煤电大气污染物超低排放应用技术分析

　　部分电厂脱硫设施入口烟尘浓度较高，不能满足脱硫设施要求。脱硫吸收塔常常被当成第二级除尘器，特别是老厂改造时，这一问题尤为严重。大量的烟尘进入脱硫塔，轻则降低脱硫效率，影响副产物的脱水性能，加剧系统的磨损，重则可引起吸收浆液的品质恶化，脱硫设施无法运行，被迫停运。部分电厂还存在人为因素，造成综合脱硫效率低的情况。

　　脱硝系统问题

　　脱硝系统存在的潜在问题主要包括：液氨的安全性问题、脱硝技术国产化问题、失效催化剂的再生与处置问题、氨逃逸问题等。

　　另外，还需要解决SCR烟气脱硝低负荷下的投运问题。通常情况下，机组低负荷运行时，烟温下降，脱硝装置不能正常运行，但此时锅炉产生的NOx浓度是额定负荷的2～3倍，所以SCR烟气脱硝低负荷下投运问题亟待解决。此外，脱硝系统的投运还容易导致空预器等堵塞。

　　“石膏雨”问题

　　安装湿法烟气脱硫系统的燃煤发电机组在取消烟气换热器(GGH)以后，烟囱排烟温度降低，容易出现夹带液态污染物的排放，导致正常天气情况下，烟囱附近区域经常出现下降小液滴的“石膏雨”现象。该现象一般出现在烟囱下风向800米左右的范围以内，当机组运行负荷高、环境温度低时，“石膏雨”现象尤为严重。“石膏雨”现象产生的主要原因，除了取消GGH后烟气温度降低之外，还包括脱硫塔设计偏小、塔内流速较大、湿法脱硫系统运行效率降低、除雾器效果较差、烟囱内部冷凝液收集设计不合理等原因，另外天气也是形成“石膏雨”的原因之一，尤其是在冬季，烟温与环境温度相差较大时，越容易发生“石膏雨”现象。

　　“石膏雨”现象属于燃煤电厂的二次污染问题，主要成分是石膏，液滴直径在1～8毫米。石膏雨中含有的硫酸钙虽然对人体健康没有显著影响，但是在脱硫过程中产生的杂质和粉尘，被人体吸入后仍会有一定影响。同时，“石膏雨”现象也会影响厂区的生活和生产，以及附近居民区的生活。

　　运行管理问题

　　部分电厂运行管理存在的问题包括：脱硫设施旁路运行现象；GGH堵灰现象，造成系统阻力增大，影响脱硫设施的投运率；设备和管道的腐蚀

　　、磨损和堵塞问题；管理、运行、维护水平低的问题；脱硫废水处理系统不能正常运行情况；烟气连续监测系统安装位置不符合管理规定，以及测量数据不能真实反映实际情况等。

　　大气污染物超低排放的技术集成

　　《火电厂大气污染物排放标准》(GB13223—2011)中的重点地区燃煤发电锅炉特别排放限值是目前世界上最严格的排放标准。国内外对燃煤电厂大气污染物超低排放没有统一的规定，本文燃煤电厂污染物超低排放是指通过先进的烟气综合治理技术，使燃煤电厂的污染物排放满足GB13223—2011中的重点地区以气体为燃料的燃气轮机组排放限值，或一般地区以天然气为燃料的燃气轮机组排放限值的要求，即烟尘排放小于5毫克/立方米、SO2小于35毫克/立方米、NOx小于50毫克/立方米，但烟气含氧量仍然折算到燃煤发电锅炉的基准含氧量6%。

　　烟尘控制技术

　　为达到烟尘排放低于5毫克/立方米，技术路线可以选择为：电除尘器配高频电源+湿式电除尘器，或电除尘器配高频电源+烟气余热利用系统+湿式电除尘器。

　　电除尘器高频电源是一种利用高频开关技术而形成的逆变式电源，其供电电流由一系列窄脉冲构成。采用高频电源给电除尘器供电，可降低烟尘排放40%～60%，相比工频电源可节约电耗40%～80%。配合电除尘器，除尘效率能达到99.80%～99.85%，适宜煤质条件下排放浓度低于20毫克/立方米。

　　与干式电除尘器通过振打将极板上的灰振落至灰斗不同的是，湿式电除尘器将水喷至极板上使粉尘冲刷到灰斗中随水排出，可以避免已捕集粉尘的再飞扬，达到很高的除尘效率，同时还可以消除“石膏雨”现象。从美国的资料以及日本电厂运行情况来看，湿式电除尘器可以长期高效稳定地除去烟气中PM2.5等细颗粒物，烟尘排放浓度控制在10毫克/立方米以下，甚至5毫克/立方米以下，酸雾去除率超过95%，对汞的控制效果也很明显。国内湖南益阳电厂、上海长兴岛第二发电厂、江西九江电厂、河南荥阳电厂等已成功投运。监测数据表明，对一次PM2.5、SO3和Hg的去除率分别在85%、70%和60%左右。湿式电除尘器的优点包括：布置在湿式脱硫系统后，可有效地除去PM2.5微尘及石膏微液滴，去除率在70%以上；冲洗水对烟气有洗涤作用，可除去烟气中部分SO3微液滴。

　　电除尘器配烟气余热利用系统，可以实现余热利用和提高除尘效率的双重目的。目前国内火电厂排烟温度偏高，容易导致锅炉效率下降、电除尘器除尘效率下降、脱硫耗水量增加等情况。烟气余热利用系统采用两级烟气换热器系统，第一级布置在除尘器的进口，将烟气温度从约123℃冷却到约105℃。第二级布置在吸收塔的进口，将烟气温度从约110℃冷却到约96℃。使进入电除尘器的运行温度由常温状态(120～140℃)下降到低温状态(100～108℃)，由于排烟温度的降低，进入电除尘器的烟气量减少，粉尘比电阻降低，从而提高除尘效率。上海漕泾电厂一期1号机组在除尘器进口加装烟气余热利用换热器后，烟气温度从123℃降低到约105℃，电除尘器效率从99.81%提高到了99.87%，对应的出口排放浓度从21.57毫克/立方米降低到14.29毫克/立方米。福建宁德电厂等则在电除尘器之前加装一级低温省煤器，即余热利用系统，直接将烟气温度降低至酸露点以下，采用低低温电除尘器，目前的运行效果也都很好。

　　除了上述技术路线之外，还可以考虑的高效除尘方案包括：旋转电极式电除尘器、零风速振打清灰技术以及电袋复合除尘器等。

　　二氧化硫控制技术

　　为达到SO2排放低于35毫克/立方米，技术路线可以选择为：单塔双循环技术、双托盘技术、U形塔(液柱+喷淋双塔)技术、串联接力吸收塔技术、双回路吸收塔技术等不同流派。另外在常规的脱硫塔基础上增加喷淋层数量和浆池容量也能增加脱硫效率，例如采用4运1备的方式，以每层脱硫效率65%计算，总效率可达到98.5%。

　　截至2013年底，我国投运的1000MW容量机组已达60台，几乎都是采用石灰石-石膏湿法脱硫工艺，而且运行情况较好，脱硫效率能够达到设计值。随着环保标准的提高，新建电厂脱硫工艺以采用双循环为主，已建电厂则以脱硫系统的增效改造为主。珞璜电厂一期2×360MW机组烟气脱硫改造，将格栅填料塔改为托盘塔，脱硫效率从95%提高到97.2%；广西合山1、2号2×330MW机组脱硫增效改造，采用串联双塔技术，脱硫效率从96%提高到98.2%；广西永福电厂使用的双塔双循环技术脱硫效率达到99%左右。

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