煙氣脫硫脫硝、除塵脫汞、低排放技術(shù)路線選擇與分析

　　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(yán)格，燃煤電廠在選擇低排放技術(shù)路線時，應(yīng)選擇技術(shù)上成熟可靠、經(jīng)濟(jì)上合理可行、運(yùn)行上穩(wěn)定、易于維護(hù)管理、具有一定節(jié)能效果的技術(shù)。煙氣污染物低排放技術(shù)路線選擇時應(yīng)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?

　　因煤制宜，不僅要考慮設(shè)計(jì)煤種、校核煤種，更要考慮隨著市場變化，電廠可能燃燒的煤種與煤質(zhì)波動,要確保在燃用不利煤質(zhì)條件下，污染物能夠?qū)崿F(xiàn)低排放。例如，對于煤質(zhì)較為穩(wěn)定?灰份較低、易于荷電、灰硫比較大的煙氣條件，選擇低低溫電除塵器+復(fù)合塔脫硫系統(tǒng)協(xié)同除塵作為顆粒物低排放的技術(shù)路線，不失為是一種經(jīng)濟(jì)合理的選擇。

　　對于煤質(zhì)波動大、灰份較高、荷電性能差、灰硫比較小的煙氣條件，則應(yīng)優(yōu)先選擇電袋復(fù)合除塵器或袋式除塵器進(jìn)行除塵，后面是否加裝濕式電除塵器，則取決于除塵器的出口濃度以及后面采用的脫硫工藝的協(xié)同除塵效果，濕式電除塵器是應(yīng)對不利因素的佳選擇?

　　因爐制宜,主要是考慮不同爐型對飛灰成份與性質(zhì)的影響?如循環(huán)流化床鍋爐,適用于劣質(zhì)燃料的燃燒,通?；曳莺扛?顆粒粒徑較煤粉爐大,排煙溫度也普遍較高,可根據(jù)實(shí)際燃燒煤質(zhì)情況選擇除塵方式?

　　對于燃燒熱值較高煤炭的循環(huán)流化床,可選用余熱利用的低低溫電除塵器,對于燃燒煤矸石等劣質(zhì)燃料的循環(huán)流化床鍋爐宜采用電袋復(fù)合除塵器或袋式除塵器?燃用無煙煤或低揮發(fā)份煤的W型火焰鍋爐或者煤粉爐,則要關(guān)注飛灰中的含炭量,炭的存在影響電除塵器的除塵效率?

　　因地制宜,既要考慮改造機(jī)組的場地條件,也要考慮機(jī)組所處的海拔高程?如采用雙塔雙pH值脫硫工藝?加裝濕式電除塵器?增加電除塵器的電場數(shù)等一般都需要場地或空間條件?對于高海拔的燃煤電廠,還應(yīng)考慮相應(yīng)高程的空氣影響煙氣條件,從而影響電除塵器的性能?

　　統(tǒng)籌協(xié)同,煙氣低排放是一項(xiàng)系統(tǒng)工程,各設(shè)施之間相互影響,在設(shè)計(jì)?施工?運(yùn)行過程中,要統(tǒng)籌考慮各設(shè)施之間的協(xié)同作用,全流程優(yōu)化,實(shí)現(xiàn)控制效果好?運(yùn)行能耗低?成本經(jīng)濟(jì)的佳狀態(tài)?

　　兼顧發(fā)展,就是不僅要滿足現(xiàn)在的排放要求,還應(yīng)考慮排放要求的發(fā)展以及技術(shù)?市場的發(fā)展變化?如目前我國燃煤電廠排放要求中,對煙氣中的三氧化硫排放沒有要求,對汞及其化合物的排放要求還比較寬松,技術(shù)路線選擇時就應(yīng)考慮下一步排放限值的發(fā)展?此外,污染防治技術(shù)也在不斷發(fā)展,需要考慮技術(shù)及其改造的可能性?煤炭市場?電力市場等均處于不斷變化之中,煤質(zhì)穩(wěn)定性有無保障,電力負(fù)荷的變化與煤電深度調(diào)峰對煙氣成份的影響等等,在選擇技術(shù)路線時可能都需要考慮?

　　總之,燃煤電廠煙氣污染物低排放技術(shù)路線的選擇既要考慮一次性投資,也要考慮的運(yùn)行費(fèi)用;既要考慮投入,也要考慮節(jié)能減排的產(chǎn)出效益;既要考慮技術(shù)的性,也要考慮其運(yùn)行可靠性;既要考慮低排放的穩(wěn)定性,也要考慮故障時運(yùn)行維護(hù)的方便性;既要立足現(xiàn)在,也要兼顧長遠(yuǎn)?

　　顆粒物低排放技術(shù)路線

　　燃煤電廠要想實(shí)現(xiàn)顆粒物低排放,至少面臨二方面技術(shù)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(shù),主流技術(shù)包括電除塵技術(shù)?電袋復(fù)合除塵技術(shù)和袋式除塵技術(shù),電除塵技術(shù)通過采用電源供電?的清灰方式以及低低溫電除塵技術(shù)等有機(jī)組合,可以實(shí)現(xiàn)除塵效率不低于99.85%,電袋復(fù)合除塵器及袋式除塵器可以實(shí)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(fù)合塔工藝的石灰石-石膏濕法脫硫,采用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(fù)合除塵器,如不能實(shí)現(xiàn)顆粒物低排放要求,也需加裝濕式電除塵器?

　　具體工程實(shí)際選擇時需要結(jié)合工程實(shí)際情況,具體分析,考慮到各種技術(shù)的原理?特點(diǎn)及適用性?影響因素?能耗?經(jīng)濟(jì)性?成熟度等因素,綜合考慮給出燃煤電廠顆粒物低排放技術(shù)路線,見表19?

　　二氧化硫低排放技術(shù)路線

　　1.1 低排放需要的脫硫效率

　　不同脫硫入口濃度滿足低排放要求時,需要不同的脫硫效率,為實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定低排放,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低排放應(yīng)嚴(yán)格控制的條件,新建機(jī)組技術(shù)選擇相對簡單,而現(xiàn)役機(jī)組的應(yīng)用技術(shù)?裝備條件?場地等對技術(shù)選擇影響很大?

　　1.2 低排放脫硫技術(shù)路線的選擇

　　對于濱海電廠且海水?dāng)U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,可以選擇的海水脫硫技術(shù)?

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

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

　　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(shù);對于脫硫效率要求在98.5%以下時,可以選擇復(fù)合塔脫硫技術(shù)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(shù);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(shù);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(shù)?

　　當(dāng)然,脫硫效率較高的脫硫技術(shù)能滿足脫硫效率較低的要求,技術(shù)選擇時應(yīng)同時考慮經(jīng)濟(jì)性?可靠性?詳見表20?

　　氮氧化物低排放技術(shù)路線

　　鍋爐低氮燃燒技術(shù)是控制氮氧化物的技術(shù),在鍋爐效率和安全的前提下應(yīng)盡可能降低鍋爐出口氮氧化物的濃度?

　　對于煤粉鍋爐,應(yīng)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)?噴氨?流場均布等措施脫硝設(shè)施穩(wěn)定運(yùn)行,實(shí)現(xiàn)氮氧化物低排放?

　　對于循環(huán)流化床鍋爐,應(yīng)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(shí)現(xiàn)氮氧化物低排放;如不能滿足低排放要求,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(yīng)在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)定滿足氮氧化物的低排放要求,國內(nèi)外尚無成功案例,需要進(jìn)一步研究?

　　各種爐型氮氧化物低排放技術(shù)路線見表21?

　　典型的煙氣污染物低排放技術(shù)路線

　　煙氣污染物低排放涉及到煙氣中顆粒物的低排放?二氧化硫的低排放以及氮氧化物的低排放,每種污染物的低排放都可以有多種技術(shù)選擇,同時還需考慮不同污染物治理設(shè)施之間的協(xié)同作用,因此會組合出很多的技術(shù)路線,適用于不同燃煤電廠的具體條件?顆粒物的低排放技術(shù)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(shù)路線選擇較多,這里僅以顆粒物低排放為例,介紹近幾年發(fā)展起來的得到較多應(yīng)用的典型技術(shù)路線?

　　1.1 以濕式電除塵器做為二次除塵的低排放技術(shù)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(shù)設(shè)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(shù)?電袋復(fù)合除塵技術(shù)?袋式除塵技術(shù)等合并使用,可應(yīng)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(shí)現(xiàn)燃煤電廠低排放?

　　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?顆粒物的低排放源于濕式電除塵器的應(yīng)用,2015年以前燃煤電廠低排放工程中應(yīng)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(jī)組負(fù)荷變化的影響,因此,對于煤質(zhì)波動大?負(fù)荷變化幅度大且較為頻繁等嚴(yán)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低排放技術(shù)路線?

　　當(dāng)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,不宜過30mg/m3?當(dāng)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,不宜過60mg/m3?當(dāng)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(shí)現(xiàn)顆粒物的低排放?

　　1.2以濕法脫硫協(xié)同除塵做為二次除塵的低排放技術(shù)路線

　　石灰石-石膏濕法脫硫系統(tǒng)運(yùn)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(yīng)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(shí)現(xiàn)二氧化硫低排放的復(fù)合脫硫塔,采用了旋匯耦合?雙托盤?增強(qiáng)型的噴淋系統(tǒng)以及管束式除塵除霧器和其他類型的除塵除霧器等方法,協(xié)同除塵效率一般大于70%,可以做為二次除塵的技術(shù)路線?2015年以后越來越多的低排放工程選擇該技術(shù)路線,以減少投資及運(yùn)行費(fèi)用,減少占地?

　　當(dāng)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(dāng)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?

　　1.3以凈電袋復(fù)合除塵為基礎(chǔ)不依賴二次除塵的低排放技術(shù)路線

　　采用凈電袋復(fù)合除塵器,直接實(shí)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,只要脫硫系統(tǒng)出口顆粒物濃度不增加,就可以實(shí)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,滿足低排放要求?

　　該技術(shù)路線適用于各種灰份的煤質(zhì),且占地較少,電袋復(fù)合除塵器的出口煙塵濃度基本不受煤質(zhì)與機(jī)組負(fù)荷變動的影響?2015年以后在燃煤電廠低排放工程中,該技術(shù)路線的應(yīng)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(shè)施對汞的脫除效果明顯,基本都可以達(dá)標(biāo)?對于個別燃燒高汞煤,汞排放標(biāo)的電廠,可以采用單項(xiàng)脫汞技術(shù)?