燃煤电厂超低排放技术方案应用研究

(国家能源集团乐东发电有限公司 海南 乐东 572539)

引言

我国当前资源情况主要呈现为富煤、贫油、少气的特点，燃煤发电一直处于电力生产的主体地位。但传统能源利用方式存在弊端，能源利用率不高，燃煤电厂的污染物排放得不到重视，这对当地生态环境产生了不良影响。关于燃气轮机组的排放要求如下，在含氧量6%的条件下烟尘、氮氧化物以及二氧化硫的排放浓度不能超过5/50/34mg/m3。

一、燃煤电厂的设备概况

为响应国家“加强生态文明建设，促进可持续发展”的政策号召，各个能源集团应当引用先进的燃煤设备。其中包括以下几种：

第一，脱硝设备。燃煤电厂的脱硝技术应当与超低排放的发展目标相贴合，因此，可以使用SCR的脱硝方法，运用“2+1”的方法控制脱硝层数，经研究，使用此方法可以提高脱硝的实际效率，并达到82.5%的良好效果。同时，脱硝系统不具备烟气旁路系统，使用纯氨作为吸收剂，并在省煤设备与空预设备之间的高温区域布置反应器，在硬件条件方面，设备的使用时间可达一年6530h，使用率高达97.6%，设备寿命可达30年。

第二，袋式除尘设备。燃煤电厂使用的除尘设备需要布置在室外，其长期处于露天状态，在厂房的顶部配备了拥有遮雨能力的脉冲除尘器。每台煤炉对应1台除尘器，每台除尘器都拥有4个进烟口与4个出烟口，除尘设备的工作效率可达99.8%，除尘设备出烟口的尘烟浓度高于21mg/m3,本体受到的阻力处于1100Pa～1500Pa之间，使用寿命可达30年，脉冲部件可使用的总次数为150万次。

第三，湿式电除尘设备。燃煤电厂在脱硫区域与烟囱的中间区域配备了专业的除尘设备，脱硫区域在作业时，其产生大量的烟尘会进入电除尘设备之中，除尘器在进行一系列的处理之后，将处理后的气体通过烟囱排放出去，根据调查。除尘器排放烟尘浓度低于5mg/m3，因此可以得知，除尘器的烟尘清除率可达85%左右。

二、燃煤电厂各系统排放现状

在燃煤电厂中，各个部分的烟尘排放情况如下：

第一，SCR脱硝装置排放情况。在进入脱硝装置之前，其NOx的浓度为400mg/m3,而经过设备的作业之后，锅炉部分的NOx浓度处于200mg/m3～250mg/m3之间，在SCR出口部分的NOx浓度仅为20mg/m3，因此可以得知脱硝设备的工作效率高达87%～93%，满足了我国的排放标准，而要达到超低排放的标准，则要保证在相同情况下，排放出来的烟尘浓度低于10mg/m3。

第二，除尘系统的排放情况。在袋式除尘器的出口区域，其烟尘的排放浓度通常处于15mg/m3～20mg/m3之间，平均排放浓度在17.5mg/m3，而经过电除尘设备处理之后的烟尘浓度一般在2mg/m3～5mg/m3之间，根据我国规定的燃机排放浓度必须低于5mg/m3可知，现有的除尘系统可以满足低排放的标准，若要达到超低排放的目标，则还需对其进行优化。

第三，石灰石与石膏脱硫系统的排放情况。石灰石与石膏也可进行脱硫效果，根据现有的调查结果显示，在脱硫出口区域，其SO2的浓度通常处于15mg/m3～20mg/m3之间，形态为标干态，我国的燃机排放规定，烟尘的排放浓度应低于35mg/m3，因此可知其满足了低排放的要求。燃煤电厂从作业开始，其燃煤排放情况低于0.5%，且SO2的浓度要控制在1400mg/m3之内，所以工作人员会使用2+1以及1+1的方式运用浆液循环系统进行作业，使其达到35mg/m3的超低排放标准。

三、燃煤电厂超低排放技术方案应用研究

(一)脱硝改造方案

1.低NOx燃烧器改造方案

低NOx燃烧器可以减少NOx的产生，通过对风煤比例的调整，实现分级燃烧，降低着火氧浓度与温度，尽可能的抑制NOx生成。关于低NOx燃烧器的改造，应结合设备实际使用情况，尽可能避免设备系统整体更换，可更换粉煤喷口喷管，更换二次风喷口或偏转角度。或者对炉内流场结构加以优化，在二次风喷口出安装热电偶，加强对燃烧器壁温的实时监测。将主燃区域的二次风门挡板及时更换，实现喷口位置的精确配风。

2.SCR改造方案

在NOx已经生成的情况下，通过选择性催化还原，利用液氮，在催化剂的作用下产生还原反应，以此降低NOx的浓度。该改造方案主要是在原有系统的基础上加装吹灰系统与催化剂层，如果改造后还原剂的消耗量大于设计量，可对系统进行扩容改造。经过核算进行炉后荷载的改造，并加入设备支架，与低NOx燃烧器相比，SCR改造方案需要更多的运行成本，这些成本的指出主要表现在还原剂消耗方面。

(二)除尘改造方案

燃煤电厂常用的除尘设备主要有静电除尘器、布袋除尘器、电袋组合除尘器，目前燃煤电厂更加倾向于低温电除尘技术的使用。关于除尘改造方案的具体内容如下：(1)静电除尘器改造。对低低温电除尘加以技术改造，降低烟气温度而降低烟尘比电阻和气体黏度，通过增加前置低温省煤气防止灰斗粉尘堵塞。对高频电源加以改造，使设备输出电压更平稳，增加整流装置和逆变器来改善除尘效果。(2)增加湿式除尘器。烟气中粉尘颗粒能够吸附负离子而带电，这种除尘器可以将水喷洒在极板上，让粉尘冲刷到灰斗内，并随着水流而排出。

(三)脱硫改造方案

关于燃煤电厂脱硫改造方案的具体内容，主要分为以下几点：(1)改造脱硫塔。按照具体煤质特点，采用增加托盘、旋汇耦合、增加喷淋层等方式达到改造目的。增加喷淋层可以提高燃煤电厂烟气和浆液接触时间，提升石灰石溶解量，强化二氧化硫的吸收效果，提升燃煤电厂脱硫效率。通过旋汇耦合装置可以带来气液旋转效果，翻覆湍流空间，使气液固更容易接触，提高燃煤电厂脱硫接触反应效率。(2)改造管式GGH。将过去的回转式GGH替换为无泄漏的管式GGH，其具有冲洗方便、不易发生堵塞的优势，能够和静电除尘设备一同使用，节省燃煤电厂设备投资。

四、结语

总而言之，经过一系列改造，某燃煤电厂1号机组实现了烟气污染物超低排放的目标，烟气中粉尘、二氧化硫的排放浓度有效降低到每立方米10mg以下。燃煤电厂超低排放技术的应用不仅消除了以往燃煤电厂面临的污染问题，实现了脱硫废水的零污染排放，通过低NOx燃烧器改造方案、SCR改造方案、除尘改造方案、脱硫改造方案应用和优化，有效提高了燃煤电厂的经济效益与生态效益。