燃煤電廠超低排放環保改造技術路線與環境效益

尹麗麗（阜新市環境科學研究所 遼寧 阜新 123000）

1 燃煤電廠超低排放的提出

2014年9月12日，國家發改委、國家環保部、國家能源局聯合下發“關于印發《煤電節能減排升級與改造行動計劃（2014年—2020年）》的通知”，在“行動計劃”中明確要求，穩步推進東部地區現役30萬kw及以上公用燃煤發電機組實施大氣污染物排放濃度基本達到燃氣輪機組排放限值的環保改造，即燃煤發電機組大氣污染物排放濃度在基準氧含量6%條件下，煙塵、二氧化硫、氮氧化物排放濃度分別不高于10、35、50mg/m3。針對“行動計劃”，國內火力發電集團提出了“超凈排放”、“近零排放”、“超低排放”、“綠色發電”等類似的口號。

2015年，環境保護部、國家發改委、國家能源局聯合發文“關于印發《全面實施燃煤電廠超低排放和節能改造工作方案》（環發〔2015〕164號）的通知”，該“工作方案”中進一步明確“到2020年，全國所有具備改造條件的燃煤電廠力爭實現超低排放”。

2 超低排放的環保改造技術路線

超低排放主要是針對現有的脫硝、脫硫、除塵措施進行改造，使排放的氮氧化物、二氧化硫、煙塵濃度降低。

2.1 脫硝改造

2.1.1 脫硝催化劑增加備用層

催化劑加層是簡單有效的提高脫硝效率、降低NOX排放的方法，目前在各大電廠超低排放改造中廣泛使用。通過增加催化劑和噴氨量，可以進一步增加煙氣中NOX和氨的反應量，減少NOX排放。

2.1.2 低氮燃燒器改造

常規低氮燃燒器約75%的NOX是在燃盡風區域產生的，低氮燃燒器是通過改造燃燒器，調整二次風和燃盡風的配比，增加燃盡風的比例，大幅度減少燃盡風區域產生的NOX，從而有效降低NOX排放。

2.2 脫硫改造

2.2.1 雙托盤技術

雙托盤脫硫系統是在原有單層托盤的基礎上新增一層合金托盤，從而起到脫硫增效的作用。雙托盤一般是用于原有單托盤吸收塔的升級改造，如果對沒有托盤的吸收塔改造雙托盤，則噴淋層甚至整個輔機系統可能都要重新設計，成本大幅提高。

2.2.2 脫硫除塵一體化技術

脫硫除塵一體化裝置是旋匯耦合裝置、高效節能噴淋裝置、管束式除塵裝置三套系統優化結合的一體化設備，應用于濕法脫硫塔二氧化硫去除。該技術可在一個吸收塔內同時實現脫硫效率99%以上，除塵效率90%以上，滿足二氧化硫排放35mg/Nm3、煙塵5mg/Nm3的超凈排放要求。

2.3 除塵技術

2.3.1 電袋復合除塵

電袋復合式除塵器是結合靜電除塵和布袋除塵的特點，通過前級電場的預收塵、荷電作用和后級濾袋區過濾除塵的一種高效除塵器，它充分發揮電除塵器和布袋除塵器各自的除塵優勢，以及兩者相結合產生新的性能優點，彌補了電除塵器和布袋除塵器的除塵缺點。該復合型除塵器具有效率高，穩定的優點，目前在國內火力發電機組尤其是中小型機組應用較多。

2.3.2 濕式電除塵

濕式電除塵器和與干式電除塵器的收塵原理相同，都是靠高壓電暈放電使得粉塵荷電，荷電后的粉塵在電場力的作用下到達集塵板/管。干式電收塵器主要處理含水很低的干氣體，濕式電除塵器主要處理含水較高乃至飽和的濕氣體。濕式電除塵器是一種用來處理含微量粉塵和微顆粒的新除塵設備，主要用來除去含濕氣體中的塵、酸霧、水滴、氣溶膠、臭味、PM2.5等有害物質。

3 阜新地區電廠超低排放環保改造措施及環境效益

以阜新某電廠超低排放改造為例，2016年，該電廠對廠內2350MW機組進一步實施超低排放環保提標改造，工程主要采用增加濕法脫硫噴淋層、增加高效除霧器、增加SCR催化劑層的方案，使2350MW機組鍋爐達到超低排放標準，設計排放濃度氮氧化物小于45mg/Nm3、二氧化硫小于35mg/Nm3、煙塵小于10mg/Nm3。

3.1 阜新某電廠超低排放環保改造方案

3.1.1 脫硝改造

增加一層催化劑層，在原有的兩層催化劑基礎上增加一層催化劑，使三層催化劑全部發揮脫硝作用。

3.1.2 脫硫改造

將現有的吸收塔加高，漿液液面高度由12.5m提高到17m，保持反應區高度不變，同時增加一層噴淋層，將原有三層噴淋層噴嘴改為雙向噴嘴，增加合金脫硫增效托盤，增加高效除霧器，更換兩臺流量為8000m3/h的漿液循環泵，更換2臺流量為9000m3/h的氧化風機。

3.1.3 除塵改造

現有電袋復合除塵器不需要改造。利用脫硫系統的噴淋及高效除霧器進一步減少煙塵排放。該電廠在脫硫塔頂部（原除霧器位置）設置高效除霧器，可使出口煙塵含量小于10mg/Nm3。高效除霧器原理簡述如下：該裝置利用凝聚、捕悉和湮滅的原理，在煙氣高速湍流、劇烈混合、旋轉運動的過程中，將煙氣中攜帶的霧滴和粉塵顆粒脫除。凝聚是指煙氣中夾雜的細小的液體顆粒相互之間碰撞而凝聚成較大的顆粒后沉降下來；捕悉是指細小的液體顆粒跟隨氣體與湍流器中的持液層充分接觸后，被液體捕悉實現分離；湮滅是指細小的液體顆粒與被拋灑至湍流器的表面時，形成附著液膜從而在煙氣中脫離出來；這三種運動過程同時將夾雜在液滴其中的塵除去。為保證除塵效果，裝置內設置了二層導流葉片，強化了湍流效果，延長了氣體停留時間，提高了除塵器對塵顆粒的分離效果。

3.2 改造后的環境效益

改造后主要大氣污染物為PM10、SO2和NOX，根據《環境影響評價技術導則—大氣環境》（HJ2.2-2008）中估算模式進行環境影響預測。項目改造后，設計排放濃度氮氧化物小于45mg/Nm3、二氧化硫小于35mg/Nm3、煙塵小于10mg/Nm3。整體除塵效率由99.95%增加到99.98%以上，脫硫效率由95%增加到98.8%以上，SCR脫硝效率由60%增加到89%以上。

改造工程建成后，PM10、SO2、NO2最大小時地面濃度大幅度削減，其中PM10削減幅度為55.0%；SO2削減幅度為68.5%；NO2削減幅度為69.6%；由此可見，改造工程的實施導致的污染物最大落地濃度大幅度下降，項目的建設改善了阜新市部分地區環境空氣質量，具有顯著的環境效益。

4 小結

燃煤電廠實施超低排放主要是針對脫硝、脫硫、除塵措施進行改造，使排放的氮氧化物、二氧化硫、煙塵濃度降低。改造后可以減少環境空氣中PM10、SO2、NO2的排放，PM10、SO2、NO2最大小時地面濃度大幅度削減，項目的建設改善了當地的環境空氣質量，環境正效益顯著。

〔1〕趙金龍，胡達清，單新宇，劉海蛟.燃煤電廠超低排放技術綜述.電力與能源，2015（5）：701-707.

〔2〕馬良，陳超.常規燃煤電廠超低排放技術路線分析.山西建筑，2014（10）218-219.

〔3〕史文崢，楊萌萌，張緒輝，李水清，姚強.燃煤電廠超低排放技術路線與協同脫除.中國電機工程學報，2016（16）4307-4316.