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烟气脱硫、除尘脱汞、超低排放技术路线分析
2018-12-25      1396
        考虑到我国的环境状况,国家对煤电企业的环境监管日益严格,燃煤电厂在选择超低排放技术路线时,应选择技术上具有一定节能效果的技术。烟气污染物超低排放技术路线选择时应遵循“因煤制宜,因炉制宜,因地制宜,统筹协同,兼顾发展”的基本原则。
        因煤制宜,不仅要考虑设计煤种、校核煤种,更要考虑随着市场变化,电厂可能燃烧的煤种与煤质波动,要确保在燃用不利煤质条件下,污染物能够实现超低排放。例如,对于煤质较为稳定、灰份较低、易于荷电、灰硫比较大的烟气条件,选择低低温电除尘器+排干渣过滤器协同除尘作为颗粒物超低排放的技术路线,不失为是一种经济合理的选择。
       对于煤质波动大、灰份较高、荷电性能差、灰硫比较小的烟气条件,则应优先选择反冲洗过滤器系统或袋式过滤设备进行除尘,后面是否加装湿式电除尘器,则取决于除尘器的出口浓度以及后面采用的脱硫工艺的协同除尘效果,湿式电除尘器是应对不利因素的较佳选择。 
        二氧化硫超低排放技术路线
        1.1 超低排放需要的脱硫效率
        不同脱硫入口浓度满足超低排放要求时,需要不同的脱硫效率,为实现稳定超低排放,脱硫塔出口SO2浓度按30mg/m3控制,则可以算出,入口浓度1000mg/m3时,脱硫效率需不低于97%;入口浓度2000mg/m3时,脱硫效率需不低于98.5%;入口浓度3000mg/m3时,脱硫效率需不低于99%;入口浓度6000mg/m3时,脱硫效率需不低于99.5%;入口浓度10000mg/m3时,脱硫效率不低于99.7%。
        脱硫塔入口浓度范围是超低排放应严格控制的条件,新建机组技术选择相对简单,而现役机组的应用技术、装备条件、场地等对技术选择影响很大。
        1.2 超低排放脱硫技术路线的选择
对于滨海电厂且海水扩散条件较好,符合近岸海域环境功能区划要求时,对于入口SO2浓度低于2000mg/m3的电厂,可以选择好的海水处理过滤系统技术。
        氮氧化物超低排放技术路线
        锅炉低氮燃烧技术是控制氮氧化物的首选技术,在保证锅炉效率和安全的前提下应尽可能降低锅炉出口氮氧化物的浓度。
        对于煤粉锅炉,应通过燃烧器改造和炉膛燃烧条件的优化,确保锅炉出口氮氧化物浓度小于550mg/m3。炉后采用SCR烟气脱硝,通过选择催化剂过滤设备、精准喷氨、流场均布等措施保证脱硝设施稳定高效运行,实现氮氧化物超低排放。
        对于循环流化床锅炉,应通过燃烧调整,确保氮氧化物生成浓度小于200mg/m3。通过加装SNCR脱硝装置,实现氮氧化物超低排放;如不能满足超低排放要求,可在炉后增加SCR,采用一层催化剂。
        对于燃用无烟煤的W型火焰锅炉,也应在保证锅炉效率和安全的前提下尽可能降低锅炉出口氮氧化物的浓度。但目前尚难以做到较低,仅靠炉后的SCR较难稳定满足氮氧化物的超低排放要求,国内外尚无成功案例,需要进一步研究。 
        典型的烟气污染物超低排放技术路线
        烟气污染物超低排放涉及到烟气中颗粒物的超低排放、二氧化硫的超低排放以及氮氧化物的超低排放,每种污染物的超低排放都可以有多种技术选择,同时还需考虑不同污染物治理设施之间的协同作用,因此会组合出很多的技术路线,适用于不同燃煤电厂的具体条件。颗粒物的超低排放技术不仅涉及到一次除尘,而且涉及到二次除尘(深度除尘),比较而言,技术路线选择较多,这里仅以颗粒物超低排放为例,介绍近几年发展起来的得到较多应用的典型技术路线。 
        1.1 以湿式电除尘器做为二次除尘的超低排放技术路线
湿式电除尘器作为燃煤电厂污染物控制的精处理技术设备,一般与干式电除尘器和湿法脱硫系统配合使用,也可以与低低温电除尘、多功能自清洗过滤器、袋式过滤器等合并使用,可应用于新建工程和改造工程。对PM2.5粉尘、SO3酸雾、气溶胶等多污染物协同治理,实现燃煤电厂超低排放。 
        1.2以湿法脱硫协同除尘做为二次除尘的超低排放技术路线
石灰石-石膏湿法脱硫系统运行过程中,会脱除烟气中部分烟尘,同时烟气中也会出现部分次生物,如脱硫过程中形成的石膏颗粒、未反应的碳酸钙颗粒等。湿法脱硫系统的净除尘效果取决于气液接触时间、液气比、除雾器效果、流场均匀性、脱硫系统入口烟气含尘浓度、有无额外的除尘过滤装置等许多因素。
        对于实现二氧化硫超低排放的复合脱硫塔,采用了旋汇耦合、双托盘、增强型的喷淋系统以及管束式除尘除雾器和其他类型的高效除尘除雾器等方法,协同除尘效率一般大于70%,可以做为二次除尘的技术路线。2015年以后越来越多的超低排放工程选择该技术路线,以减少投资及运行费用,减少占地。
        当要求颗粒物排放限值为5mg/m3时,湿法脱硫入口颗粒物浓度宜小于20mg/m3。当要求颗粒物排放限值为10mg/m3时,湿法脱硫入口颗粒物浓度宜小于30mg/m3。
        1.3以超净电袋复合除尘为基础不依赖二次除尘的超低排放技术路线 
        该技术路线适用于各种灰份的煤质,且占地较少,电袋复合除尘器的出口烟尘浓度基本不受煤质与机组负荷变动的影响。2015年以后在燃煤电厂超低排放工程中,该技术路线的应用明显增多。
        燃煤电厂现有的除尘、脱硫和脱硝等环保设施对汞的脱除效果明显,基本都可以达标。对于个别燃烧高汞煤,汞排放超标的电厂,可以采用单项脱汞技术。