发电集团应对燃煤电厂超低排放的思考

张洁，孙卫民，舒泽萍

(中国华电集团公司，北京100031)

发电集团应对燃煤电厂超低排放的思考

张洁，孙卫民，舒泽萍

(中国华电集团公司，北京100031)

新的《火电厂大气污染排放标准》全面加大了对火电厂大气污染物中烟尘、SO2、NOx的控制力度，收严了污染物排放限值。近期提出的煤电节能减排升级与改造行动计划，进一步提出了燃煤电厂达到燃气机组排放标准的超低排放要求。解读了燃煤电厂推行超低排放的一些政策支撑、技术路线，从华电集团超低排放技术及应用实例出发，对超低排放技术实施过程中需要关注的问题进行了探讨，具有一定的参考价值。

节能减排;行动计划;技术路线

1 超低排放政策的解读

1.1 节能减排升级与改造行动计划

2014年6月27日，国家能源局综合司印发《关于下达2014年煤电机组环保改造示范项目的通知》［1］，文件要求包括华电天津军粮城9号机组在内的13台煤电机组按照燃机排放标准进行示范改造。9月12日，国家发展和改革委员会、环境保护部和国家能源局联合印发了《煤电节能减排升级与改造行动计划(2014－2020年)》［2］，文件第一次明确了超低排放的区域、标准值、时限等。

2014年9月29日，环保部印发《关于征求＜长三角地区重点行业大气污染限期治理方案＞意见的函》和《关于征求＜珠三角及周边地区重点行业大气污染限期治理方案＞意见的函》［3－4］，长三角珠三角拟出台的方案与行动计划基本一致。

1.2 国家相关能源及经济政策

2014年6月，国家能源局在下达给江苏、浙江、山东、广东、福建等省的2014年火电建设规划意见中，要求各省上报火电规划项目应“污染物排放接近燃机排放标准”。在经济政策支持方面，国家发改委在2014年5月18日印发了关于加强和改进发电运行调节管理的指导意见》［5］。从国家发改委和国家能源局的相关要求上看，在大气污染防治重点地区和地级以上城市，超低排放已成为燃煤项目进入新一轮火电规划、获得“路条”和核准的必备条件。对于现役机组，国家能源局已在东部地区示范性地开展超低排放改造工作，超低排放机组在电量调度中获得优势。

1.3 地方政府相关超低排放政策

在《行动计划》颁布前，浙江、江苏、山西等省均有正式文件明确了地方超低排放限值的具体数值。

浙江省是国内率先提出推进超低排放政策要求的省，在省政府颁布的《浙江省大气污染防治行动计划(2013－2017年)》中明确要求“2017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600MW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。”烟尘、SO2、NOx排放限值分别是5、35、50mg/m3。江苏省经济和信息化委员会和环保厅于2014年8月8日颁发了《江苏省关于推进燃煤发电机组大气污染物超低排放示范工程的通知》，要求烟尘、SO2、NOx排放限值分别是5、35、50 mg/m3。

山西省2014年8月印发了《山西省人民政府办公厅关于推进全省燃煤发电机组超低排放的实施意见》，要求低热值发电项目的烟尘排放限值10 mg/ m3，非低热值项目烟尘排放限值为5 mg/m3，SO2、NOx排放限值为35、50 mg/m3。

陕西省文件明确要求关中地区新建火电项目达到燃机的排放标准，现役实施烟气超低排放改造试点。湖南等省在新建火电项目评优中，明确提出超低排放的机组将获得更多加分。除了上述省份有超低排放的明确要求外，还有北京、天津等地通过大幅减免排污费等经济政策鼓励燃煤机组低于排放标准或实现超低排放。

2 超低排放技术及应用实例

在《行动计划》的附件中，列出了污染物排放主要控制技术，分别是低(低)温静电除尘、布袋除尘、电袋除尘、旋转电极除尘、湿式静电除尘、双循环脱硫、低氮燃烧等。对于现役燃煤发电机组的环保改造技术，《行动计划》提出:因厂制宜采用成熟适用的环保改造技术，除尘可采用低(低)温静电除尘器、电袋除尘器、布袋除尘器等装置，鼓励加装湿式静电除尘装置;脱硫可实施脱硫装置增容改造，必要时采用单塔双循环、双塔双循环等更高效率脱硫设施;脱硝可采用低氮燃烧、高效率选择性催化还原法脱硝装置等技术。

华电集团对已投运和正在进行前期工作的29个电厂58台机组的超低排放设计和建设情况进行了调研，并正在组织实施了多个试点项目。通过调研现有燃煤机组按照超低排放进行技改的实际工程案例显示，目前湿式静电除尘器是保证现役燃煤机组烟尘达到超低排放限值的首选;脱硝通过低氮燃烧和足够的催化剂数量，达到超低排放标准不存在技术瓶颈;脱硫系统通过单(双)塔双循环或托盘等工艺，脱硫效率可达99%以上，对于硫分在1.5%以下的煤种，都能够达到超低排放标准。

2.1 脱硝系统

脱硝系统多采用低NOx燃烧器+SCR催化剂的组合方式。执行超低排放的燃煤电厂与常规电厂相比较，脱硝系统区别主要在于SCR催化剂的填装层数，改造工程多将原有的2+1层催化剂直接更改为3层全部填装，部分电厂采用4层SCR催化剂。改造后系统脱硝效率可以提升至85%～90%，满足超低排放NOx≤50 mg/m3要求。调研电厂燃煤多为煤质较好的烟煤，采用低氮燃烧技术以后锅炉NOx多控制在150～400mg/m3的水平。

(1)已达到超低排放新建燃煤机组。浙能某2 ×1000MW机组、国华某1×350MW机组实测NOx排放浓度分别是26、27mg/m3，均采用低氮燃烧加SCR工艺，设计脱硝效率为90%、85%。

(2)已达到超低排放技改燃煤机组。浙能某2 ×1000MW机组、华能某电厂、上海某2×1000MW机组、华电某1×300MW机组实测NOx排放浓度在13～50 mg/m3之间，均采用低氮燃烧加SCR工艺，设计脱硝效率在85%～95%之间。

2.2 脱硫系统

对于新建机组，相对于常规脱硫系统采用的新技术有:单(双)塔双循环、单(双)托盘、性能增强环、增加喷淋层等;对于改造机组，多采用增加一座吸收塔形成串联双塔的方式，也有采用在吸收塔内增加托盘的工艺，改进后系统脱硫效率可达到98%～99%。燃煤硫分控制在0.41%～1.3%间。

(1)已达到超低排放新建燃煤机组。浙能集团某2×1000MW机组、国华某1×350MW机组实测SO2排放浓度分别是14.3、2.3 mg/m3，分别采用石灰石－石膏湿法脱硫工艺(加托盘)和海水脱硫工艺，设计脱硫效率为98.6%和99%。

(2)已达到超低排放技改燃煤机组。浙能某2 ×1000MW机组、华电某1×300MW机组实测SO2排放浓度分别是17.5、7 mg/m3，采用石灰石－石膏湿法脱硫工艺(加托盘)和石灰石－石膏湿法脱硫工艺(双塔双循环)，设计脱硫效率98%和99.8%。

2.3 除尘系统

在已实现超低排放的电厂中，除尘系统主要有以下配置:一是烟气冷却器+五电场低低温静电除尘器+高效除尘湿法脱硫工艺+湿式静电除尘器，出口烟尘排放浓度≤5mg/m3;二是五电场旋转极板静电除尘器(末电场采用旋转极板)+高效除尘湿法脱硫工艺+湿式静电除尘器，系统出口烟尘排放浓度≤5mg/m3;三是电袋除尘+高效除尘湿法脱硫工艺，出口烟尘排放浓度≤10mg/m3。

由于吸收塔出口携带浆液的因素，造成传统湿法脱硫的除尘效率无法进一步提高，高效除尘湿法脱硫工艺通过优化改进喷嘴和除雾器，降低吸收塔出口携带浆液量，从而实现湿法脱硫的高效除尘能力，除尘效率最高可达70%～80%。调研结果显示，使用湿式除尘的前两种配置可满足烟尘排放≤5mg/m3的要求;第三种配置在控制好烟气流速和脱硫二次携带问题时，可将烟尘控制在≤10mg/m3。实际运行中旋转极板路线除尘器出口烟尘含量＜15mg/m3;低低温路线除尘器出口暂无实测数据，根据厂家保证资料及设计经验显示，低低温路线除尘器出口含尘量可确保＜20mg/m3。调研电厂普遍认为，受目前已建成的湿法脱硫装置除尘能力的限制，对于稳定达到5mg/m3的烟尘排放浓度，湿式静电除尘器仍然是不可或缺的。

(1)已达到超低排放新建燃煤机组。浙能某2 ×1000MW机组、国华某1×350MW机组实测烟尘排放浓度分别是3、2.09 mg/m3，均采用双室五电场旋转极板静电除尘器+湿式静电除尘器工艺，设计脱硝效率为99.6%和99%。

(2)已达到超低排放技改燃煤机组。浙能集团某2×1000MW环保技改机组、华电某1×300MW机组和粤电某电厂实测烟尘排放浓度分别是2.1、4和＜10 mg/m3，分别采用双室四电场低低温静电除尘器+湿式静电除尘器工艺、双室五电场静电除尘器(1、2电场高频电源)+湿式静电除尘器工艺、高效电袋除尘+高效除尘湿法脱硫系统，综合除尘效率99.98%、99.91%和99.96%。

3 超低排放技术实施过程中需关注的问题

2013年以来，国家为应对严重雾霾，颁布《大气污染防治行动计划》，开始实施煤炭消费总量控制，大气污染防治重点区域严格控制煤电的发展，禁止审批新建除热电联产外的燃煤发电项目。在燃煤机组实施超低排放技术过程中需要关注以下几点:

(1)不建议考虑超低排放的情况。燃用无烟煤的W火焰锅炉、燃用高硫煤的项目需要慎重采用烟气超低排放技术。低低温技术对燃煤硫分也有一定的要求，国外低低温除尘应用案例中最高燃煤硫份为1.17%，国内为1.3%～1.4%，同时低低温除尘器要高度重视二次扬尘增大现象，因此当硫份大于1.2%时，不宜考虑低低温技术。建议以上类型的燃煤发电项目应慎重考虑实施超低排放以及实施超低排放过程中采取的工艺路线。

(2)新建和技改燃煤机组应制定不同的技术路线。新建燃煤机组在煤质条件和发电负荷较好的情况下，应优先考虑常规除尘、脱硫、脱硝系统协同控制技术，在保证排放的情况下进一步考虑节能，控制发电机组煤耗。技改燃煤机组由于受到现有环保设施和场地的限制，应在充分评估已有设备性能的基础上，提出最优化的技改方案，避免一刀切。

(3)进一步加强现有技术的技术攻关。做好环保技术支撑体系的建设，技术规范的总结、建立和完善，以及已有环保技术的进一步技术攻关研究。例如宽烟温催化剂的研究、PM2.5深度脱除问题、脱硫湿除废水处理问题、环保设施运维技术规范的完善、超低排放环境监测技术和设备的认定等。

［1］国家能源局数据库.国家能源局综合司关于下达2014年煤电机组环保改造示范项目的通知(国能综电力(2014)51号)［EB/ OL］.http://www.nea.gov.cn/2014－07/08/c_133469028.htm，2014－06－27.

［2］国家发展改革委数据库.煤电节能减排升级与改造行动计划(2014－2020年)(发改能源［2014］2093号)［EB/OL］.http:// www.sdpc.gov.cn/gzdt/201409/t20140919_626240.html，2014－09－12.

［3］国家环保部数据库.关于征求＜长三角地区重点行业大气污染限期治理方案＞意见的函［EB/OL］.http://www.zhb.gov.cn/ gkml/hbb/bwj/201411/t20141124_291839.htm，2014－11－17.

［4］国家环保部数据库.关于征求＜珠三角及周边地区重点行业大气污染限期治理方案＞意见的函［EB/OL］.http://www.zhb.gov.cn/gkml/hbb/bwj/201411/t20141124_291840.htm2014－11－17.

［5］国家发展改革委数据库.国家发展改革委关于加强和改进发电运行调节管理的指导意见(发改运行［2014］985号)［EB/OL］.http://www.sdpc.gov.cn/zcfb/zcfbtz/201405/t20140521_612392.html，2014－05－18.

［6］浙江省环保局数据库.浙江省大气污染防治行动计划(2013－2017年)［EB/OL］.http://www.hzepb.gov.cn/zwxx/wrkz/ 201407/t20140710_30063.htm，2013－12－31.

［7］山西省人民政府数据库.山西省人民政府办公厅关于推进全省燃煤发电机组超低排放的实施意见［EB/OL］.http://www.shanxigov.cn/n16/n1203/n1866/n5130/n31265/18255153.html，2014－08－25.

Discussion on technical routes of coal－fired power generation group of ultra－low emission

In order to better meet the two new files of the new Emission Standard of Air Pollutants for Thermal Power Plants，which has a more special limitation for air pollutants to control soot，sulfur dioxide and nitrogen oxides emission.The Transformation and Upgrading Action Plan for Coal Energy Conservation and Emission Reduction，which further proposes coal－fired power plants to meet a ultra－low emission standard，it introduces some policy supports，technical routes on the ultra－low－emission of coal－fired power plants and discusses ultra－low emission technology implementation issues of concern from some examples of ultra－low－emissio in HuaDian corporation，with a certain reference value.

energy conservation and emissions reduction;action plans;technical route

X701

B

1674－8069(2015)04－038－03

2015-02-23;

:2015-05-27

张洁(1975-)，女，江苏江阴人，高级工程师，工程硕士，主要从事发电行业环境保护技术管理、环保监督及监测管理工作。E－mail:jie－zhang@chd.com.cn