煤電大氣污染物超低排放應(yīng)用技術(shù)分析
發(fā)布時間:2015年5月15日 來源:《環(huán)境影響評價》雜志
《火電廠大氣污染物排放標準》(GB13223—2011)發(fā)布之初,受到了廣泛的質(zhì)疑。電力行業(yè)普遍認為標準排放限值過于嚴格。但隨著環(huán)境空氣污染的日益加重,特別是長....
部分電廠脫硫設(shè)施入口煙塵濃度較高,不能滿足脫硫設(shè)施要求。脫硫吸收塔常常被當成第二級除塵器,特別是老廠改造時,這一問題尤為嚴重。大量的煙塵進入脫硫塔,輕則降低脫硫效率,影響副產(chǎn)物的脫水性能,加劇系統(tǒng)的磨損,重則可引起吸收漿液的品質(zhì)惡化,脫硫設(shè)施無法運行,被迫停運。部分電廠還存在人為因素,造成綜合脫硫效率低的情況。
脫硝系統(tǒng)問題
脫硝系統(tǒng)存在的潛在問題主要包括:液氨的安全性問題、脫硝技術(shù)國產(chǎn)化問題、失效催化劑的再生與處置問題、氨逃逸問題等。
另外,還需要解決SCR煙氣脫硝低負荷下的投運問題。通常情況下,機組低負荷運行時,煙溫下降,脫硝裝置不能正常運行,但此時鍋爐產(chǎn)生的NOx濃度是額定負荷的2~3倍,所以SCR煙氣脫硝低負荷下投運問題亟待解決。此外,脫硝系統(tǒng)的投運還容易導(dǎo)致空預(yù)器等堵塞。
“石膏雨”問題
安裝濕法煙氣脫硫系統(tǒng)的燃煤發(fā)電機組在取消煙氣換熱器(GGH)以后,煙囪排煙溫度降低,容易出現(xiàn)夾帶液態(tài)污染物的排放,導(dǎo)致正常天氣情況下,煙囪附近區(qū)域經(jīng)常出現(xiàn)下降小液滴的“石膏雨”現(xiàn)象。該現(xiàn)象一般出現(xiàn)在煙囪下風向800米左右的范圍以內(nèi),當機組運行負荷高、環(huán)境溫度低時,“石膏雨”現(xiàn)象尤為嚴重?!笆嘤辍爆F(xiàn)象產(chǎn)生的主要原因,除了取消GGH后煙氣溫度降低之外,還包括脫硫塔設(shè)計偏小、塔內(nèi)流速較大、濕法脫硫系統(tǒng)運行效率降低、除霧器效果較差、煙囪內(nèi)部冷凝液收集設(shè)計不合理等原因,另外天氣也是形成“石膏雨”的原因之一,尤其是在冬季,煙溫與環(huán)境溫度相差較大時,越容易發(fā)生“石膏雨”現(xiàn)象。
“石膏雨”現(xiàn)象屬于燃煤電廠的二次污染問題,主要成分是石膏,液滴直徑在1~8毫米。石膏雨中含有的硫酸鈣雖然對人體健康沒有顯著影響,但是在脫硫過程中產(chǎn)生的雜質(zhì)和粉塵,被人體吸入后仍會有一定影響。同時,“石膏雨”現(xiàn)象也會影響廠區(qū)的生活和生產(chǎn),以及附近居民區(qū)的生活。
運行管理問題
部分電廠運行管理存在的問題包括:脫硫設(shè)施旁路運行現(xiàn)象;GGH堵灰現(xiàn)象,造成系統(tǒng)阻力增大,影響脫硫設(shè)施的投運率;設(shè)備和管道的腐蝕
、磨損和堵塞問題;管理、運行、維護水平低的問題;脫硫廢
水處理系統(tǒng)不能正常運行情況;煙氣連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)安裝位置不符合管理規(guī)定,以及測量數(shù)據(jù)不能真實反映實際情況等。
大氣污染物超低排放的技術(shù)集成
《火電廠大氣污染物排放標準》(GB13223—2011)中的重點地區(qū)燃煤發(fā)電鍋爐特別排放限值是目前世界上最嚴格的排放標準。國內(nèi)外對燃煤電廠大氣污染物超低排放沒有統(tǒng)一的規(guī)定,本文燃煤電廠污染物超低排放是指通過先進的煙氣綜合治理技術(shù),使燃煤電廠的污染物排放滿足GB13223—2011中的重點地區(qū)以氣體為燃料的燃氣輪機組排放限值,或一般地區(qū)以天然氣為燃料的燃氣輪機組排放限值的要求,即煙塵排放小于5毫克/立方米、SO2小于35毫克/立方米、NOx小于50毫克/立方米,但煙氣含氧量仍然折算到燃煤發(fā)電鍋爐的基準含氧量6%。
煙塵控制技術(shù)
為達到煙塵排放低于5毫克/立方米,技術(shù)路線可以選擇為:電除塵器配高頻電源+濕式電除塵器,或電除塵器配高頻電源+煙氣余熱利用系統(tǒng)+濕式電除塵器。
電除塵器高頻電源是一種利用高頻開關(guān)技術(shù)而形成的逆變式電源,其供電電流由一系列窄脈沖構(gòu)成。采用高頻電源給電除塵器供電,可降低煙塵排放40%~60%,相比工頻電源可節(jié)約電耗40%~80%。配合電除塵器,除塵效率能達到99.80%~99.85%,適宜煤質(zhì)條件下排放濃度低于20毫克/立方米。
與干式電除塵器通過振打?qū)O板上的灰振落至灰斗不同的是,濕式電除塵器將水噴至極板上使粉塵沖刷到灰斗中隨水排出,可以避免已捕集粉塵的再飛揚,達到很高的除塵效率,同時還可以消除“石膏雨”現(xiàn)象。從美國的資料以及日本電廠運行情況來看,濕式電除塵器可以長期高效穩(wěn)定地除去煙氣中PM2.5等細顆粒物,煙塵排放濃度控制在10毫克/立方米以下,甚至5毫克/立方米以下,酸霧去除率超過95%,對汞的控制效果也很明顯。國內(nèi)湖南益陽電廠、上海長興島第二發(fā)電廠、江西九江電廠、河南滎陽電廠等已成功投運。監(jiān)測數(shù)據(jù)表明,對一次PM2.5、SO3和Hg的去除率分別在85%、70%和60%左右。濕式電除塵器的優(yōu)點包括:布置在濕式脫硫系統(tǒng)后,可有效地除去PM2.5微塵及石膏微液滴,去除率在70%以上;沖洗水對煙氣有洗滌作用,可除去煙氣中部分SO3微液滴。
電除塵器配煙氣余熱利用系統(tǒng),可以實現(xiàn)余熱利用和提高除塵效率的雙重目的。目前國內(nèi)火電廠排煙溫度偏高,容易導(dǎo)致鍋爐效率下降、電除塵器除塵效率下降、脫硫耗水量增加等情況。煙氣余熱利用系統(tǒng)采用兩級煙氣換熱器系統(tǒng),第一級布置在除塵器的進口,將煙氣溫度從約123℃冷卻到約105℃。第二級布置在吸收塔的進口,將煙氣溫度從約110℃冷卻到約96℃。使進入電除塵器的運行溫度由常溫狀態(tài)(120~140℃)下降到低溫狀態(tài)(100~108℃),由于排煙溫度的降低,進入電除塵器的煙氣量減少,粉塵比電阻降低,從而提高除塵效率。上海漕涇電廠一期1號機組在除塵器進口加裝煙氣余熱利用換熱器后,煙氣溫度從123℃降低到約105℃,電除塵器效率從99.81%提高到了99.87%,對應(yīng)的出口排放濃度從21.57毫克/立方米降低到14.29毫克/立方米。福建寧德電廠等則在電除塵器之前加裝一級低溫省煤器,即余熱利用系統(tǒng),直接將煙氣溫度降低至酸露點以下,采用低低溫電除塵器,目前的運行效果也都很好。
除了上述技術(shù)路線之外,還可以考慮的高效除塵方案包括:旋轉(zhuǎn)電極式電除塵器、零風速振打清灰技術(shù)以及電袋復(fù)合除塵器等。
二氧化硫控制技術(shù)
為達到SO2排放低于35毫克/立方米,技術(shù)路線可以選擇為:單塔雙循環(huán)技術(shù)、雙托盤技術(shù)、U形塔(液柱+噴淋雙塔)技術(shù)、串聯(lián)接力吸收塔技術(shù)、雙回路吸收塔技術(shù)等不同流派。另外在常規(guī)的脫硫塔基礎(chǔ)上增加噴淋層數(shù)量和漿池容量也能增加脫硫效率,例如采用4運1備的方式,以每層脫硫效率65%計算,總效率可達到98.5%。
截至2013年底,我國投運的1000MW容量機組已達60臺,幾乎都是采用石灰石-石膏濕法脫硫工藝,而且運行情況較好,脫硫效率能夠達到設(shè)計值。隨著環(huán)保標準的提高,新建電廠脫硫工藝以采用雙循環(huán)為主,已建電廠則以脫硫系統(tǒng)的增效改造為主。珞璜電廠一期2×360MW機組煙氣脫硫改造,將格柵填料塔改為托盤塔,脫硫效率從95%提高到97.2%;廣西合山1、2號2×330MW機組脫硫增效改造,采用串聯(lián)雙塔技術(shù),脫硫效率從96%提高到98.2%;廣西永福電廠使用的雙塔雙循環(huán)技術(shù)脫硫效率達到99%左右。
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