火电厂超低排放技术路线关键技术与工程应用

2CFB锅炉超低排放技术路线

2.１SO2超低排放技术路线

CFB锅炉可以通过炉内加石灰石来进行脱硫，但对于达到SO2小于35mg/m3的超低排放要求，本研究推荐采用“炉内脱硫+尾部湿法FGD”的技术，而不采用许多研究者推荐的干法或半干法技术。只有在特殊条件下，如严重缺水或寿命短的老机组、采用半干法脱硫又能满足当地环保要求的，才考虑选用半干法FGD技术。

2.2NOx超低排放技术路线

对于CFB锅炉NOx的超低排放，单纯的SNCR有时还难以满足要求，例如当原始NOx的排放浓度为200mg/m3时，要到达50mg/m3要求，至少需要75%的脱硝效率，SNCR不一定能保证，这时可以采用“SNCR+SCR”混合法，即将SNCR工艺的还原剂氨(或尿素)喷到旋风分离器入口，逃逸的氨可在SCR催化剂反应，进一步脱除NOx。它是把SNCR工艺的低费用特点同SCR工艺的高脱硝率进行有效结合的一种扬长避短的混合工艺，特别适合现有CFB锅炉脱硝的分步实施，即先安装SNCR工艺，当环保要求越来越严格后，再安装SCR装置。对于新建大型CFB锅炉，建议将SNCR作为常规配置，而至少要在尾部预留“1+1”SCR催化剂的空间;当SNCR满足不了环保要求时，再安装1层SCR装置;当催化剂的活性降低或者要求更高的脱硝效率时，布置第2层催化剂。

2.3粉尘超低排放技术路线

同煤粉炉一样，采用常规的电除尘器技术以及电除尘新技术，包括低低温电除尘技术、新型高压电源和控制技术、移动电极电除尘技术、机电多复式双区电除尘技术、烟气调质技术、粉尘凝聚技术等，除尘器出口烟尘排放或许能达到20mg/m3重点地区的环保要求;而即使采用电袋复合除尘或纯袋式除尘器，烟尘排放还是难以达到5mg/m3的超低排放要求，此时必需采用WESP技术。因此对CFB锅炉，采用干式除尘器先将湿法吸收塔入口烟尘控制在30mg/m3以下，且吸收塔设计要求不增加烟尘含量即可，最后只需通过1个电场的WESP，使烟尘排放浓度达到5mg/m3以内的超低排放要求。对于新建CFB锅炉，即使暂不上WESP，尾部烟道上也一定要预留WESP装置的空间。本研究提出的CFB锅炉超低排放技术路线如图2所示，即采用“SNCR+SCR脱硝技术+尾部湿法FGD技术+WESP技术”，这是必然趋势。

3超低排放改造工程应用

3.１300MW煤粉锅炉超低排放应用效果

锅炉型式为:亚临界参数、自然循环、四角切向燃烧方式、一次中间再热、单炉膛平衡通风、固态排渣、采用露天布置、全钢构架的П型汽包炉，三分仓回转式空预器。

该电厂于2014年初启动1号机组“超洁净排放”改造工作，3—7月实施了机组“超洁净排放”改造工程，2014年7月21日1号机组大修后投入运行。“超洁净排放”改造主要工作有脱硫增容改造、高频电源改造、WESP改造、脱硝空预器改造、脱硝流场及喷氨优化、脱硝催化剂单元加装、钛复合板烟囱改造、排放连续监测系统(continuousEmissionmonitoringsystem，CEMS)改造等工作，同时进行了原有环保设施的大修，确保1号机组大修启机后实现烟气污染物的超洁净排放。图3为某电厂300MW机组超低排放技术流程总览。

2014年8月26日至9月4日，对“近零排放”示范工程1号机组进行了性能试验，改造后SCR系统的脱硝效率可通过喷氨调节到90%以上，NOx排放浓度在50mg/m3以下;FGD系统脱硫效率可达99%以上，烟囱SO2排放浓度在35mg/m3以下;WESP的主要性能指标(包括粉尘脱除率、PM2.5脱除率等)均满足设计要求，烟囱粉尘排放浓度3.12mg/m3小于5mg/m3;各项污染物排放浓度均满足超低排放的要求，完全达到了工程预期目的。

3.2600MW煤粉锅炉超低排放应用效果

某电厂3、4号机组工程2×600MW超临界锅炉是在引进ALSTOM美国公司超临界锅炉技术的基础上，上海锅炉厂有限公司结合自身技术生产的超临界锅炉，型号SG-1913/25.4。该锅炉为超临界参数变压运行螺旋管圈直流炉，单炉膛、一次中间再热、四角切圆燃烧方式、平衡通风、全钢架悬吊结构Π型露天布置、固态排渣。

超低排放改造内容包括省煤器分级、脱硝催化剂加层、干式电除尘加固、引风机增压风机合并、脱硫系统扩容和新增WESP。图4为某电厂600MW机组超低排放技术流程，改造主要内容有省煤器分级、脱硝系统加装催化剂提升效率和加装WESP等项目。对于脱硝系统，设计脱硝效率不小于87%，NOx排放浓度小于50mg/m3;对于脱硫系统(扩容)，设计脱硫效率不小于98.7%，SO2排放浓度小于35mg/m3;对于除尘系统，设计除尘效率不小于70%，粉尘排放浓度小于5mg/m3。

改造后性能试验结果:脱硝系统分别在260MW、300MW、450MW和600MW共4个负荷工况下进行性能测试，测得脱硝效率88.0%～90.1%，NOx排放浓度34～38mg/m3;脱硫系统性能测试测得脱硫率98.8%，SO2排放浓度10～30mg/m3〔标准状态，干基，φ(O2)=6%〕;WESP粉尘性能测得粉尘脱除率(含石膏)82.5%，PM2.5脱除率80.4%，PM10脱除率74.2%，汞脱除率58.1%，烟囱粉尘排放浓度2～4mg/m3。测试结果表明，NOx、SO2、粉尘排放浓度都达到“50355”超低排放要求。

3.31050MW煤粉锅炉超低排放应用效果

广东某电厂2×1050MW机组锅炉型号为HG-3100/28.25-YM4型，由哈尔滨锅炉厂有限责任公司制造。锅炉为超超临界变压运行直流锅炉，采用П型布置、单炉膛、一次中间再热、低NOx主燃烧器和高位燃尽风分级燃烧技术、反向双切圆燃烧方式，炉膛为内螺纹管垂直上升膜式水冷壁，大气扩容式启动系统;调温方式除煤/水比外，还采用烟气分配挡板、燃烧器摆动、喷水等方式。锅炉采用平衡通风、露天布置、固态排渣、全钢构架、全悬吊结构。每台锅炉配备6台中速磨冷一次风机正压直吹式制粉系统，燃用设计煤种时，5台运行，1台备用。另外，每台锅炉同步配备SCR脱硝系统及低温省煤器系统。

电厂为了满足超低排放的标准，在新建时同步安装的环保设施，具体的技术路线如下:

a)SO2脱除系统:采用单回路喷淋塔设计、一炉一塔布置，无烟气旁路、无GGH;

b)氮氧化物脱除系统:脱硝空预器进行了防止硫酸氢铵堵塞的技术措施、脱硝流场及喷氨优化、脱硝催化剂单元加装，在脱硝系统进行了热工优化控制优化技术改造;

c)粉尘脱硝系统:为了达到5mg/m3的排放要求，在FGD之后安装了WESP系统。

4结论

本文针对火电厂超低排放技术路线选择进行了系统研究，锅炉炉型包括传统煤粉锅炉和CFB锅炉，锅炉容量为300MW到1050MW锅炉等，主要研究了不同类型锅炉(煤粉炉和CFB锅炉)进行超低排放改造时，技术路线选择的依据以及现场改造需要解决的关键技术难题，为火电厂进行超低排放改造提供一种指导，主要结论如下:

a)SO2超低排放技术改造的关键技术:对于不同含硫量煤种的SO2排放达到超低排放要求时推荐采用的FGD技术，能够显著降低超低排放脱硫改造成本。

b)氮氧化物超低排放技术改造的关键技术:炉内采用先进的低氮燃烧器改造技术，有效控制炉内NOx的生成;在锅炉高、低负荷时，优化燃烧器配风方式，保证燃烧器区域处于较低的过量空气系数，有效控制低负荷时NOx的排放;通过大量燃烧调整试验，包括变氧量、变配风(SOFA、CCOFA)方式、变磨煤机组合等方式，在保证锅炉效率和运行安全的前提下，尽量降低炉膛出口NOx的浓度。满足超低排放下氮氧化物稳定达标排放要求，需要对脱硝热工自动控制进行优化改进，对于锅炉低负荷时，脱硝系统入口烟气温度达不到喷氨温度要求的实际情况，可以采用省煤器分级改造、高温烟气旁路、提高锅炉给水温度、旁路部分省煤器给水等技术手段。

c)粉尘超低排放技术改造的关键技术:地方政府要求烟尘排放小于5mg/m3，通过除尘设备及湿法脱硫设备改造难度大或费用很高、烟尘排放达不到标准要求时，需要采用WESP。通过技术经济性比较，采用WESP有较好经济性。若要求粉尘浓度达到10mg/m3以下，可以采用FGD协同除尘技术，不用采用WESP技术;若要求粉尘浓度达到5mg/m3以下，需要采用WESP技术。