煤器烟气旁路，用高温的旁路烟气加热省煤器后烟气。

2）省煤器给水旁路，在省煤器给水入口引出一路给水旁路，直接进入水冷壁，减少省煤器吸热，间接提高排烟温度。