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技术丨烟气脱硫脱硝除尘脱汞超低排放技术路线选择与分析

北极星大气网  来源:循环流化床发电    2018/9/18 16:10:31  我要投稿  

北极星大气网讯: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,应选择技术上成熟可靠、经济上合理可行、运行上长期稳定、易于维护管理、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+复合塔脱硫系统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,则应优先选择电袋复合除尘器或袋式除尘器进行除尘,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最佳选择。

因炉制宜,主要是考虑不同炉型对飞灰成份与性质的影响。如循环流化床锅炉,适用于劣质燃料的燃烧,通常灰份含量高,颗粒粒径较煤粉炉大,排烟温度也普遍较高,可根据实际燃烧煤质情况选择除尘方式。

对于燃烧热值较高煤炭的循环流化床,可选用余热利用的低低温电除尘器,对于燃烧煤矸石等劣质燃料的循环流化床锅炉宜采用电袋复合除尘器或袋式除尘器。燃用无烟煤或低挥发份煤的W型火焰锅炉或者煤粉炉,则要关注飞灰中的含炭量,炭的存在影响电除尘器的除尘效率。

因地制宜,既要考虑改造机组的场地条件,也要考虑机组所处的海拔高程。如采用双塔双pH值脱硫工艺、加装湿式电除尘器、增加电除尘器的电场数等一般都需要场地或空间条件。对于高海拔的燃煤电厂,还应考虑相应高程的空气影响烟气条件,从而影响电除尘器的性能。

统筹协同,烟气超低排放是一项系统工程,各设施之间相互影响,在设计、施工、运行过程中,要统筹考虑各设施之间的协同作用,全流程优化,实现控制效果好、运行能耗低、成本最经济的最佳状态。

兼顾发展,就是不仅要满足现在的排放要求,还应考虑排放要求的发展以及技术、市场的发展变化。如目前我国燃煤电厂排放要求中,对烟气中的三氧化硫排放没有要求,对汞及其化合物的排放要求还比较宽松,技术路线选择时就应考虑下一步排放限值的发展。此外,污染防治技术也在不断发展,需要考虑技术进步及其改造的可能性。煤炭市场、电力市场等均处于不断变化之中,煤质稳定性有无保障,电力负荷的变化与煤电深度调峰对烟气成份的影响等等,在选择技术路线时可能都需要考虑。

总之,燃煤电厂烟气污染物超低排放技术路线的选择既要考虑一次性投资,也要考虑长期的运行费用;既要考虑投入,也要考虑节能减排的产出效益;既要考虑技术的先进性,也要考虑其运行可靠性;既要考虑超低排放的长期稳定性,也要考虑故障时运行维护的方便性;既要立足现在,也要兼顾长远。

颗粒物超低排放技术路线

燃煤电厂要想实现颗粒物超低排放,至少面临二方面技术的选择。

一是烟气脱硝后烟气中烟尘的去除,可以称之为一次除尘技术,主流技术包括电除尘技术、电袋复合除尘技术和袋式除尘技术,电除尘技术通过采用高效电源供电、先进的清灰方式以及低低温电除尘技术等有机组合,可以实现除尘效率不低于99.85%,电袋复合除尘器及袋式除尘器可以实现除尘效率不低于99.9%。

二是烟气脱硫过程中对颗粒物的协同脱除或是脱硫后对烟气中颗粒物的脱除,可以称之为二次除尘或深度除尘,对于复合塔工艺的石灰石-石膏湿法脱硫,采用高效的除雾器或在湿法脱硫塔内增加湿法除尘装置,协同除尘效率一般大于70%,湿法脱硫后加装湿式电除尘器,颗粒物去除效果一般均在70%以上,且除尘效果较为稳定;对于干法、半干法脱硫,脱硫后烟气中颗粒物浓度较高,均是采用袋式除尘器或电袋复合除尘器,如不能实现颗粒物超低排放要求,也需加装湿式电除尘器。

具体工程实际选择时需要结合工程实际情况,具体分析,考虑到各种技术的原理、特点及适用性、影响因素、能耗、经济性、成熟度等因素,综合考虑给出燃煤电厂颗粒物超低排放技术路线,见表19。

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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,可以选择先进的海水脱硫技术。

对于缺水地区,吸收剂质量有保证,入口SO2浓度低于1500mg/m3的300MW级以下的燃煤机组,可以选择烟气循环流化床脱硫技术;结合循环流化床锅炉的炉内脱硫效率,可以应用于300MW级以下的中等含硫煤的循环流化床机组。

对于氨水或液氨来源稳定,运输距离短,且电厂附近环境不敏感,300MW级以下的燃煤机组,可以选择氨法脱硫。

其他情况下主要采用石灰石-石膏湿法脱硫,对于脱硫效率要求在97%以下时,可以选择传统空塔喷淋提效技术;对于脱硫效率要求在98.5%以下时,可以选择复合塔脱硫技术中的双托盘塔、沸腾泡沫塔等;对于脱硫效率要求在99%以下时,可以选择旋汇耦合、双托盘塔等技术;对于脱硫效率要求在99.5%以下时,可以选择单塔双pH值、旋汇耦合技术;对于脱硫效率要求在99.7%以下时,可以选择双塔双pH值、旋汇耦合技术。

当然,脱硫效率较高的脱硫技术能满足脱硫效率较低的要求,技术选择时应同时考虑经济性、可靠性。详见表20。

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