燃煤电厂烟气超低排放技术路线研究

发表时间:2016/9/23   来源:《工程建设标准化》2016年8月总第213期   作者:杨传贤
[导读] 燃煤电厂开发了超低排放的技术路线,并且已有成功案例,燃煤电厂应推广该技术路线,尽早实现“近零排放”。
(山东丰源通达电力有限公司,山东,枣庄,277300)
  【摘  要】我国现在大气污染严重,主要的污染来源还是燃烧煤炭产生的,因此燃煤电厂遭受了人们大量的质疑,国家也对燃煤电厂的烟气排放提出很高的要求--超低排放,燃煤电厂也采用了一系列的手段提高烟气处理技术,努力降低污染物排放。本文简要分析了我国燃煤电厂造成的大气污染现状,然后简述常见控制烟尘、含硫化合物和含氮化合物的技术,列举了国外有关超低排放的技术路线以及我国进行的超低排放的成功案例。
  【关键词】燃煤电厂;超低排放;技术路线
  1.我国燃煤电厂大气污染现状
  我国社会经济在近几十年取得了飞速的发展,同时生态环境在经受着重大的压力,空气质量在不断变差,尤其是近两年来雾霾越来越严重,不但京津冀、长三角和珠三角等大工业区的雾霾现象严重,连一些二线小城市在承受着雾霾的侵袭。我国是一个富煤、贫油、少气的国家,燃料主要还是煤炭,空气中污染物的主要来源在于煤炭的燃烧和汽车尾气的排放。煤炭资源的开采存在一定的污染,原煤清洗工作不到位,煤炭燃烧不充分等都给大气中增加了许多的污染物,但是我国的能源结构决定了将在很长一段时间内还是以煤炭为主要能源,能源结构调整困难,因此国家应着力在煤炭燃烧烟气排放方面下功夫来减少大气污染。
  为了缓解大气污染,减少污染物排放,国家出台了许多政策法规来控制污染物的排放,煤炭资源使用较多的工业有钢铁、电力和水泥等,这些行业也是大气污染的主要来源,国家对这些行业的治理尤其严格,制定的标准也比其他行业要苛刻,因此中国诞生了超低排放的新思路来应对大气治理的需求。
  超低排放并没有在我国法律法规中进行定义,但是却获得了社会各界的一致认可,超低排放主要是针对燃煤企业,通过某些技术手段尽量降低污染物排放量,降低燃煤企业对社会和环境的破坏。根据我国当前情况,只要燃煤机组的各项主要污染物的排放可以满足国家规定的天然气燃气机组的排放标准,就可以说实现了超低排放。随着社会的发展,科学技术不断进步,环保技术也会不断发展,未来对大气污染物的排放治理会越来越容易。
  2.常用控制污染物的技术
  2.1控制烟尘技术
  雾霾的主要成分就是漂浮在大气中的烟尘,工业上通常情况下都是采用静电除尘器来除去尾气中的烟尘。静电除尘器可以适用于很多工厂烟气范围,除尘效果良好并且效率较高,静电除尘器可以稳定运行很长时间,并且很方便进行维护,因此在烟气除尘中具有广泛应用。近年来有很多学者研究静电除尘器,考虑到节能减排以及能量回收利用,新型的除尘工艺逐渐将静电除尘器与其他技术综合使用,比如烟气余热利用系统、高频电源等都可以和静电除尘器配合使用,目前可以将配置高频电源的低低温电除尘器和湿式电除尘器结合使用来实现烟尘中超低排放的技术路线。
  高频电源使用了现代高频开关技术,高频电源作为新型电除尘器的电源具有其独特的优势:高频电源可以高效地转换电能,并且可以提供极大地功率,使电场中的空气电离的数量和速度都大大增加,空气中粉尘具有更大地电量,可以极大地减少除尘过程的能量消耗,高频电源通过三相整流后把三项交流电转换为直流电,再转变为高频电流点,最后转换到直流高压电供给电除尘器电能。江苏的一个发电厂之前使用工频电源作为电除尘器的电源,烟尘的排放浓度是每立方米44.6毫克,新建了一个机组使用高频电源作为电除尘器的电源,其他条件不变,最终的烟尘排放量为每立方米28.4毫克,并且使用高频电源后整个机组的能量消耗比使用工频电源降低了67.4%,由此可见高频电源供电可以有效地降低烟尘排放和能量消耗。
  低低温除尘技术是从日本引入我国,在我国得到了深入研究。烟气处理的时候通常要先经过空预器进行处理,处理后的温度在120到150摄氏度之间,这个温度范围被称为低温范围。

在空预器和电除尘器之间加装烟气换热装置或者省煤器使进入电除尘器的温度在90摄氏度左右的技术就是低低温除尘技术。温度降低可以减小烟尘的比电阻,减少“反电晕”现象的发生概率,并且排烟量也会随着排烟温度减少,可以极大地提高除尘效率。
  2.2控制二氧化硫技术
  二氧化硫是大气污染的主要成分,酸雨主要都是由含硫氧化物引发的,除去二氧化硫的方法主要是湿法脱硫技术,湿法脱硫技术的脱硫效率高,应用广泛,大多数燃煤电厂都采用石灰石-石膏湿法脱硫技术来去除尾气中的二氧化硫,随着科学技术的不断进步,石灰石-石膏脱硫技术也在不断发展,调控工艺流程和改造现有设备可以提高脱硫效果。对已经建好正在正常使用的电场进行设备改造的代价太大,一般都是通过调控工艺来提高脱硫效率,常用的调控手段有增加喷淋层、增加喷淋密度和加高原塔,脱硫增效剂的加入也可以有效增加脱硫效率。而新建燃煤电厂就可以通过采用新型吸收塔来提高脱硫效率,新型的吸收塔包括单塔双循环技术,双塔循环技术等。广州恒运热电厂的烟气脱硫技术的入口二氧化硫浓度是每立方米3846毫克,之前用回流式循环流化床进行脱硫,出口的二氧化硫浓度是每立方米192.3毫克,然后改造后采用单塔双循环技术进行脱硫,出口二氧化硫的浓度是每立方米20毫克,极大地提高了脱硫效率。
  2.3控制氮氧化合物技术
  氮氧化合物也是大气污染的重要污染物,并且除去比较困难,目前除去氮氧化合物的方式是通过低氮燃烧技术和SCR烟气脱硝技术结合。许多燃煤电厂还改造了低氮燃烧器,主要改造低氮氧化合物喷燃器和尾部受热面SCR,改造以后可以极大地降低氮氧化合物的排放浓度。江苏盐城发电公司改造低氮燃烧器以后,氮氧化合物的排放从原来的500毫克左右降低到260毫克,陕西锦界发电厂改造低氮燃烧后,氮氧化合物的排放浓度降低了70%。
  SCR装置在脱硝工艺中作用巨大,SCR空预器受热面、入口烟道、灰斗、导流板等都会对脱硝催化剂的影响巨大,经过对上述指标进行改造以及选择合适的催化剂型式和吹灰器,可以有效地增强催化剂的抗腐蚀和堵塞性能,催化剂寿命大大增强。深圳妈湾电厂改造了脱硝技术,使用低氮燃烧器和SCR结合的方案,经过低氮燃烧器以后氮氧化合物的浓度降低到每立方米290毫克,再经过SCR系统之后氮氧化合物浓度降低到每立方米69毫克.
  3.国外有关超低排放的技术路线
  欧洲的燃煤电厂污染物排放路线如下:锅炉烟气首先通过SCR催化脱硝,在经过空预器降温,使用干式除尘器除去烟尘,然后经过一个热交换器,使温度达到一个合适范围以后进入脱硫吸收塔进行脱硫,延后通过一个余热回收装置,然后再经过一个热交换器加热烟气后通过烟囱排放,加热烟气的目的是为了防止烟囱腐蚀,这套技术路线的不足之处在于除尘效率不过。
  日本在20世纪90年代流行的技术路线与欧洲电厂不同,他们将一级烟气热交换设置在除尘器之前,可以有效地提高除尘效率,并且在脱硫装置之后设置一个湿式除尘器进一步提高除尘效率。
  4.我国实现超低排放的工程案例
  2014年8月国华三河电厂的350MW亚临界机组是燃煤机组中排放量最低的机组。该机组采用了低氮燃烧、SCR、配置有高频电源的低低温电除尘器、湿式脱硫技术和湿式电除尘器相结合的工艺,氮氧化合物最终排放浓度低于每立方米35毫克,烟尘的最终排放量为每立方米5毫克,二氧化硫的最终排放量在每立方米9毫克,基本实现“近零排放”。
  5.结语
  综上所述,燃煤电厂的烟气排放给大气带来了巨大的污染,其中的烟尘、二氧化硫和氮氧化合物是主要污染物,为了应对国家对燃煤电厂烟气排放的要求,燃煤电厂开发了超低排放的技术路线,并且已有成功案例,燃煤电厂应推广该技术路线,尽早实现“近零排放”。
  参考文献:
  [1]郦建国.低低温电除尘技术的研究及应用[J].中国环保产业,2014(3):28-34
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