常规燃煤电厂超低排放技术路线分析

马 良 陈 超

(山西太钢不锈钢股份有限公司，山西 太原 030003)

常规燃煤电厂超低排放技术路线分析

马 良 陈 超

(山西太钢不锈钢股份有限公司，山西 太原 030003)

通过标准对照、超低排放技术应用研究，结合某电厂300 MW机组环保提效调控实际，按照充分挖潜环保设施现有潜力后再对瓶颈环节实施充分利旧改造的思路，对常规燃煤电厂达到燃气电厂排放标准的技术路线进行了探讨分析，为燃煤电厂实现超低排放提供参考。

燃煤电厂，超低排放，燃气标准，技术路线

火电厂大气污染物排放新标准发布、实施后，燃煤电厂开展了一系列环保设施提效运行和升级改造工作，以期满足逐步从严的污染物排放浓度限值要求。但随着大气污染防治工作的推进，达标排放已非燃煤电厂的全部追求，污染物超低排放、排放水平达到燃气电厂排放标准已成为燃煤电厂进一步削减污染排放、积极承担社会责任的期望目标。本文旨在以已配置常规环保设施的燃煤电厂为例，按充分利旧、先控再改的原则，对常规燃煤电厂达到燃气电厂排放标准的可行性技术路线进行探讨分析。

1 燃煤电厂现行标准

2011年7月29日，国家修订发布了GB 13223-2011火电厂大气污染物排放标准，要求现有燃煤电厂自2014年7月1日起执行烟尘30 mg/m3、二氧化硫200 mg/m3、氮氧化物100 mg/m3的污染排放浓度限值，比旧标准所规定的烟尘50 mg/m3、二氧化硫400 mg/m3、氮氧化物650 mg/m3分别控低40%，50%，85%。2013年2月27日，国家环保部发布了《关于执行大气污染物特别排放限值的公告》，要求位于大气污染重点控制区的燃煤电厂自2014年7月1日起执行20 mg/m3限值，将烟尘排放浓度再控低1/3。

2 燃煤电厂特别排放限值及燃气电厂标准

GB 13223-2011火电厂大气污染物排放标准对燃煤电厂的特别排放限值和燃气电厂的排放浓度限值也一并予以明确。燃煤电厂的特别排放限值为烟尘20 mg/m3、二氧化硫50 mg/m3、氮氧化物100 mg/m3，其中烟尘、氮氧化物特别排放限值与大气污染重点控制区燃煤电厂现执行标准一致；燃气(天然气)电厂的排放浓度限值为烟尘5 mg/m3、二氧化硫35 mg/m3、氮氧化物50 mg/m3，均严于燃煤电厂的特别排放限值。

3 国内有关燃煤电厂污染排放按燃气标准控制的要求与研究

2013年12月浙江省政府发布的《浙江省大气污染防治行动计划(2013-2017年)》中要求，在2017年年底前，所有新建、在建火电机组必须采用烟气清洁排放技术，现有60万kW以上火电机组基本完成烟气清洁排放技术改造，达到燃气轮机组排放标准要求。2014年2月广州市政府审议通过的《广州市燃煤电厂“超洁净排放”改造工作方案》中提出，将按照天然气排放标准对全市燃煤电厂进行“超洁净排放”改造，到2020年改造全部完成后各煤电企业各项污染物排放将比2013年大幅削减60%～70%。

4 常规燃煤电厂环保设施配置及污染物排放浓度水平

在此，以已配置常规环保设施的燃煤电厂作为常规燃煤电厂，如图1所示。常规燃煤电厂使用的除尘设施大多数为电除尘器，脱硫工艺也大多为石灰石—石膏法，控制氮氧化物排放的技术措施已基本形成“锅炉低氮燃烧+SCR脱硝”模式。不考虑对煤质的特殊控制，即以未对煤质因素(灰分、硫分、挥发分等)进行特别要求为前提，已配置前述常规环保设施的燃煤电厂，在按污染物脱除效率设计水平正常运行情况下，烟尘、二氧化硫、氮氧化物分别达到30 mg/m3，200 mg/m3，100 mg/m3的排放浓度限值基本上没有问题，但烟尘难以稳定满足20 mg/m3的特别排放限值要求，同时二氧化硫也难以达到50 mg/m3的特别排放限值水平。如仅以达标排放为目标，位于大气污染重点控制区的燃煤电厂须进行除尘改造，一般可选择高频电源电除尘改造、旋转电极电除尘改造、低温电除尘改造、电袋复合除尘改造等技术方案。但要实现“污染物超低排放、排放水平达到燃气电厂排放标准”的目标，必须选择高效、可行的技术路线，进一步实施提效措施。

5 常规燃煤电厂达到燃气电厂排放标准的技术路线分析

结合在某电厂300 MW机组进行的环保提效调控情况，不考虑煤质因素(灰分、硫分、挥发分等)对各类污染物原始产生浓度的影响，对比部分新建燃煤电厂超低排放技术应用实例，按照充分挖潜环保设施现有潜力后再对瓶颈环节实施充分利旧改造的思路，对常规燃煤电厂达到燃气电厂排放标准的技术路线分析如下。

5.1 氮氧化物超低排放

以已基本形成的“锅炉低氮燃烧+SCR喷氨脱硝”控制氮氧化物排放模式为基础，实现氮氧化物超低排放可通过提高脱硝喷氨量和增加脱硝催化剂更换频次两项措施进行运行提效。某电厂300 MW机组建设有SCR喷氨脱硝设施，实施锅炉低氮燃烧技术改造后，实际脱硝喷氨量比未实施锅炉低氮燃烧技术改造前低一半时，脱硝效率可保持在76%左右，氮氧化物排放浓度可不超过85 mg/m3；加大脱硝喷氨量，氮氧化物排放浓度进一步降低。经测算，在“锅炉低氮燃烧+SCR喷氨脱硝”基础上加大运行过程中的脱硝喷氨量，可将脱硝效率提高5个～7个百分点。 通常燃煤发电机组脱硝设施设计催化剂填充层共三层，新建投运的机组实际填充两层，一般在机组脱硝运行达到三年时增加对另一层的填充，再过三年更换最早填充的其中一层，依次每三年更换一层填充。在此条件下，脱硝效率不低于80%。实施三层均填充催化剂，并将更换周期调整为每年一层，三年全部更换一遍，可将脱硝效率提高5个百分点以上。两项措施实施可实现86%～88%的脱硝效率，达到氮氧化物50 mg/m3的燃气电厂排放标准已为可行。

5.2 二氧化硫超低排放

采用石灰石—石膏法脱硫工艺的燃煤电厂，提升石灰石品质、添加脱硫增效剂以及对脱硫设施增容改造是脱硫系统提效的主要技术措施。某电厂300 MW机组配置有石灰石—石膏法脱硫设施，设计脱硫效率不低于96.5%以上，正常运行中二氧化硫排放浓度可控制在90 mg/m3的水平上。经实施所有浆液循环泵全部运行的模式，加大浆液喷淋量，脱硫效率可提高至97%以上；在此条件下再添加脱硫增效剂，脱硫效率可提高至98%以上，二氧化硫排放浓度可控制在50 mg/m3左右，基本达到燃煤电厂二氧化硫特别排放限值水平。因此，二氧化硫超低排放可采取先调控再改造的推进思路。首先，在浆液循环泵全部运行情况下添加脱硫增效剂，并通过使用细度更高的脱硫石灰石粉(一般石灰石粉越细，脱硫效率及石灰石的利用率就越高)进行运行调控。再者，在运行调控基础上，就增高吸收塔、增建串联或并联型副塔方案研究确定其中之一实施改造，即可实现超低硫排放的稳定可控，达到二氧化硫35 mg/m3的燃气电厂排放标准水平。

5.3 烟尘超低排放

某电厂300 MW机组配置有五电场高效电除尘，优化供电调控后烟尘排放浓度可满足20 mg/m3的特别排放限值要求，但离超低排放目标差距较大。现以超低排放为目标的新建电厂基本选择在湿法脱硫后再增加湿式电除尘的技术方案。为实现更佳效果，其脱硫前电除尘有旋转电极技术或管式换热低温技术的应用。已达到烟尘特别排放限值水平的燃煤电厂，在脱硫后增加湿式电除尘为相对较好的烟尘超低排放技术路线。且湿式电除尘还可有效收集微细颗粒物(PM2.5尘、SO3酸雾、气溶胶等)和重金属(汞、铅等)，其对汞的脱除可有效保障汞的达标排放(从2015年1月1日起燃煤电厂要执行0.03 mg/m3的汞排放标准)。当然，如有条件，对脱硫前电除尘实施必要的技术改造，则对烟尘实现5 mg/m3的燃气电厂排放标准水平更有保障。

[1] 李 超,李兴华,段 雷,等.燃煤工业锅炉可吸入颗粒物的排放特征[J].环境科学，2009(3):86.

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[7] 郭予超,乐长义.中国发展燃气电厂的若干问题[J].华东电力，2001(2)：41-43.

Analysis on ultra low emission technology route of conventional coal-fired power plants

MA Liang CHEN Chao

(ShanxiTaigangStainlessSteelLimitedCompanybyShare,Taiyuan030003,China)

Through the standard comparison, ultra low emission technology application research, combining with environmental protection and improvement efficiency regulation situation of a power plant 300 MW unit, after fully tap the existing potential of environmental protection facilities implement fully old transformation ideas to bottleneck link, discussed and analyzed the technical route of conventional coal-fired power plant to coal-fired power plants emission standards, provided reference for the coal-fired power plant to gain ultra low emission.

coal-fired power plant, ultra low emission, gas standard, technical route

1009-6825(2014)28-0218-02

2014-07-16

马 良(1977- )，男，工程师； 陈 超(1978- )，男，技术员

TU993.2

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