火力发电厂超低排放实证分析与论证

文_韩涛 呼和浩特市生态环境监控中心

火力发电厂超低排放的概念最早在2011年被提出，2013年我国的第一个火力发电厂超低排放项目正式落地建设。在2015年的政府工作报告中，正式提出了要在2020年前，完成对全部火力发电厂的超低排放和节能改造。火力发电厂超低排放的核心内容是降低火力发电厂的主要污染排放物，烟尘、二氧化硫、三氧化硫、氮氧化物和汞及其化合物。火力发电厂消耗了全国一半左右的煤炭量，将超低排放技术在火力发电厂中推广、应用，能降低排放浓度，减少火电厂煤耗，实现煤炭的清洁利用，保障我国的能源安全。

1 火力发电厂超低排放的关键技术介绍

火力发电厂超低排放的关键技术是针对火力发电厂的主要污染物，进行多污染物高效协同脱除的改造，使其在不同的工况和复杂的煤质条件下，让火力发电厂的排放物更加清洁。

1.1 火力发电厂烟尘的超低排放技术

根据燃气发电机组污染物排放的限值， 火力发电厂经过超低排放系统建造后，其烟尘的排放浓度不超过5mg/m3，这比国家针对燃煤锅炉的标准降低了75%。目前火力发电厂烟尘的超低排放方法主要有低低温电除尘、湿式电除尘、高频电源技术等。低低温电除尘技术的工作原理为通过增加烟气冷却器，降低电除尘入口处的烟气温度，使火电厂烟气中的大部分三氧化硫在烟气冷却器中冷凝成硫酸雾，粘附在燃烧粉尘表面，降低粉尘电阻，避免反电晕现象发生；同时，烟气温度的降低使烟气流量减小并有效提高电场运行时的击穿电压，从而大幅提高除尘效率，在此过程中去除大部分三氧化硫。湿式电除尘依靠高压电晕放电使得粉尘荷电，荷电后的粉尘在电场力的作用下到达集尘板管。高频电源技术是交流电-直流电-交流电-直流电的变换,最终输出高压直流电源给电除尘器电场，从而达到除尘的目的。

1.2 火力发电厂二氧化硫的超低排放技术

火力发电厂经过超低排放系统建造后，其二氧化硫的排放浓度控制在35mg/m3以下，这比国家针对燃煤锅炉的标准降低了30%。为了提升火电厂的脱硫效率，针对湿法脱硫装置，采用分区控制、增加均流提效板、提高液气比、脱硫增效环等技术进行改进。

1.3 火力发电厂三氧化硫的超低排放技术

火力发电厂经过超低排放系统建造后，其三氧化硫的排放浓度控制在5mg/m3以下，其超低排放采用的技术基本与烟尘重合，除降尘的高频电源技术不能使用外，其余均可使用。所以火电厂的三氧化硫超低排放设计和改造一般与烟尘超低排放统一建造。

1.4 火力发电厂氮氧化物的超低排放技术

火力发电厂经过超低排放系统建造后，氮氧化物的排放浓度控制在50mg/m3以下，这比国家针对燃煤锅炉的标准降低了50%。为了提升火电厂的脱硝效率，针对湿法脱硫装置，为燃煤锅炉更换低氮燃烧器、SCR脱硝装置增设新型催化剂等技术。

1.5 火力发电厂汞及其化合物的超低排放技术

火力发电厂汞及其化合物主要通过SCR改性催化剂技术，让排放物中汞氧化率提升至50%及以上，通过吸收塔的吸附，最终排放浓度控制再3μg/m3以下。

2 实证研究分析与论证

2.1 项目概况

以我国目前较多的600MW火力发电机组为例，选取了3个火力发电厂项目进行分析，3个火力发电厂的地理位置分别位于浙江、安徽和宁夏。由于均为2×600MW火力发电机组，机组的建成年代接近，超低排放改造项目的投资总额基本相同，可以有效论证进行超低排放改造后，火力发电厂污染物排放减少率。在进行超低排放改造前，这三个火电厂的烟气脱硫装置均采用氨法脱硫，烟气脱硫率高于97%。采用低氮燃烧器，锅炉的SCR反应器共用一套液氨气化系统来控制火电厂的氮氧化物，脱硝效率略高于80%。静电除尘袋装置被用于烟气的除尘，除尘率已高达99.9%。两台机组共用一个烟囱进行烟气的排放。经过超低排放的改造后，升级了原有的设备，在烟气脱硫装置方面，为每台机组增加了线电除雾器，氧化槽和加氨槽各一个，一级循环和三级循环泵各一台，增加这些设备后，脱硫效率增长2%以上。在氮氧化物控制方面，SCR脱硝装置内部增加一层新型催化剂，变为三层催化剂，增加声波和蒸汽吹灰器各两台，改造后脱硝率提升10%左右。

2.2 火力发电厂燃煤锅炉烟气处理工艺流程

火力发电厂煤炭燃烧后，通过省煤器位置引出燃烧产生的烟气，进入到超低排放系统中的SCR脱硝反应器中，对氮氧化物进行处理和吸收，再进入到湿式电除尘器中，对三氧化硫和烟尘进行处理，最后进入烟气脱硫塔实现二氧化硫排放浓度的缩减，最后经过净化、达到燃气机组排放水平的烟气通过火电厂的烟囱排入大气中。

2.3 火力发电厂超低排放改造后排放物监测情况

本文对3个火力发电厂超低排放后，主要的排放物指标进行了跟踪监测，得到如表1结果。

表1 超低排放改造前后废气监测情况对比

3 改造流程与经济效益预测

根据统计数据，火力发电厂燃煤锅炉每年工作时间为7500～8000h， 经实测数据计算，3个火力发电厂主要污染物烟尘、二氧化硫、氮氧化物排放量约为800t/a、1500t/a、300t/a；依据我国排污费征收标准粗略计算，进行火电厂超低排放改造后，每年每个火电厂可节省排污费超过一千万元，更重要的是大大降低了火力发电厂的污染物排放总量。

4 结语

火力发电厂进行超低排放改造，不仅能减少污染物的排放，还能为企业经济效益的提升贡献自己的力量。相信通过不断的探索和研究，火力发电厂超低排放工作在未来一段时间还将取得更多的突破。