【发电技术】超低排放改造对环境质量的影响

北极星大气网讯:2015年12月2日召开的国务院常务会议决定，在2020年前，对燃煤机组全面实施超低排放和节能改造，使所有现役电厂每千瓦时平均煤耗低于310克、新建电厂平均煤耗低于300克，对落后产能和不符合相关强制性标准要求的坚决淘汰关停，东、中部地区要提前至2017年和2018年达标。对超低排放和节能改造要加大政策激励，改造投入以企业为主。

超低排放的概念

对于超低排放，目前国内比较普遍的概念是指，燃煤电厂的污染物排放标准基本达到GB13223—2011标准中燃气轮机组排放限值(即在基准氧含量6%条件下，烟尘、二氧化硫、氮氧化物排放浓度分别不高于10、35、50mg/m3)，但在该标准中，天然气燃机与燃煤锅炉排放限值所对应的烟气氧含量分别为15%、6%，如果折算到相同氧含量条件时，天然气燃机排放限值实际上是燃煤机组限值的2.5倍，由此可见，完成超低排放改造后，燃煤机组的排放标准比燃气机组的还低。

改造技术路线

脱硝技术路线

目前被燃煤电厂广泛采用的脱硝技术主要为“低氮燃烧器+选择性催化还原法”，低氮燃烧技术主要是通过调整二次风和燃尽风的配比，增加燃尽风的比例，大幅减少燃尽风区域产生的NOX，目前最新的低氮燃烧技术可将锅炉出口烟气中的氮氧化物浓度控制在200mg/m3左右，烟气进入脱硝反应器后烟气中的氮氧化物和氨气进一步反应，将烟气中的氮氧化物浓度降低至100mg/m3以下。

要达到超低排放标准，主要通过两条途径来实现，一种是增加脱硝反应器中催化剂面积，增加喷氨量提高脱硝效率来降低氮氧化物的排放浓度;另一种是对锅炉的燃烧器进行低氮燃烧改造(对燃烧器已改造过的锅炉只能采取前一种)。目前在各大电厂超低排放改造中基本将两种途径结合起来进行实施，先对燃烧器进行低氮改造,尔后再适当增加脱硝催化剂面积，尤其在对四角切圆燃烧方式的锅炉被广泛采用。对于对冲布置的旋流燃烧器的锅炉，一般多采用只增加脱硝催化剂的面积，增加喷氨量实现降低氮氧化物的浓度。

脱硫技术路线

现役燃煤机组在2014年7月1日开始执行《火电厂大气污染物排放标准》(GB13223—2011)标准中的二氧化硫达标改造中，一般通过增加吸收塔的高度、增加吸收塔石灰石浆液的喷淋层等工艺来实现。在进行超低排放改造中，脱硫系统主要采用以下几种方法：

一是脱硫除尘一体化技术。单塔一体化脱硫除尘深度净化技术可在一个吸收塔内同时实现脱硫效率99%以上，除尘效率90%以上，满足二氧化硫排放35mg/m3、烟尘5mg/m3的超净排放要求。脱硫除尘一体化装置是旋汇耦合装置、高效节能喷淋装置、管束式除尘装置三套系统优化结合的一体化设备，应用于湿法脱硫塔二氧化硫去除。如图1所示。

二是单塔双分区高效脱硫除尘技术。使用一个吸收塔，浆液采用双分区浆液池设计，将浆液池分隔成上下两层(上层低PH值区和下层高PH值区)，上层主要负责氧化，下层主要负责吸收，同时通过安装提效环、喷淋层加层、多孔分布器等措施明显提高脱硫效果，并在原烟道处设置喷雾除尘系统可以有效提高除尘效果。

三是双托盘技术。双托盘脱硫系统在原有单层托盘的基础上新增一层合金托盘，双托盘比单托盘多了一层液膜，气液相交换更为充分，从而起到脱硫增效的作用。该技术在脱硫效率高于98%或煤种高含硫量时优势更为明显。

四是双塔双循环技术。双塔双循环技术其实是将辅助罐体升级为吸收塔，利用双循环技术，同时设置喷淋层和除雾器，使双循环的脱硫和除尘效果进一步增强。但是占地很大，不适合布置比较紧凑的电厂，且辅机增设较多，运营成本高。

除尘技术路线

现役燃煤机组为达到《火电厂大气污染物排放标准》(GB13223—2011)标准中烟尘的排放标准，对除尘器多采用高频电源改造、加装低低温省煤器、增加除尘器电场、末电场小分区供电等被广泛应用。在进行超低排放改造中，除尘系统主要采用以下几种方法：

一是湿式电除尘。湿式电除尘器收尘原理与干式电除尘器相同，其主要处理含水较高乃至饱和的湿气体。能有效去除烟气中的尘、酸雾、水滴、PM2.5等有害物质，除尘效率高，运行也较可靠。

二是电袋复合除尘。电袋复合式除尘器是有机结合了静电除尘和布袋除尘的特点，通过前级电场的预收尘、荷电作用和后级滤袋区过滤除尘的一种高效除尘器，具有效率高、稳定性强的优点。但是存在布袋寿命较短、维护费用高等缺点。

在近两年的超低排放改造中，往往是将以上几种技术路线组合后用于对现役机组的改造，主要有以下几种：

脱硫除尘一体化+脱硝催化剂加层+高频电源。单机投资5000万-1亿，同时运行维护成本低，停机工期最短可以控制在40天以内，属于近两年的新型技术，运行可靠性有待检验;

脱硫除尘一体化+脱硝催化剂加层+高频电源改造+MGGH。性能稳妥、投资和运维成本相对较低。单台机投资大约1-1.5亿，停机工期40天，同时能够解决“白烟”和烟囱腐蚀问题;

脱硫除尘一体化+脱硝催化剂加层+高频电源改造+湿电除尘。单台机投资约1-1.3亿，停机工期50天，终端除尘效果会更明显，但是无法消除“白烟”和解决烟囱腐蚀问题;

单塔双分区脱硫除尘技术+脱硝催化剂加层+高频电源改造+MGGH。投资与路线与(1)接近，停机工期50天，该技术既能达到超低排放要求，还能够消除“白烟”和解决烟囱腐蚀问题，但除尘效果相对较差。

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