山西省低热值燃煤电厂烟尘超低排放工艺技术路线探讨

王浩宇+王三平+韩震+李杨

【摘 要】燃煤电厂污染物排放实施超低排放标准对电厂的污染物治理提出了更为苛刻要求。本文根据作者多年环评经验并结合近两年来山西省低热值燃煤电厂实际环评过程中遇到超低排放工艺技术路线的问题，针对电厂锅炉燃用高灰分、高硫分、热值低的煤质情况，阐述了大气污染物烟尘超净排放的工艺方案。本文针对燃低热值煤电厂提出典型大气污染物烟尘防治工艺路线组合控制效果未经过实践持久的检验，建议工程投产后应立即开展全面、系统的环保技术性能测试与评估工作，及时总结经验教训，反馈设计。

【关键词】环境影响评价；低热值煤；烟尘；超低排放

0 前言

为实现煤炭资源综合高效利用，促进节能减排，解决低热值煤资源利用的问题，2015年山西省发改委下发了《山西省低热值煤发电“十二五”专项规划》。《规划》实施对促进山西省煤炭资源综合利用，减少煤矸石、煤泥堆存及由此产生的不利环境影响，为北京、天津、河北、江苏、山东等东部地区输送清洁能源等具有积极意义[1]。推进低热值煤发电项目建设是我省调结构、转方式、促转型的战略之举，也是促进企业提高污染治理水平、改善区域环境质量的现实需要[2]。

根据山西省煤炭资源分布特征，“十二五”期间围绕大型煤电基地建设低热值煤电厂，主要形成晋北、晋中和晋东三大煤电基地，重点依托大型洗煤厂（群）规划建设大型煤电一体化低热值煤电厂。三大煤电基地规划新建低热值煤发电项目29个、装机2420万千瓦。

1 低热值燃煤电厂执行的超低排放标准与现行的燃煤电厂污染物排放国家环保标准比较

2014年8月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中，提出新建燃煤火电机组排放烟尘浓度需执行超低排放标准[3]。表1给出了我国现行的燃煤电厂烟尘排放国家标准和超低排放标准的比较。

从表1可以看出，烟尘超低排放标准限值与2011年颁布的火电厂污染物控制标准相比较而言，更为严格。2015年12月发改委等发布了《关于印发全面实施燃煤电厂超低排放和节能改造工作方案》的通知中明确要求全国有条件的新建燃煤发电机组达到超低排放水平，并加快现役燃煤发电机组超低排放改造步伐。可以看出，超清洁排放将是我国燃煤电站绿色火电的大方向，煤电进入超低排放阶段。

2 燃煤电厂烟气污染物烟尘治理常规工艺方案

目前，国内燃煤电厂锅炉尾部现有的常规烟气治理岛工艺流程一般是由脱硝、除尘器、湿法脱硫组成，烟气从湿法脱硫后直接进入烟囱，如图1所示。

目前电厂采取的除尘设施主要有静电除尘器、布袋除尘器和电袋除尘器除尘。在采取上述的除尘措施后，烟气中的污染物烟尘可以满足现行的火电厂烟尘排放标准（GB13223-2011）的相关要求。但要满足超低排放的标准要求还有一定的难度。

3 低热值煤电厂实现烟尘超低排放的总体思路

对于山西省内的低热值煤电厂而言，其煤质硫份高、灰分高和热值低等是山西省低热值煤煤质的主要特点，在燃此种煤质的情况下，烟尘排放要想达到山西省政府提出的超低排放标准，若采用常规的燃煤火电污染物控制技术工艺方案，难度较大。

在进行低热值煤发电环境影响评价过程中，经过与建设单位、设计单位反复沟通、调研，同时借鉴发达国家先进的除尘技术，对污染防治措施经过详细的技术经济论证后，针对山西省的低热值燃煤电厂为实现烟尘“超低排放”，最终提出采用“末端治理”和“协同控制”的技术工艺方案。

4 针对低热值煤电厂污染物烟尘超低排放提出的工艺技术路线

（1）为满足超低排放，前端采用干式除尘，同时在湿法脱硫尾部烟气增加湿式电除尘器的末端治理的工艺方案：

组合方案1.静电除尘器+湿法脱硫+湿式静电除尘器

组合方案2.低低温静电除尘器+湿法脱硫+湿式静电除尘器

组合方案3.电袋除尘器+湿法脱硫+湿式静电除尘器

（2）采用低低温静电除尘或超净电袋+高效除雾器的烟气协同治理技术工艺方案：

组合方案1.低低温静电除尘器+湿法脱硫（配高效除雾器）

组合方案2.超净电袋除尘器+湿法脱硫（配高效除雾器）

4.1 尾部烟气增加湿式电除尘器的末端治理工艺方案

采用湿式电除尘技术可有效的避免因湿法脱硫产生的二次颗粒物污染、石膏雨、酸雨等现场，完成了对脱硫后烟气的再处理，有效吸收烟气夹带的液滴中溶解的脱硫产物，避免液滴中溶解的脱硫产物在大气中结晶析出造成二次颗粒物污染。

4.1.1 尾部增加湿式电除尘器特点

除尘效率不受粉尘比电阻影响，可有效捕集微细颗粒物（PM2.5粉尘、SO3酸雾、气溶胶）、重金属（Hg、As、Se、Pb、Cr）、有机污染物（多环芳烃、二恶英）等；可捕集湿法脱硫系统产生的污染物，消除石膏雨，缓解下游烟道、烟囱的腐蚀，节约防腐成本；可达到其它除尘设备难以达到的极低的烟尘排放限值（<5mg/m3），实现超低排放。

4.1.2 尾部增加湿式电除尘器的工艺流程

在湿式电除尘器中，水雾使粉尘凝并，并与粉尘在电场中一起荷电，一起被收集，收集到极板上的水雾形成水膜，水膜使极板清灰，保持极板洁净。同时由于烟气温度降低及含湿量增高，粉尘比电阻大幅度下降，因此湿式电除尘器的工作状态非常稳定。

4.1.3 三种方案技术经济对比

表2给出了尾部增加湿式电除尘治理烟尘技术工艺方案对比结果。

综述对比说明：a.当湿法脱硫性能达不到提出的烟尘洗涤除尘要求时，由湿式静电除尘器控制最终烟尘排放浓度。b.为减轻脱硫塔与除雾器结垢与堵塞，对第一级干式除尘器也需要提出一定的要求，烟尘排放浓度小于20mg/m3。c.采用电袋除尘器+湿式静电除尘器，由于第一级电袋除尘器效率高，第二级湿式静电除尘器负担减轻，需要的设计效率降低，有利于降低投资和运行成本。

4.1.4 燃煤电厂尾部增加湿式电除尘器的实际应用

山西XX电厂2台300MW燃煤供热机组，配套2台1065t/h的煤粉锅炉。2014年为满足山西省超低排放要求进行改造，在原电袋复合除尘器的基础上，在石灰石石膏湿法脱硫吸收塔后新建湿式静电除尘器，2015年改造完成后1#和2#机组烟尘排放浓度分别小于5mg/m3[4]。

4.2 采用低低温静电除尘/超净电袋除尘器+湿法脱硫（配高效除雾器）的烟尘协同治理技术工艺方案

4.2.1 采用低低温静电除尘/超净电袋除尘器+湿法脱硫（配高效除雾器）的烟尘协同治理技术工艺特点

低低温电除尘是在电除尘前增设热回收器，降低除尘器入口温度，主要利用了烟气体积流量随温度降低而变小和烟尘比电阻随温度降低而下降的特性。目前低低温电除尘回收的热量主要有两种用法，一种是MGGH，即在吸收塔后增加再加热器，利用烟气余热抬升烟气温度，防止下游设备腐蚀，无烟气泄露，可以基本消除白烟及石膏雨。另一种是低温省煤器，即将回收的热量用于加热汽机房凝结水。两种技术路线各有优势，MGGH具有很好的环保效果，而低温省煤器则可以有效降低煤耗，提高经济性。

4.2.2 采用低低温静电除尘/超净电袋除尘器+湿法脱硫（配高效除雾器）的烟尘协同治理技术工艺方案：

组合方案4：采用低低温静电除尘器+湿法脱硫（配高效除雾器）的烟气治理工艺流程有以下两种工艺布置方案：

（1）超低烟气中烟尘治理工艺流程：由脱硝系统、低温省煤器余热利用装置+低低温电除尘器、湿法脱硫系统组成，烟气经高效除雾器后进入烟囱排放。

（2）超低烟气中烟尘治理工艺流程：由脱硝、MGGH+低低温电除尘器、湿法脱硫、高效除雾器、MGGH组成，烟气由MGGH升温后进入烟囱。

组合方案5：采用超净电袋除尘器+湿法脱硫（配高效除雾器）的烟气治理工艺流程如下：

4.2.3 采用低低温静电除尘/超净电袋除尘器烟尘协同治理技术工艺对比

表3给出了采用低低温静电除尘/超净电袋除尘器协同治理烟尘技术工艺方案。

上述比较结果表明：

综述对比说明：采用低低温静电除尘器/超净电袋除尘器治理烟尘除尘器出口烟尘浓度可以小于15mg/m3，湿法脱硫后配套高效除雾器可以将石膏浆液雾滴浓度控制到15mg/m3，采用协同处置烟尘可以达到最终烟尘排放浓度小于10mg/m3的要求。

4.2.4 采用低低温电除尘器/超净电袋除尘器（配高效除雾器）的电厂应用

华能阳逻电厂三期2台60万千瓦机组电除尘器采用龙净环保的超净电袋技术进行改造。2014年11月10日，6号炉除尘器经168试运行后正式投运，经监测出口烟尘排放浓度仅为8.7mg/m3，湿法脱硫出口尘排放浓度约7.8mg/m3。

5 结论

（1）本文提出的“干式除尘器（静电、低低温静电、电袋）+湿式电除尘器”和低低温静电除尘/超净电袋除尘器（配套高效除雾器）两种烟尘治理工艺技术方案，可以满足相关《火电厂大气污染物排放标准》（GB13223-2011）排放标准要求，同时也满足山西省人民政府《推进全省燃煤发电机组烟气超低排放的实施意见》中烟尘超低排放限值要求。

（2）针对低热值燃煤电厂锅炉污染物治理措施，“高效干式除尘器+湿法脱硫+湿式电除尘器”是典型的技术路线。湿式电除尘器在其中起到的作用，是对烟尘进入烟囱之前进行最后一道收尘把关，并解决湿法脱硫后烟气中携带的石膏液滴问题。

（3）从发改委2014年9月份发布超低排放行动计划以来，至今山西省低热值煤火电项目大量上马尚未建成，目前已完成超低排放改造燃低热值煤电厂较少，且各种改造路线的实施效果还没有得到持久的检验，问题也没有充分的暴露，在随后时期，电厂仍要持续关注领域内的技术革新情况，关注各电厂相关技术应用的情况，吸取经验教训，确保超低排放的效果。

（4）工程投产后应立即开展全面、系统的环保技术性能测试与评估工作，及时总结经验教训，反馈设计。

【参考文献】

[1]环境保护部，关于《山西省低热值煤发电“十二五”专项规划环境影响报告书》的审查意见，2014-09-28.

[2]山西省人民政府，关于低热值煤发电项目环评审批的实施意见，2015-5-15.

[3]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，2014-08-08.

[4]山西省环境监测中心站，山西XX公司1#机组废气污染源现状监测报告，2014-11；山西XX公司2#机组超低排放改造环保设施竣工验收监测报告，2015-9.

[责任编辑：汤静]