燃煤锅炉烟气超低排放技术与环境效益分析

燃煤锅炉烟气超低排放技术与环境效益分析

朱学明

朱学明

身份证：6321221994****6858青海发投碱业有限公司817099

摘要：随着我国经济的快速发展，社会在不断的进步，为保护和改善环境，本项目在燃煤链条炉上进行了烟气污染物控制改造工程。该项目采用了SNCR脱硝技术和活性分子氧化脱硝技术结合的脱硝方法，在原有湿法脱硫基础上进行增效改造以及湿式电除尘技术。通过整套污染物控制系统的耦合作用，使得NOx、SO2、粉尘等污染物的排放量满足超低排放标准。

关键词：燃煤锅炉烟气；超低排放；技术经济；环境效益

引言

本文针对为实现超低排放对当前烟气脱硝、除尘、脱硫技术以及协同处理技术进行了分析，针对升级改造和新建项目提出了相应的解决措施，对目前较为成熟、经典的超低排放技术路线进行了简要分析，为顺利实施超低排放技术改造项目提供合理建议化和对策。

1．超低排放的技术经济分析

1.1优质煤是实现超低排放的有利条件

根据国内部分实现烟尘超低排放或超超低排放的煤电机组控制技术可以看出，实现烟尘的超超低5mg/m3的排放，湿式ESP是必不可少的配置。湿法脱硫（包括石灰石—石膏湿法脱硫、海水脱硫等）前可以采用电除尘器、袋式除尘器、电袋复合除尘器，如果单独采用电除尘器，一般需配套采用电除尘器新技术，主要有变频电源高压技术、电源高压高频恒流技术、电源高压直流恒流技术等。

1.2氮氧化物NOx控制技术是烟气联合脱硝SNCR和SCR技术

脱硝SCR的技术是利用NH3和催化剂在320～400℃时NOx还原为N2。NOx和NH3反应，不与O2反应，即为选择性催化还原脱硝技术。SCR的化学反应是在烟气中加入液氨、氨水和尿素，特定温度条件，液氨、氨水和尿素与烟气中的NOx反应，生成无害的氮气和水。在没有催化剂的情况下，脱硝化学反应只在850～1100℃进行。应用SCR催化剂技术，可使反应活化能降低，反应可在较低的温度320～1400℃下进行，相当于锅炉省煤器与空气预热器之间的烟气温度。

1.3脱硫技术

烟气脱硫技术一般按脱硫产物的干湿形态可分为湿法、半干法和干法烟气脱硫工艺，湿法脱硫技术约占85%左右，国内外大型电厂，90%以上采用石灰石-石膏法工艺，主要是其效率高，吸收剂价格便宜，但其工艺流程较长，投资大，吸收剂系统较负责，副产品石膏利用率不高。氨法脱硫实现了真正的循环经济，硫铵化肥市场较好，在小型锅炉上占有一定的市场。湿法脱硫技术路线可以分为：单塔双循环技术、双托盘技术、U形塔（液柱+喷淋双塔）技术、双塔塔技术等不同流派。比较先进的为单塔双循环技术，对于新建项目来说选择单塔双循环技术占地小，投资省，系统阻力小。为实现超低排放需要，关键点在于提高脱硫效率，降低氨逃逸、石膏雨（硫铵雨）、酸雾等。

2．烟气超低排放环保一次性投资增加30%

2.1新建燃煤机组

在煤质适宜情况下，同步实施超低排放，与执行特别排放限值相比，即烟尘排放浓度从20mg/m3下降至10mg/m3、二氧化硫从50mg/m3下降至35mg/m3、氮氧化物从100mg/m3下降至50mg/m3，烟气中排放的大气污染物减少30%～50%，统一减少44.1%，一次性环境改造成本与生产成本增加普遍在30%上下。假设锅炉排烟要实现5mg/m3超低排放标准，应在湿法脱硫装置增加湿式ESP，环境改造成本与生产成本增多10%以内。

2.2除尘改造

石灰石石膏法脱硫后的烟气中，含水量较高且含尘中含有一定量的石膏，改造前排放烟气中的含尘量20～30mg/Nm3。采用湿式电除尘器可以对酸雾、有毒重金属以及PM10，尤其是PM2.5微细粉尘有良好的脱除效果。其性能稳定可靠、效率高，可有效收集微细颗粒物（PM2.5粉尘、SO3酸雾、气溶胶）、重金属（Hg、As、Se、Pb、Cr）、有机污染物（多环芳烃、二噁英）等，烟尘排放可达5mg/Nm3以下，实现超低排放，彻底解决烟囱排放问题。湿式电除尘捕集粉尘是在金属放电线在直流高电压的作用下，将其周围气体电离，使粉尘或雾滴粒子表面荷电，荷电粒子在电场力的作用下向集尘极运动，并沉积在集尘极上，捕集下来的水或冲洗水流从集尘极顶端流下，将集尘极板上的颗粒带走。与干式电除尘器区别在于清灰方式的不同，湿式电除尘器采用液体冲刷集尘极表面来进行清灰处理。本项目的湿式电除尘器采用立式、蜂窝管式。在脱硫塔顶安装湿式电除尘器需要采用钢架承受荷载。考虑到现场原脱硫塔附近设备密集，钢结构无法生根，因此在脱硫塔旁的空地上建立湿式除尘器系统。烟气由脱硫顶部出口引出，采用上进下出的方式从除尘器顶部进入湿式电除尘器，通过进口导流装置实现气流的均布。然后通过放电的蜂窝管阳极板收尘系统，去除细微颗粒与雾滴，净化后烟气经湿式电除尘器底部出口进入烟囱排放。除尘器所收集的悬浮液体及冲洗水，与脱硫废水一起进入脱硫废水处理系统，净化处理后回收利用。

2.3超低排放技术路线

2.3.1超低排放工艺路线一

锅炉→脱硝（LNB+SCR）→烟气冷却器（FGC）→干式除尘（DESP）→烟气湿法脱硫（FGD）→湿式电除尘（WESP）→烟囱。该技术路线是为满足烟尘排放浓度不高于5mg/m3，在脱硫塔FGD后面加装WESP作为二级除尘设备，目前主要用于石灰石-石膏法脱硫塔后面，在氨法脱硫用加湿电的成熟经验还不足。WESP能够高效控制烟尘和去除石膏颗粒、SO3酸雾等污染物的排放，适合脱硫除尘老系统的升级改造或者对指标控制特别严格的地区。日本上世纪90年代初采用的主要经典技术路线于此相似，不同处在DESP和WESP后加装了烟气换热器GGH。因国内对排烟温度没有限制，鉴于GGH投资、维护大，大部分取消了GGH设置。该技术路线采用WESP，WESP阳极和阴极线、喷嘴等接触烟气的部件采用耐腐蚀不锈钢、玻璃钢材料，成本较高。同时运行中除消耗的电量外，还增加了循环水消耗、NaOH溶液消耗，因此湿电除尘器的总运行成本较高，且维护量增加。

2.3.2超低排放工艺路线二

氧化脱硝（SCR）→空气预热器（AH）→干式除尘（DESP）→烟气湿法脱硫除尘协同处理→烟气再热（FGR，可选择安装）→烟囱。为降低电厂环保设备的运行和投资费用，高效烟气脱硫除尘协同处理技术成为了重要的研究方向。该工艺技术路线是采用低低温电除尘，电除尘前安装了GGH，烟气温度从120-140⑤左右降低到烟气酸露点以下（约90⑤）实现低低温电除尘，有效控制尘和SO3含量，减轻后端处理难度。保证进入脱硫塔入口的尘含量低于20mg/Nm3，当然在国内除尘有采用干式除尘，保证进入脱硫塔入口的尘含量低于30mg/Nm3，脱硫与除尘主要在脱硫塔内实现。该技术路线避免了WESP带来的高投资、高能耗、高维护量。

3．烟气超、低、排，污染减排工艺节能措施

（1）SO2吸收系统采用目前世界上最成熟和可靠的湿法脱硫工艺技术，具有液气比低，石灰石耗量低，吸收效率高等特点。吸收塔的设计结构简单，塔内压损较低，因而电耗得到了有效的降低。（2）喷嘴采用先进的螺旋喷嘴，大大降低了浆液循环泵的扬程，从而降低了电耗。（3）独特的吸收塔氧化空气管设计使塔内的反应能充分地进行，使得风机的流量和压头都相对较低。（4）对烟道、管道等重要的设备等进行保温，降低热量的损失。（5）在机泵的选用上选用高效机泵和高效节能电机，提高设备效率。（6）采用先进的自动控制系统，使得各系统在优化条件下操作，提高用能水平。

4.结语

随着我国经济社会的迅速发展，面临的环境压力持续加大，污染减排任务越来越重。通过对燃煤锅炉烟气超低排放技术经济与环境效益分析结合实际分析，提出了污染减排管理的措施及办法。严格执行环境影响评价和“三同时”制度，加大排污减排执法监管力度。

参考文献：

[1]GB13223-2011，火电厂大气污染物排放标准[S].

[2]中国煤电迈进“超低排放时代”新华网［引用日期2018-4-12］.

[3]《燃煤电厂烟气超低排放技术》第七章、第九章［中国环境保护产业协会电除尘委员会著］.

[4]黄三明.电除尘技术的发展与展望[J].环境保护，2005，（7）：59-63.