考慮到我國的環(huán)境狀況,國家對煤電企業(yè)的環(huán)境監(jiān)管日益嚴格,燃煤電廠在選擇超低排放技術路線時,應選擇技術上成熟可靠?經(jīng)濟上合理可行?運行上長期穩(wěn)定?易于維護管理?具有一定節(jié)能效果的技術?煙氣污染物超低排放技術路線選擇時應遵循“因煤制宜,因爐制宜,因地制宜,統(tǒng)籌協(xié)同,兼顧發(fā)展”的基本原則?

顆粒物超低排放技術路線

燃煤電廠要想實現(xiàn)顆粒物超低排放,至少面臨二方面技術的選擇?

一是煙氣脫硝后煙氣中煙塵的去除,可以稱之為一次除塵技術,主流技術包括電除塵技術?電袋復合除塵技術和袋式除塵技術,電除塵技術通過采用高效電源供電?先進的清灰方式以及低低溫電除塵技術等有機組合,可以實現(xiàn)除塵效率不低于99.85%,電袋復合除塵器及袋式除塵器可以實現(xiàn)除塵效率不低于99.9%?

二是煙氣脫硫過程中對顆粒物的協(xié)同脫除或是脫硫后對煙氣中顆粒物的脫除,可以稱之為二次除塵或深度除塵,對于復合塔工藝的石灰石-石膏濕法脫硫,采用高效的除霧器或在濕法脫硫塔內(nèi)增加濕法除塵裝置,協(xié)同除塵效率一般大于70%,濕法脫硫后加裝濕式電除塵器,顆粒物去除效果一般均在70%以上,且除塵效果較為穩(wěn)定;對于干法?半干法脫硫,脫硫后煙氣中顆粒物濃度較高,均是采用袋式除塵器或電袋復合除塵器,如不能實現(xiàn)顆粒物超低排放要求,也需加裝濕式電除塵器?

具體工程實際選擇時需要結合工程實際情況,具體分析,考慮到各種技術的原理?特點及適用性?影響因素?能耗?經(jīng)濟性?成熟度等因素,綜合考慮給出燃煤電廠顆粒物超低排放技術路線?

表1.顆粒物超低排放技術路線


二氧化硫超低排放技術路線

1、超低排放需要的脫硫效率

不同脫硫入口濃度滿足超低排放要求時,需要不同的脫硫效率,為實現(xiàn)穩(wěn)定超低排放,脫硫塔出口SO2濃度按30mg/m3控制,則可以算出,入口濃度1000mg/m3時,脫硫效率需不低于97%;入口濃度2000mg/m3時,脫硫效率需不低于98.5%;入口濃度3000mg/m3時,脫硫效率需不低于99%;入口濃度6000mg/m3時,脫硫效率需不低于99.5%;入口濃度10000mg/m3時,脫硫效率不低于99.7%?脫硫塔入口濃度范圍是超低排放應嚴格控制的條件,新建機組技術選擇相對簡單,而現(xiàn)役機組的應用技術?裝備條件?場地等對技術選擇影響很大?

2、超低排放脫硫技術路線的選擇

對于濱海電廠且海水擴散條件較好,符合近岸海域環(huán)境功能區(qū)劃要求時,對于入口SO2濃度低于2000mg/m3的電廠,可以選擇先進的海水脫硫技術?

對于缺水地區(qū),吸收劑質(zhì)量有保證,入口SO2濃度低于1500mg/m3的300MW級以下的燃煤機組,可以選擇煙氣循環(huán)流化床脫硫技術;結合循環(huán)流化床鍋爐的爐內(nèi)脫硫效率,可以應用于300MW級以下的中等含硫煤的循環(huán)流化床機組?

對于氨水或液氨來源穩(wěn)定,運輸距離短,且電廠附近環(huán)境不敏感,300MW級以下的燃煤機組,可以選擇氨法脫硫?

表2.煙氣循環(huán)流化床、海水法、氨法脫硫超低排放技術


其他情況下主要采用石灰石-石膏濕法脫硫,對于脫硫效率要求在97%以下時,可以選擇傳統(tǒng)空塔噴淋提效技術;對于脫硫效率要求在98.5%以下時,可以選擇復合塔脫硫技術中的雙托盤塔?沸騰泡沫塔等;對于脫硫效率要求在99%以下時,可以選擇旋匯耦合?雙托盤塔等技術;對于脫硫效率要求在99.5%以下時,可以選擇單塔雙pH值?旋匯耦合技術;對于脫硫效率要求在99.7%以下時,可以選擇雙塔雙pH值?旋匯耦合技術?當然,脫硫效率較高的脫硫技術能滿足脫硫效率較低的要求,技術選擇時應同時考慮經(jīng)濟性?可靠性?

表3.石灰石-石膏濕法脫硫超低排放技術


氮氧化物超低排放技術路線

鍋爐低氮燃燒技術是控制氮氧化物的首選技術,在保證鍋爐效率和安全的前提下應盡可能降低鍋爐出口氮氧化物的濃度?對于煤粉鍋爐,應通過燃燒器改造和爐膛燃燒條件的優(yōu)化,確保鍋爐出口氮氧化物濃度小于550mg/m3?爐后采用SCR煙氣脫硝,通過選擇催化劑層數(shù)?精準噴氨?流場均布等措施保證脫硝設施穩(wěn)定高效運行,實現(xiàn)氮氧化物超低排放?

對于循環(huán)流化床鍋爐,應通過燃燒調(diào)整,確保氮氧化物生成濃度小于200mg/m3?通過加裝SNCR脫硝裝置,實現(xiàn)氮氧化物超低排放;如不能滿足超低排放要求,可在爐后增加SCR,采用一層催化劑?

對于燃用無煙煤的W型火焰鍋爐,也應在保證鍋爐效率和安全的前提下盡可能降低鍋爐出口氮氧化物的濃度?但目前尚難以做到較低,僅靠爐后的SCR較難穩(wěn)定滿足氮氧化物的超低排放要求,國內(nèi)外尚無成功案例,需要進一步研究?

表4.各種爐型氮氧化物超低排放技術路線


典型的煙氣污染物超低排放技術路線

煙氣污染物超低排放涉及到煙氣中顆粒物的超低排放?二氧化硫的超低排放以及氮氧化物的超低排放,每種污染物的超低排放都可以有多種技術選擇,同時還需考慮不同污染物治理設施之間的協(xié)同作用,因此會組合出很多的技術路線,適用于不同燃煤電廠的具體條件?顆粒物的超低排放技術不僅涉及到一次除塵,而且涉及到二次除塵(深度除塵),比較而言,技術路線選擇較多,這里僅以顆粒物超低排放為例,介紹近幾年發(fā)展起來的得到較多應用的典型技術路線?

1.以濕式電除塵器做為二次除塵的超低排放技術路線

濕式電除塵器作為燃煤電廠污染物控制的精處理技術設備,一般與干式電除塵器和濕法脫硫系統(tǒng)配合使用,也可以與低低溫電除塵技術?電袋復合除塵技術?袋式除塵技術等合并使用,可應用于新建工程和改造工程?對PM2.5粉塵?SO3酸霧?氣溶膠等多污染物協(xié)同治理,實現(xiàn)燃煤電廠超低排放?

根據(jù)現(xiàn)場場地條件,WESP可以低位布置,占用一定的場地;如果沒有場地,也可以高位布置,布置在脫硫塔的頂端?顆粒物的超低排放源于濕式電除塵器的應用,2015年以前燃煤電廠超低排放工程中應用WESP較為普遍?WESP去除顆粒物的效果較為穩(wěn)定,基本不受燃煤機組負荷變化的影響,因此,對于煤質(zhì)波動大?負荷變化幅度大且較為頻繁等嚴重影響一次除塵效果的電廠,較為適合采用濕式電除塵器作為二次除塵的超低排放技術路線?

當要求顆粒物排放限值為5mg/m3時,WESP入口顆粒物濃度宜小于20mg/m3,不宜超過30mg/m3?當要求顆粒物排放限值為10mg/m3時,WESP入口顆粒物濃度宜小于30mg/m3,不宜超過60mg/m3?當然,WESP入口顆粒物濃度過高時,還可通過增加比集塵面積?降低氣流速度等方法提高WESP的除塵效率,實現(xiàn)顆粒物的超低排放?

2.以濕法脫硫協(xié)同除塵做為二次除塵的超低排放技術路線

石灰石-石膏濕法脫硫系統(tǒng)運行過程中,會脫除煙氣中部分煙塵,同時煙氣中也會出現(xiàn)部分次生物,如脫硫過程中形成的石膏顆粒?未反應的碳酸鈣顆粒等?濕法脫硫系統(tǒng)的凈除塵效果取決于氣液接觸時間?液氣比?除霧器效果?流場均勻性?脫硫系統(tǒng)入口煙氣含塵濃度?有無額外的除塵裝置等許多因素?

對于實現(xiàn)二氧化硫超低排放的復合脫硫塔,采用了旋匯耦合?雙托盤?增強型的噴淋系統(tǒng)以及管束式除塵除霧器和其他類型的高效除塵除霧器等方法,協(xié)同除塵效率一般大于70%,可以做為二次除塵的技術路線?2015年以后越來越多的超低排放工程選擇該技術路線,以減少投資及運行費用,減少占地?

當要求顆粒物排放限值為5mg/m3時,濕法脫硫入口顆粒物濃度宜小于20mg/m3?當要求顆粒物排放限值為10mg/m3時,濕法脫硫入口顆粒物濃度宜小于30mg/m3?

3.以超凈電袋復合除塵為基礎不依賴二次除塵的超低排放技術路線

采用超凈電袋復合除塵器,直接實現(xiàn)除塵器出口煙塵<10mg/m3或5mg/m3?對后面的濕法脫硫系統(tǒng)沒有額外的除塵要求,只要保證脫硫系統(tǒng)出口顆粒物濃度不增加,就可以實現(xiàn)顆粒物(包括煙塵及脫硫過程中生成的次生物)<10mg/m3或5mg/m3,滿足超低排放要求?

該技術路線適用于各種灰份的煤質(zhì),且占地較少,電袋復合除塵器的出口煙塵濃度基本不受煤質(zhì)與機組負荷變動的影響?2015年以后在燃煤電廠超低排放工程中,該技術路線的應用明顯增多?

燃煤電廠現(xiàn)有的除塵?脫硫和脫硝等環(huán)保設施對汞的脫除效果明顯,基本都可以達標?對于個別燃燒高汞煤,汞排放超標的電廠,可以采用單項脫汞技術?