火力发电厂大气污染物超低排放升级改造探究

杨军平

摘 要：随着国家环境监管政策的日益严格和火电厂超低排放标准的实施，各个火电厂现有的环保工艺已经无法达到超低排放的要求，必须加大投入对现有相关设备、技术工艺进行更新改造，集成各种先进的烟气治理技术才能达到超低排放水平。本文论述某2×330MW火电厂大气污染物超低排放升级改造所采用的优选方案，希望对同类工程环保改造有所帮助。

关键词：火电厂;超低排放;脱硝;脱硫;除尘

1、引言

燃煤电厂发电过程中产生的烟气，污染周边的大气。随着国家环保标准的越发严格，对污染治理提出了更高的要求;随着减排工作的不断深入，周边省份越来越多的电厂加入到超低排放的行列中，电厂纷纷采取“超低”排放技术来减轻企业对于环境的污染程度。“超低”排放技术即在原来脱硝、脱硫和除尘的基础上进行协同脱除技术，并在传统技术基础之上进行提效，减少火电厂大气污染物排放量。本文结合超低排放改造技术在某2×330MW火电厂中的实际应用，对改造技术进行分析，以促进该技术的应用和推广。

2、脱硝系统改造

利用锅炉内部结构调整燃烧风量，合理布置燃尽风，使煤粉燃烧初期缺氧，燃烧后期富氧，能有效抑制NOx产生量，而且不影响锅炉效率，这是炉内低NOx燃烧技术（简称LNB）;在锅炉炉膛适当位置布置喷枪，往炉膛中喷射氨气，在适当的温度条件下将NOx还原，这是选择性非催化还原烟气脱硝技术（简称SNCR）;在锅炉尾部适当的烟道区域布置脱硝装置，往脱硝装置种喷入氨气，在适当的温度及催化剂作用下将NOx还原，这是选择性催化还原烟气脱硝技术（简称SCR），这三种脱硝技术可以结合工程实际情况采用。

根据某2×330MW火电厂实际情况，改造的主要目的是为了提高原有SCR脱硝系统的脱硝效率，原有SCR脱硝系统不满足超低排放中对NOX的排放要求，设计系统出口NOX浓度≤80mg/Nm3，本次系统改造后，出口NOX浓度≤50mg/Nm3;同时由于国家环保部近期已要求火电厂锅炉全工况脱硝，因此需要对现有锅炉系统进行改造，以满足全工况脱硝的要求。

根据已有SCR脱硝系统已经预留一层备用催化剂层，针对脱硝系统所要达到的效率，结合现状脱硝催化剂活性等进行分析，考虑到催化剂使用年限，则可靠的脱硝技术路线：新增一层相同规格的脱硝催化剂+更换一层再生脱硝催化剂+保留一层现有脱硝催化剂，增加省煤器旁路烟道，实现全工况脱硝。

在锅炉省煤器后合适位置设置旁路烟道，锅炉低负荷运行时，调节旁路烟道挡板门开度，烟气部分通过省煤器，确保烟气处于300～420℃，SCR脱硝系统正常投运。

另外对脱硝系统进行空气动力场计算，根据计算结果对导流板、喷氨格栅、整流器、整流格栅优化调整，使烟气流场分布均匀，烟气与氨气充分混合均匀，保证喷氨效果。

3、脱硫系统改造

通过对国内已经建成采用超低排放改造技术的燃煤电厂调查，烟气SO2、烟尘超低排放采用的技术方案就是对现有的脱硫设备、除尘设备进行改造提效，使电厂排放的烟尘达到清洁排放的要求。

根据某2×330MW火电厂实际情况，在现有湿法脱硫基础上进行优化改造是比较可取的方案。改造提效技术方案主要有三种：其一是增加喷淋层，并在出口配置湿式静电除尘器（简称喷淋湿电方案）;其二是低温省煤器余热利用装置+低低温电除尘器+脱硫塔协同除尘，脱硫塔内增加托盘，使烟气中的SO2含量≤35mg/Nm3、烟尘含量≤10mg/Nm3的超低要求（简称低低温方案）;其三是对脱硫装置进行提效改造设计，采用脱硫烟尘超低排放一体化技术，改造现有脱硫塔，实现高效脱硫、协同除尘，确保脱硫塔出口烟气中SO2含量≤35mg/Nm3、尘含量≤10mg/Nm3（简称脱硫除尘一体化方案）。

结合工程实际情况，采用烟气脱硫除尘一体化技术。投资费用低、改造周期短，且原有的脱硫设施可以利用。改造实施方案一是对脱硫塔进行改造，通过改造脱硫塔吸收区域，实现单塔双循环，确保SO2达标排放。二是采用高效除雾器，实现粉尘超低排放。

（1）脱硫塔吸收区改造

将脱硫塔分成上下二段，实现单塔双循环，在下塔中保留原有二层喷淋层，实现烟气100%传热降温，循环浆液蒸发吸热，浆液浓缩，同时实现80%的脱硫效果，100%的氯离子的脱除，在下塔与上塔分界处，烟气中的二氧化硫浓度为200～300mg/Nm3，在下塔和上塔中间设置平板除雾器，减少由下塔上升到上塔烟气雾滴夹带。在下塔与上塔的连接处是高效脱硫除尘协同单元，该协同单元是一个可调文丘里结构，可以在该处实现上循环脱硫浆液的充分雾化，实现较高的脱硫及除尘效果，同时协同单元还有通烟不漏液的特性，实现将上塔的脱硫浆液导出塔体的功能。由于配置了高效协同单元，上塔部分实现自身独立的浆液循环。脱硫浆液导出塔体后进入上塔浆液循环罐，该循环罐具有pH值控制功能及亚硫酸根氧化结晶功能，循环罐出来的上循环浆液经循环泵加压后进入上塔喷淋喷嘴，浆液喷出喷嘴后脱除烟气中低浓度二氧化硫，上塔脫硫效率达到90～95%，可保证上塔出口的二氧化硫浓度在25mg/Nm3以下。

（2）除雾器改造

拆除现有脱硫塔上部除雾器，安装管束式高效除雾器，达到粉尘的超低排放目的。

4、除尘系统改造

某2×330MW火电厂每台锅炉配置两台静电除尘器，采用双室五电场静电除尘器，设计除尘器效率为99.5%，出口烟尘浓度原设计值≤50mg/Nm3;为使除尘器改造后在烟气成分、燃煤性质和飞灰性质等工况条件发生一定变化时具有较好的适应能力，粉尘排放还能满足环保要求，除尘器按照较高工况条件进行选型设计。同时遵循成熟可靠、投资少、维护量小的原则进行方案选择。

结合工程实际及项目本身已有设施的情况，当前比较成熟的改造方案是是：静电除尘器提效+高效脱硫除尘提效，使烟尘排放浓度≤10mg/Nm3。

本工程原静电除尘器，设备运行了一段时间，因此需要进行恢复性大修或者局部改造。

静电除尘器恢复性大修，主要解决以下问题：

1）电除尘器内部结构磨损问题;

2）电除尘腐蚀问题;

3）电除尘变形及漏风问题。

综上，某热电2×330MW机组采用静电除尘器恢复性大修作为本次改造的方案，改造方案实施后取得明显环保效果。

5、结语

燃煤电厂在电网中具有重要的主导地位，由于燃煤电厂发电过程中产生较多的大气污染物，因此需要对锅炉烟气进行处理。本文通过对脱硝脱硫及除尘超低排放升级改造技术进行分析研究，更好地促进相关技术的应用和推广，有利于环境保护的有效实现。