燃煤电厂烟气超低排放技术路线

燃煤电厂烟气超低排放技术路线

面对我国大气污染的严峻形势，在如今以煤炭为主的能源结构暂时难以改变的基础上，研究烟气超低排放技术路线已成为大势所趋。文章基于此，首先分析了当前燃煤电厂烟气排放的状况，并且详细探讨了脱硫技术和烟尘排放技术，并结合某电厂的技术路线对烟气超低排放技术路线进行了综述。

标签：燃煤电厂；烟气；超低排放；技术路线

1 概述

随着我国社会经济的高速发展，我国的经济效益已得到了显著的提高，但与此同时，我国的空气质量也面临着巨大的挑战。一方面，受我国经济发展和能源资源条件的制约，以煤炭为主的能源结构在短期内难以实现较大改变，另一方面，京津冀、长三角及珠三角三大工业区在促进我国经济发展的同时，自身的原煤入洗率低、回采率低、燃烧利用率低等一系列问题也使得周边地区的环境问题日益突出。在这样的背景下，国务院先后颁布了“节能减排十二五规划”、“大气污染防治十条措施”等一系列政策，而《火电厂大气污染物排放标准》（UB13223-2011）的新标准的颁布，则意味着燃煤电厂烟气排放治理正式进入了超低排放技术路线的新时代。

2 燃煤电厂烟气超低排放技术发展现状

2.1 烟尘超低排放技术

在当前国家大力提倡环保的情况下，烟尘超低排放技术的核心就是燃煤电厂除尘，也面临着更新与升级。现阶段，烟尘超低排放技术由两大类组成：脱硫前的增效干式除尘技术和脱硫后的湿式静电除尘技术

2.1.1 增效干式除尘技术

干式除尘技术应用的更加广泛，之前的袋式除尘技术、静电除尘技术和电袋复合除尘技术都隶属于干式除尘技术的范畴。其中，静电除尘技术由于烟气处理量较大、除尘效率较高、烟温适应范围较广等一系列优势已经在我国75%以上的燃煤电厂中得到了应用。在此基础上，研究人员对于静电除尘技术进行了一些增效，像微颗粒补集、旋转电极式电除尘等。以低低温静电除尘技术为例，其原理是通过气体的电离让粒子带电，然后通过低温省煤器或气气换热器使电除尘器入口烟气温度降至95摄氏度左右，最后借助带电粒子在电场力的作用下被收集在收尘板上，并在振打的作用下落入灰斗中。相较于传统的静电除尘技术，低低温静电除尘技术具有以下優势：（1）烟气温度的降低使得烟尘比电阻降低，热效应损失减少，且烟气余热能够得到有效利用，整个除尘效率得到提升；（2）烟气中的SO3会在低低温环境下冷却然后吸附在粉尘表面，实现了SO3的协同脱除；（3）在湿法脱硫的后续技术里面，降低烟温使得脱硫效率更好，减小了降温耗

水量，实现了可持续发展的重要目标。

2.1.2 湿式静电除尘技术

燃煤电厂湿法脱硫的烟气一般选用湿式静电除尘，它可以有效的脱除饱和湿烟气里面的颗粒，将其浓度控制在5mg/m3范围内。湿式静电除尘就是利用金属放电线的直流高电压电离效应，让粉尘拥有电荷，然后在电场力的作用下，吸引到集尘极并被冲洗水冲掉，与传统的振打清灰相比，水膜高效清灰不受粉尘比电阻影响，从根本上避免了反电晕及二次扬尘对清灰效率的影响，且湿度较高的环境也使得亚微米粒子碰撞带电的机率上升，在一定程度上亦提升了除尘效率。2014年，浙江嘉华燃煤电厂1000MW机组采用湿式静电除尘技术和增效干式除尘技术相结合的方式，将出口粉尘浓度降至4毫克/每立方米，证明了湿式静电除尘技术的高利用价值，面对着SO2，NOx等雾霾前体污染物的高排放，湿式静电除尘技术和增效干式除尘技术相结合将成为烟尘超低排放技术发展的重要趋势。

2.2 SO2超低排放技术

脱硫技术早在二十世纪中期就已初具雏形，随着相关技术的不断成熟，现在所使用的技术主要包括干法/半干法脱硫、海水脱硫、石灰石-石膏湿法脱硫技术等等。考虑到石灰石-石膏湿法脱硫技术在控制SO2、SO3等污染物的排放中占据主导地位，文章对其中的双塔串联技术和单塔双循环技术进行简要介绍。

2.2.1 双塔串联技术

双塔串联技术主要是通过两级石灰石-石膏湿法喷淋空塔串联运行所实现的，双塔叠加的脱硫方式能够有效实现超过98%的脱硫效率。同时该技术不需要对原脱硫系统设备进行大幅度改造，故已在燃煤电厂中得到广泛应用。例如国电永福燃煤电厂320MW燃煤机组将原单塔脱硫系统用双塔串联技术改造，改造后燃煤硫含量从3.25%提升至6%以上，脱硫塔入口浓度也从6毫克/每立方米提升至了12.5毫克/每立方米，脱硫效率达到了98.6%。但该技术也存在一定缺陷，例如初始投资过大，二级吸收塔、除雾器、连接烟道的建设都需要大量资金；场地占用面积较大，引风机或脱硫增压风机的能耗较高；系统结构较为复杂等等，仍需要各燃煤电厂在应用过程中不断加以完善。

2.2.2 单塔双循环技术

单塔双循环工艺吸收塔流程如图1所示，与双塔串联技术相比，该技术主要是通过单台吸收塔实现了二级浆液循环，其中，一级循环主要用于充分溶解石灰石和氧化亚硫酸钙，并为石膏结晶提供充分实现，以使得二级循环不需考虑亚硫酸钙的氧化和石灰石溶解是否彻底。二级循环则将pH值控制在5.7-6.4之间，在降低能耗的基础上，实现了较低液气比的工况下的高脱硫效率。整个循环过程中，一级循环和二级循环均具备独立性，一方面便于拓展和优化，另一方面可以使得浆灌的存储体积缩减，锥形收集碗可以使得烟气流畅分布均匀，达到除雾的作用。

基于此，在工况波动较大的机组中以及所使用煤质为高硫煤的环境下，单塔双循环特殊的烟气流场分布以及自身特点更能够达到出类拔萃的效果，实现烟尘的超低排放。

3 燃煤电厂烟气污染物超低排放技术路线

对于烟气的超低排放，将各种烟气排放技术进行统筹规划是不可或缺的。文章主要分析某电厂的600MW机组，然后进行超低排放技术的详细探讨，在实际应用过程中，整个治理方案还应当结合燃煤煤质、燃烧器型号、锅炉炉型等因素进行充分调整。

整个技术路线如图2所示，该电厂选择双尺度低碳燃烧，并且结合SCR脱除技术，就是将燃烧期间的尺度和空间全面优化从而生成超低碳，避免过量使用脱硝催化剂和喷氨的使用，大大将脱硝的效率提高，降低了系统的经济损耗。在SO2浓度的控制上，该电厂选用了单塔双循环技术，在一座吸收塔内完成了两次脱硫，在很低的液气比情况下实现二氧化硫的超低排放，并且吸收塔持液量减少，有效的解决了“石膏雨”现象。整个烟气排放控制过程中，二氧化硫的浓度控制在50mg/m3以内，烟气尘质量浓度控制在20mg/m3以内。最后，最了真正实现了烟气的超低排放技术，除了选用增效干式除尘技术和单塔双循环共同协助，还应该配合使用湿式静电除尘器，主要是低低温电除尘+湿式深度净化技术。通过低低温电除除尘将烟气中的多数粉尘、颗粒汞以及二氧化硫除去，经过烟气余热的循环使用，降低煤电的使用，减少烟气量和降低烟温，让其脱硫节水，解决了“石膏雨”问题，再经过湿式静电除尘，让烟气含尘量控制在要求以内，同时对重金属和SO3之类的污染物进行去除。作为整个系统的最后一个环节，湿式深度净化装置还需要对二氧化硫和氮氧化物进行控制，让其进行深层次的净化。

4 结束语

解决燃煤烟气的排放有很多不同的技术方案，由于各种类型的燃煤电厂以及锅炉和煤质的不同，选用的技术也是不同的。但总体而言，低低温电除尘、单塔双循环脱硫、湿式湿式深度净化这些技术都是广泛的被使用在烟气处理的工作中，因此对于一些普遍的烟气治理，这些技术可以获得更高的经济利益和环境效益，应从实践中不断进取，真正实现燃煤电厂烟气超低排放。

参考文献

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[3]郑宇.燃煤电厂超低排放技术综述[J].发电技术，2013，7（29）：18-20.