湖北大型燃煤电厂烟气污染物排放分析及对策研究

文_刘晓 叶海军 武汉电力职业技术学院动力系

湖北燃煤机组大多建设在长江及汉水流域，由于机组参数、燃煤来源、投产时间不同，超净排放压力大、改造成本高。目前国家能源集团、华电集团、中国华能集团等电厂大都对环保设施进行了升级改造，以适应烟气污染物的排放要求。因此，如何协调洁净排放与经济生产之间的关系也成了重要课题。本文从湖北燃煤电厂烟气污染物排放情况入手，通过污染物排放问题分析，结合电厂实际特点，提出降低污染物排放的实施途径，对燃煤电厂污染物控制有一定的参考意义。

1 湖北省燃煤电厂烟气排放情况

目前，湖北省燃煤电厂总装机容量已超过25000MW。其中汉水流域大型火力发电机组有国家能源集团汉川发电有限责任公司、国家能源集团荆门发电有限责任公司、华能荆门电厂、华电襄阳电厂、华能应城电厂等；长江流域大型火力发电机组有国家能源集团荆州发电有限责任公司、国家能源集团青山发电有限责任公司、华电江陵电厂、华电西塞山电厂、华电黄石电厂、湖北能源鄂州电厂、华能阳逻电厂、华润蒲圻电厂等，这些电厂和企业自备构成了强大的湖北火力发电网络。部分电厂烟气排放基本情况如表1 所示。

表1 燃煤电厂烟气排放情况（部分，2019年）

2 污染物排放问题分析

由各电厂烟气排放情况可以看出，电厂都严格限制了污染物排放，但污染物年排放总量依然很高。分析原因，主要有以下几个方面：

燃料含硫量高，火电厂SO2排放控制压力大。湖北省煤炭资源比较贫乏，而且本省煤的含硫量较高，最高的干燥基硫分达9.26%，大部分干燥基硫分在3%～6%之间。湖北燃煤电厂所用燃煤主要是内蒙古、河南、山西、陕西、四川等省原煤。除少数煤矿是低硫煤外，大部分都是中、高硫煤。

氮氧化物平均排放浓度和年排放总量偏高，与机组燃烧状况和脱硝设施的有关。除尘设备老化升级改造不够，同时电厂燃料运输环境存在污染。并且国家相应环保激励制度滞后，现阶段国家对火电厂污染物排放主要为新建机组必须配套建设脱硫脱硝设备，否则无法完成环评也不能获准建设；老机组逐步关停300MW 以下凝气机组，供热机组必须完成脱硫脱硝改造；脱硫机组上网电价每度补贴0.01 元，脱硝机组上网电价每度补贴0.01元。但这些制度无法真正提高企业进一步降低污染物排放的动力，电厂烟气污染物排放压力很大且排放总量偏高。

3 对策

3.1 采用高效脱硫脱硝技术，严格控制排放

3.1.1 现有机组改造环保装置、优化环保系统

FGD 系统的优化改造主要集中在脱硫塔改造和除雾器改造上。燃煤电厂脱硫塔大多采用逆向喷淋塔形式，影响喷淋塔吸收区除尘效率的因素主要包括塔内流场、喷淋密度与液气比、液滴雾化性等。目前，吸收区提效改造方法主要有增加喷淋层、改造原有喷淋层、增加合金托盘、增设或优化导流板、更换喷嘴或增加喷嘴数量等。脱硫除尘一体化改造技术多为拆除原有除雾器，新增3 ～4 级除雾器，第一级除雾器采用管式除雾器，第二级到第四级除雾器采用屋脊式除雾器，可以保证出口雾滴浓度在30mg/Nm3以下，改造后系统简单，维护方便，运行费用与投资费用与湿式电除尘器比均较低。脱硝技术要采用低氮燃烧＋SCR 烟气脱硝或者低氮燃烧＋SNCR＋SCR 烟气脱硝技术。优化改造主要集中在燃烧器改造、SCR 容量增加以及满足低负荷时SCR 系统能保证正常运行等。

3.1.2 新建机组选择适宜的技术路线实现超净排放

目前，超净排放归纳起来有不加湿式电除尘和加湿式电除尘两类技术选择，这两类技术代表性的技术路线分别如路线一和路线二所示，新建电厂可根据实际情况进行选择。

技 术 路 线 一（排 放 执 行 标 准：NOx＜50mg/Nm3，SO2＜35mg/Nm3，PM＜10mg/Nm3），见图1。

图1

技 术 路 线 二（排 放 执 行 标 准：NOx＜50mg/Nm3，SO2＜35mg/Nm3，PM＜10mg/Nm3），见图2。

图2

3.2 采用燃气蒸汽联合循环

将燃气轮机循环与蒸汽循环串联在一起，用燃气轮机的排气来产生蒸汽，再去驱动汽轮机做功，这就是最常用的燃气蒸汽联合循环。由于天然气中基本没有硫的存在，所以也就没有硫的排放，是目前热效率最高且环保的火力发电型式。

3.3 建立企业污染物达标后分段奖励制度。

目前的单一激励机制使企业能达到环保基本要求，但没进一步提高排放标准的动力，企业就不会更新设备和技术来达到更少的污染物排放量。笔者认为，如果采用分段奖励制度能提高企业主动提高环保标准。比如，按照超净排放要求SO2、NOx排放标准分别为35mg/Nm3、50mg/Nm3时，执行补贴标准0.01元/kWh 的补贴标准，在此基础上如果排放浓度降低，补贴标准进一步提高，这样就会提高企业主动性。

4 结语

湖北大型燃煤电站大都采用了超净排放标准，但烟气污染物排放总量依然很大，现有电厂要改造脱硫脱硝除尘设施，并优化运行环保系统；新建电厂要根据实际情况选择适宜的技术路线，利用新技术新工艺实现更低的排放浓度；同时，国家要出台激励措施，真正实现污染物浓度和总量的有效控制。