燃煤电厂污染物超净排放的发展及现状

郑艳芳（北京国能华瑞环保科技发展有限公司，北京100022）

燃煤电厂污染物超净排放的发展及现状

郑艳芳（北京国能华瑞环保科技发展有限公司，北京100022）

随着灰霾等区域性大气复合污染的加剧，我国环境保护要求也在逐步提高。其中燃煤电厂排放的SO2、NOx以及烟尘是形成PM2.5的重要前体物，所以燃煤电厂污染物排放问题急待解决。本文较为系统的总结了燃煤电厂超净排放技术路线以及实施现状。

燃煤电厂；污染物；超净排放；发展现状

1引语

随着我国日益严格的燃煤电厂最新排放标准的出台，对烟气排放的硫氧化物、氮氧化物、烟尘等有了新的要求。《煤电节能减排升级与改造行动计划（2014～2020年）》，计划要求东部地区新建燃煤发电机组的大气污染物排放浓度要基本达到燃气轮机组排放限值，一些现役大型燃煤机组环保改造后也要达到这一限值。这对燃煤电厂提出了巨大的挑战，推广“超净排放”是煤电行业生存和发展的必由之路。

超净排放，就是通过多污染物高效协同控制技术，对燃煤机组现有脱硝、脱硫和除尘设备进行提效，使电厂排放的烟气污染物达到相应排放标准。

2烟气超净排放的技术路线

针对燃煤机组的超净排放要求，目前已有许多脱硫、脱硝、除尘新技术得到了实际应用，具体技术路线如下：

2.1烟尘超净排放技术

目前超净排放燃煤机组应用较多的除尘技术主要有低低温静电除尘技术、湿式电除尘技术、电袋复合除尘技术、旋转电极静电除尘技术等。

2.1.1低低温静电除尘技术

低低温静电除尘技术就是在静电除尘器前增设低温省煤器以使除尘器入口处烟气温度降至90～100℃的低低温状态，烟气温度降低，飞灰比电阻相应降低至108～1011Ω·cm，同时除尘器入口烟气流量减少，静电除尘器除尘效率得到提高。

2.1.2湿式电除尘技术

湿式电除尘技术与干式静电除尘技术工作原理基本相同，主要区别在于使用水膜清灰方式代替传统的振打清灰，以达到更高的除尘效率。根据布置方式的不同，湿式电除尘器可分为卧式和立式两种形式。立式布置占地面积小，还可以直接布置在已有吸收塔顶部，适用于现有电厂超净排放改造工程，而卧式相对投资较小，无空间布置限制时可优先选用。

2.1.3电袋复合除尘技术

电袋复合除尘技术的工作原理为在一个箱体内紧凑安装电场区和滤袋区，电场区利用高压电场去除大部分烟尘颗粒，而后利用烟气滤袋收集带有电荷但未被电除尘区域收集的微细粉尘。

2.1.4旋转电极静电除尘技术

旋转电极静电除尘技术将除尘器电场分为固定电极电场和旋转电极电场两部分，旋转电极电场中阳极部分采用回转的阳极板和旋转清灰刷清灰，当粉尘随旋转的阳极板运动到非收尘区域后，被正反旋转的一对清灰刷刷除，旋转清灰刷可清除高比电阻、黏性烟尘，避免反电晕现象，同时旋转清灰刷置于非收尘区，可最大限度地减少二次扬尘。

2.2 SO2超净排放技术

石灰石-石膏法由于具有技术成熟、吸收剂来源广泛、煤种适应性强等特点，是我国燃煤电厂最主流的脱硫工艺，但传统的石灰石-石膏法已无法满足35mg/Nm3的排放限值，基于此，各燃煤电厂因地制宜采用了增加喷淋层、性能增强聚气环、双塔串联、单塔双循环、单（双）托盘塔、单塔一体化脱硫除尘深度净化技术等新型超净排放技术。

2.2.1双塔串联技术

双塔串联技术是指在原有喷淋塔基础上新增一座喷淋塔，并将两座石灰石-石膏湿法喷淋塔串联运行，完成对烟气的两级处理。燃煤烟气经过一级塔脱除部分SO2，再经过二级塔对SO2进行深度脱除，两次效果相叠加可使总的脱硫效率大于98%。该技术适用于场地宽松、高含硫煤和高脱硫效率的改造工程，能有效的利用原有脱硫装置，避免了重复建设和资源浪费，改造期间原脱硫系统仍可正常运行，无需做任何变动。

2.2.2单塔双循环技术

单塔双循环技术将原有脱硫塔分为吸收区和氧化区两个区域：吸收区循环浆液pH值控制在5.8～6.4，以保证较高的脱硫效率，而无需考虑亚硫酸钙的氧化和石灰石溶解的彻底性，以及石膏结晶大小问题；氧化区循环浆液pH值控制在4.5～5.3，以保证CaSO3，CaHSO3的氧化和石灰石的充分溶解，以及充足的石膏结晶时间。

本工艺双循环脱硫系统相对独立运行，但又布置在一个脱硫塔内，既保证了较高的脱硫效率，又降低了浆液循环量和系统能耗，并且单塔整体布置还减少了占地，节约了投资；本工艺特别适合于燃烧高硫煤产生的烟气脱硫，脱硫效率可达到99%以上。

2.2.3单（双）托盘塔技术。

烟气与石灰石浆液均匀有效地接触可促进SO2的脱除，而传统脱硫塔中，烟气由侧面进入塔内后截面流速分布不均匀，易形成涡流区，削弱了烟气与浆液的混合效果。托盘塔技术在传统脱硫塔喷淋区下部适当位置布置多孔合金托盘，对烟气进行整流，使烟气均匀通过脱硫塔喷淋区以强化烟气与浆液的接触。托盘工作原理是基于多项紊流掺混的强传质机理，利用气体动力学原理，通过烟气整流器装置，产生气液翻腾的湍流空间，气、液、固三相充分接触，大大降低了气液膜传质阻力，大大提高了传质速率，迅速完成传质过程，从而达到提高脱硫效率的目的。

2.2.4单塔一体化脱硫除尘深度净化技术

单塔一体化脱硫除尘深度净化技术集高效旋汇耦合脱硫除尘技术、高效节能喷淋技术和离心管束式除尘技术于一体，可实现对燃煤电厂SO2、烟尘的一体化脱除。

2.3 NOx超净排放技术

与常规燃煤机组相比，大的火电厂机组超净排放燃煤机组脱硝系统主要是优化低氮燃烧以及增加SCR脱硝催化剂填装层数。常规低氮燃烧器约75%的NOx是在燃烬风区域产生的，通过改造燃烧器，调整二次风和燃烬风的配比，增加燃烬风的比例，可降低燃烬风区域产生的NOx，从而有效降低NOx排放。双尺度低氮燃烧技术其将炉内燃烧区域在空间尺度上划分为中心区和近壁区，在垂直方向划分为两个燃烧区段，每个区段均包含氧化区、还原区和燃烬区，通过改变炉内射流组合使炉内空间尺度及过程尺度上相关节点区段三场（温度场、速度场、颗粒浓度场）特性差异化，并运用分区优化调试方法，从而在两个尺度上形成低氮、防渣、防腐、稳燃功能的特性。

针对国内大部分供热机组、自备电站等小机组的脱硝超净排放，目前主要采用的是低氮燃烧改造+SNCR+SCR耦合的而脱硝技术，大大克服了单纯SCR脱硝技术的高投资以及占地面积大的问题。

3总结和展望

以煤为主的能源结构造成了我国大气污染严重的现状，超净排放将会是火电企业减少污染物排放的发展趋势，也是各个火电企业切实履行环境质量和公众健康的社会责任。超净排放技术的广泛运用将进一步提高我国以煤炭为主的能源结构的清洁化水平，为煤电的生存与发展提供了一种新思路。

［1］中华人民共和国国家发展和改革委员会.煤电节能减排升级与改造行动计划（2014～2020年）［EB/OL］.

［2］王树民，宋 畅，陈寅彪，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.

［3］卢泓樾.燃煤机组烟气污染物超低排放研究［J］.电力科技与环保，2014（5）：8～11.

［4］王娴娜，朱 林，姜艳靓，等.燃煤电厂烟尘超低排放技术措施研究［J］.电力科技与环保，2015，31（4）：47～49.

［5］王 热，郭春源，王伍泉.利用“双尺度”燃烧技术进行燃烧器改造［J］.华北电力技术，2011（1）：41～44.

X773

A

2095-2066（2016）20-0024-02

2016-6-30

郑艳芳（1976-），女，汉族，内蒙古人，工程师，本科，主要从事烟气脱硫、脱硝、除尘、烟气超低排放治理等环保工作。