燃煤机组超低排放技术路线探讨

摘 要：随着国家加大大气污染防治力度，推行一系列严格的排放标准对火电厂大气污染物进行控制，越来越多的燃煤电厂参与到“超低排放”改造中来，目前完成“超低排放”改造的燃煤机组所采用的技术路线各有特点。本文通过整理现有燃煤机组“超低排放”改造技术路线及改造效果，分析目前常用的脱硫、脱硝及除尘“超低排放”改造手段，以及“超低排放”改造的费用情况，提出了燃煤机组“超低排放”改造的合理化建议。

关键词：超低排放；脱硫；脱硝；除尘

中图分类号：TU993 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）06（a）-0000-00

作者简介：李穹（1988-），男，硕士，任职于大唐科技产业集团有限公司，助理工程师，主要从事污染物控制领域的相关工作。

我国目前面临着严峻的大气污染压力。大气污染物的成分中，二氧化硫、氮氧化物、粉尘等是重要的组成成分。2011 年7 月29 日，国家修订发布了《火电厂大气污染物排放标准（GB 13223-2011）》[1]，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。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》[2，3]，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。2014年，发改委发布了《煤电节能减排升级与改造行动计划（2014—2020年）》（发改能源[2014]2093号文）[4，5]，对于烟气污染物超净排放明确定义为：“在基准氧含量6%条件下，烟尘、SO2、NOx排放浓度分别不高于10 mg/Nm3、35 mg/Nm3、50 mg/Nm3”。

国家层面高度关注与重视，各地方也制定了本地区相应的大气污染物排放控制规划及标准。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） 》[6，7]、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》[8，9]、2014年11月陕西省发布的《关中地区重点行业大气污染物排放限值（DB61/941-2014）》[10]等文件，均对当地燃煤机组大气污染物排放标准进行了严格要求，燃煤机组排放水平逐步向燃气机组看齐。

燃煤机组要达到目前与燃气机组相同的大气污染物排放要求，需要进行一系列“超低排放”改造，本文将从脱硫、脱硝、除尘以及改造费用等几个方面，对目前已完成“超低排放”改造的燃煤机组技术路线进行介绍与分析。

1 脱硫

目前燃煤电厂常规的脱硫工艺为石灰石-石膏法，可以满足200mg/m3的排放标准。为达到50mg/m3，甚至35mg/m3的排放水平，需要对现有工艺设备进行改造。下表列出了国内已完成“超低排放”改造的部分燃煤电厂所采用的脱硫技术路线及改造后的排放水平。

从上表可知，现有燃煤电厂采用了不同的脱硫超低排放改造技术路线，在脱硫超低排放改造后均可达到二氧化硫35mg/m3的排放水平。由以上改造项目来看，现有脱硫系统的改造潜力很大，脱硫超低排放改造可以采取不同的技术手段，燃煤电厂需根据自身条件和当地环保排放要求，选择适当可行的改造路线，达到脱硫超低排放的要求。

2 脱硝

目前燃煤电厂常规的脱硝工艺为低氮燃烧与SCR相结合的方式，可以满足100mg/m3的排放标准。为达到目前50mg/m3的超低排放水平，需要对现有脱硝系统进行相应改造。下表列出了国内已完成“超低排放”改造的部分燃煤电厂所采用的脱硝技术路线及改造后的排放水平。

表格 2 脱硝超低排放技术路线及排放水平

从上表可知，目前脱硝超低排放所采用的技术路线基本相似，多为优化低氮燃烧及增加SCR催化剂，改造之后NOx可以达到50mg/m3的排放水平。增加SCR催化剂可以有效提升NOx脱除效果，需要在反应器设计阶段预留安装位置；优化低氮燃烧可以降低炉内NOx的产生，但可能会影响炉内燃烧，需要在NOx排放与锅炉效率之间做出统筹考虑。

3 除尘

目前燃煤电厂所采用的除尘技术大多为电除尘，当前条件下可以满足30mg/m3的排放要求。为使燃煤机组达到10mg/m3甚至5mg/m3的排放水平，需对现有除尘设备进行改造。下表列出了国内已完成“超低排放”改造的部分燃煤电厂所采用的除尘技术路线及改造后的排放水平。

表格 3 除尘超低排放技术路线及排放水平

由上表可知，超低排放改造后，燃煤电厂烟尘排放可以达到10mg/m3以内、甚至5mg/m3以内的排放水平。目前超低排放改造所选用的除尘技术多为湿式电除尘（WESP）与其它手段相结合的技术路线，但湿式电除尘造价高、运行费用较多，需要燃煤电厂根据自身需求合理选择。

4 造价

下表列出了国内已完成“超低排放”改造的部分燃煤电厂的改造投资及每度电增加的成本。

表格 4 超低排放改造投资及增加成本

由上表可以看出，单台燃煤机组进行脱硫、除尘、脱硝超低排放改造的总投资约为1～1.5亿，每度电增加的成本在3分以内。燃煤电厂在进行超低排放改造时，需要合理安排改造预算，以便超低排放改造能够顺利完成。

5 总结

本文对目前已投运的超低排放燃煤机组的脱硫、脱硝、除尘技术路线及超低排放改造的费用情况进行了总结，主要结论如下：

（1）脱硫超低排放改造技术路线，多采用改造吸收塔、增加喷淋层等方式，可以达到35mg/m3的排放水平，脱硫超低排放改造的技术路线需要根据燃煤电厂实际情况进行选择；（2）脱硝超低排放改造技术路线，多采用优化低氮燃烧及增加SCR催化剂的方式，改造之后可以达到50mg/m3的排放水平，增加催化剂是常用的技术手段，是否进行低氮燃烧优化需要统筹考虑NOx排放与炉内燃烧的影响程度；（3）除尘超低排放改造技术路线，多为湿式电除尘（WESP）与其它手段相结合的技术路线，改造之后可以达到10mg/m3的排放水平，但湿式电除尘造价高、运行费用较多，需要燃煤电厂根据自身需求合理选择；（4）单台燃煤机组进行脱硫、除尘、脱硝超低排放改造的总投资约为1～1.5亿，每度电增加的成本在3分以内。

参考文献：

[1] 中华人民共和国环境保护部. 火电厂大气污染物排放标准（GB 13223-2011）[S]. 2013

[2] 黄永琛等. 燃煤电厂烟尘超净排放技术路线探讨[J]. 能源与节能，2015，3：126-129

[3] 方宝龙. 燃煤电厂烟气近“零”排放技术方案浅析[J]. 科技与创新，2014，10：146-150

[4]. 江得厚等. 燃煤电厂烟气排放“协同控制”技术探讨[J]. 中国环保产业，2015，2：21-26

[5] 张晓鲁. 燃煤电站烟气污染物深度脱除技术的分析[J]. 中国工程科学，2014，16（10）：47-51

[6] 程道同. 燃煤电厂烟尘超低排放技术研究[J]. 科技传播，2014，6：86-87

[7] 朱法华等. 煤电大气污染物超低排放技术集成与建议[J]. 环境影响评价，2014，5：25-29

[8] 王树民等. 燃煤电厂大气污染物“近零排放”技术研究及工程应用[J]. 环境科学研究，2015，28（4）：487-494

[9]. 马良等. 常规燃煤电厂超低排放技术路线分析[J]. 山西建筑，2014，40（28）：218-219

[10] 卿红梅等. 600MW超临界机组脱硝系统超低排放改造方案研究[J]. 机电信息，2014，30：61-62