原建軍，杜艷玲

（山西漳澤電力股份有限公司，山西 太原 030001）

山西燃煤電廠超低排放改造技術(shù)路線探討

原建軍，杜艷玲

（山西漳澤電力股份有限公司，山西 太原 030001）

針對(duì)山西省燃煤電廠煙氣污染治理設(shè)施運(yùn)行現(xiàn)狀、污染物排放情況及燃煤特點(diǎn)，探討性提出適合山西省現(xiàn)役燃煤電廠超低排放技術(shù)改造技術(shù)路線和方案，最終達(dá)到燃煤電廠煙氣超低排放標(biāo)準(zhǔn)要求，對(duì)300M W以上燃煤機(jī)組超低排放改造有一定借鑒意義。

燃煤電廠；煙氣超低排放；污染治理

為應(yīng)對(duì)日趨惡劣的大氣污染形勢(shì)，落實(shí)國(guó)家大氣污染防治行動(dòng)計(jì)劃和能源發(fā)展戰(zhàn)略行動(dòng)計(jì)劃，山西省政府先后出臺(tái)了《關(guān)于推進(jìn)全省燃煤發(fā)電機(jī)組超低排放的實(shí)施意見》 （晉政辦發(fā)〔2014〕62號(hào)）和《關(guān)于貫徹落實(shí)〈能源發(fā)展戰(zhàn)略行動(dòng)計(jì)劃（2014—2020年）〉 的實(shí)施意見》 （晉政辦發(fā)〔2015〕1號(hào)）(以下簡(jiǎn)稱《實(shí)施意見》)。按照《實(shí)施意見》要求，到2017年年底，山西省300MW以上燃煤機(jī)組煙氣主要污染物質(zhì)量排放濃度全部要達(dá)到燃?xì)馀欧艠?biāo)準(zhǔn)：即氮氧化物（NOx)質(zhì)量濃度≤50mg/m3；二氧化硫（SO2）質(zhì)量濃度≤35mg/m3；煙塵質(zhì)量濃度≤5mg/m3（低熱值燃煤發(fā)電機(jī)組煙塵質(zhì)量濃度≤10mg/m3）。同時(shí)為了推進(jìn)燃煤發(fā)電機(jī)組煙氣超低排放改造工作，激發(fā)各發(fā)電公司積極性，《實(shí)施意見》采取了一系列鼓勵(lì)和扶持政策，對(duì)于執(zhí)行超低排放改造機(jī)組給予電量、電價(jià)政策及資金等支持。因此，十三五期間，山西省300MW以上現(xiàn)役燃煤機(jī)組都將面臨超低排放技術(shù)改造。對(duì)現(xiàn)役電廠來說，機(jī)組煙氣超低排放改造時(shí)間緊、投入大、任務(wù)重，依據(jù)當(dāng)前成熟的除塵、脫硫、脫硝技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用，選擇正確技術(shù)路線是超低排放技術(shù)改造關(guān)鍵和首要條件。

1 山西燃煤電廠超低排放技術(shù)改造可行性分析

1.1 煤質(zhì)特點(diǎn)分析

山西燃煤電廠主要采用內(nèi)蒙、陜西及山西各大煤礦原煤作為主要?jiǎng)恿γ涸?，煤炭品種較多，作為電廠動(dòng)力煤品種主要有氣煤、肥煤、焦煤、無煙煤、貧煤、長(zhǎng)焰煤、弱粘結(jié)煤。晉北及大同煤炭動(dòng)力煤具有低硫、中灰、高發(fā)熱量、高揮發(fā)分、粘結(jié)性強(qiáng)特點(diǎn)，而晉南及晉東南電廠采用陜西及山西肥煤、氣煤、貧煤，具有高硫、中灰、低熱值特點(diǎn)。由于各電廠供煤煤源較多，煤種特性多變，要求超低排放改造對(duì)煤種適應(yīng)性較強(qiáng)。本文以山西某電力集團(tuán)現(xiàn)役燃煤電廠為例說明電廠煤質(zhì)特點(diǎn)（表1）。

從表1數(shù)據(jù)看出，各燃煤電廠所用煤質(zhì)熱值較低，平均發(fā)熱量為18 074 kJ/kg，灰分平均為36.46%，硫分平均為1.46%。與南方電廠相比，由于灰分、硫分偏高，超低排放改造投資相對(duì)較大，改造難度相對(duì)較大。

1.2 超低排放改造技術(shù)分析

目前燃煤機(jī)組超低排放技術(shù)路線一般采取多種污染物協(xié)同治理方式，對(duì)原環(huán)保設(shè)施進(jìn)行技術(shù)升級(jí)或者采取積木疊加方式增加新設(shè)施。2014年，五大發(fā)電集團(tuán)、浙能集團(tuán)相繼在東部發(fā)達(dá)地區(qū)部署實(shí)施“超低排放”發(fā)展戰(zhàn)略，數(shù)家發(fā)電企業(yè)已經(jīng)開始“超低排放”試點(diǎn)工作。而適應(yīng)超低排放各種升級(jí)改造技術(shù)也逐步推廣應(yīng)用，在除塵方面可采用低（低）溫靜電除塵器、電袋除塵器、新型布袋除塵器、旋轉(zhuǎn)電極、高頻節(jié)能高效電源等裝置，脫硫后再加裝濕式靜電除塵裝置；脫硫方面可實(shí)施脫硫裝置增容改造，因地適宜增加串聯(lián)塔或采用單塔雙循環(huán)、雙塔雙循環(huán)等更高效率脫硫設(shè)施；脫硝可采用低氮燃燒、高效率選擇性催化還原法SCR（EfficientSelective Catalytic Reduction Method）脫硝裝置等技術(shù)。從已投運(yùn)部分超低排放改造電廠情況來看，經(jīng)合理技術(shù)改造，二氧化硫、氮氧化物、煙塵等煙氣污染物均能低于超低排放要求的排放濃度。

表1 2013年山西某集團(tuán)公司各電廠燃煤煤質(zhì)情況

2014年7月1日起，現(xiàn)役燃煤機(jī)組執(zhí)行《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》 （GB13223—2011）要求，煙塵、二氧化硫、氮氧化物三項(xiàng)質(zhì)量濃度排放指標(biāo)分別為 30 mg/m3、200 mg/m3、100 mg/m3（2003年12月31日前完成環(huán)評(píng)審批電廠氮氧化物執(zhí)行100mg/m3）。目前，山西燃煤電廠300MW以上等級(jí)機(jī)組基本達(dá)到新標(biāo)準(zhǔn)要求，并取得相應(yīng)除塵、脫硫、脫硝環(huán)保電價(jià)補(bǔ)貼，因此山西燃煤電廠在此基礎(chǔ)上進(jìn)行超低排放改造，技術(shù)上是可行的。同時(shí)2013年以來，隨著煤價(jià)持續(xù)下跌，山西燃煤電廠基本都有營(yíng)利空間，電廠有一定能力進(jìn)行環(huán)保治理，同時(shí)山西省從政策和資金上均給予一定優(yōu)惠，鼓勵(lì)燃煤機(jī)組盡早達(dá)到超低排放要求。

因此，結(jié)合山西燃煤煤質(zhì)、環(huán)保設(shè)施運(yùn)行水平和營(yíng)利水平等實(shí)際情況，在山西省大力開展燃煤電廠超低排放是可行的。2014年，山西省已確定4個(gè)電廠作為超低排放試點(diǎn)單位，2015年完成超低排放改造，為下一步全面推進(jìn)超低排放改造積累經(jīng)驗(yàn)。

2 超低排放技術(shù)路線選擇建議

現(xiàn)役機(jī)組應(yīng)同時(shí)結(jié)合現(xiàn)有機(jī)組除塵、脫硫和脫硝方式以及現(xiàn)有污染物排放濃度值進(jìn)行綜合分析比選確定超低排放改造技術(shù)路線，下面主要結(jié)合機(jī)組目前排放濃度情況，從除塵、脫硫、脫硝三方面給出改造技術(shù)路線建議，最終達(dá)到超低排放標(biāo)準(zhǔn)要求。

2.1 煙氣除塵

a）現(xiàn)有除塵方式除塵器出口煙塵質(zhì)量排放濃度小于20mg/m3的除塵器可以考慮不再進(jìn)行除塵器改造，可在脫硫塔后加裝濕式電除塵器。

b）采用布袋除塵器或電袋除塵器的機(jī)組，除塵器出口煙塵質(zhì)量排放濃度小于30mg/m3、大于20mg/m3的除塵器，應(yīng)選擇合適的濾袋進(jìn)行更換改造，或?qū)﹄姵龎m器部分的供電方式進(jìn)行高頻電源或三相電源改造（2013中國(guó)電力企業(yè)聯(lián)合會(huì)《燃煤電廠除塵技術(shù)路線指導(dǎo)意見》）。同時(shí)，在脫硫塔后加裝濕式電除塵器。

c）除塵器出口煙塵質(zhì)量排放濃度在50mg/m3左右的電除塵器，機(jī)組灰硫比較大，可進(jìn)行低低溫電除塵器技術(shù)進(jìn)行改造，或增加電場(chǎng)或加高加寬除塵器，通過增加除塵器收塵面積提高除塵效率。在場(chǎng)地受限，也可以對(duì)電除塵器進(jìn)行電袋或全布袋除塵器改造。同時(shí)，在脫硫塔后加裝濕式電除塵器。

2.2 煙氣脫硫

a）現(xiàn)有石灰石-石膏濕法煙氣脫硫出口二氧化硫質(zhì)量排放濃度在50mg/m3左右的，脫硫效率低于98%的機(jī)組，宜對(duì)吸收塔采取優(yōu)化提效措施，進(jìn)一步提高脫硫島脫硫效率，如塔內(nèi)增加均流提效板、性能增效環(huán)、加密噴淋密度、增加托盤等方式提高脫硫效率。

b）現(xiàn)有濕法脫硫出口二氧化硫質(zhì)量排放濃度在100mg/m3左右的機(jī)組，改造后脫硫效率要求大于98%小于99%時(shí)，宜通過增加噴淋層，提高液氣比等改造方式提高脫硫效率。

c）現(xiàn)有濕法脫硫出口二氧化硫質(zhì)量排放濃度在150mg/m3左右的機(jī)組，改造后脫硫效率要求大于99%時(shí)，應(yīng)對(duì)吸收塔進(jìn)行改造，增加噴淋層或采用單塔雙循環(huán)改造方案。

d）為了確保煙塵達(dá)標(biāo)和濕式除塵器正常運(yùn)行，脫硫改造必須保證除霧器液滴攜帶質(zhì)量排放濃度小于40mg/m3，宜采用高性能塔內(nèi)屋脊式除霧器、平板式煙道除霧器或其他型式的高效除霧器，且至少設(shè)置二級(jí)及以上除霧器。

2.3 煙氣脫硝

a）實(shí)施煙氣脫硝超低排放改造，應(yīng)首先解決機(jī)組低負(fù)荷工況下，因煙溫低而導(dǎo)致脫硝系統(tǒng)不能正常運(yùn)行的問題。在役機(jī)組應(yīng)首選煙氣旁路技術(shù)進(jìn)行改造，并保證機(jī)組40%負(fù)荷工況下，SCR脫硝系統(tǒng)入口煙溫應(yīng)不得低于保護(hù)值。

b）常規(guī)煤粉爐現(xiàn)有脫硝系統(tǒng)出口氮氧化物質(zhì)量排放濃度在60mg/m3左右時(shí)，如脫硝入口氮氧化物質(zhì)量排放濃度大于400mg/m3左右時(shí)，應(yīng)優(yōu)先考慮對(duì)低氮燃燒器進(jìn)行優(yōu)化改造，并對(duì)現(xiàn)有催化劑進(jìn)行吹灰維護(hù)和現(xiàn)場(chǎng)簡(jiǎn)單再生，如果能夠保證氮氧化物超低排放標(biāo)準(zhǔn)，則不需對(duì)SCR系統(tǒng)進(jìn)行改造。

c）常規(guī)煤粉爐通過低氮燃燒器技術(shù)，省煤器出口氮氧化物質(zhì)量濃度小于350mg/m3，SCR脫硝系統(tǒng)出口氮氧化物質(zhì)量濃度在80 mg/m3左右時(shí)，應(yīng)考慮SCR系統(tǒng)使用催化劑備用層，即由原設(shè)計(jì)的2+1層催化劑，改為3層催化劑運(yùn)行。

d）常規(guī)煤粉爐SCR脫硝系統(tǒng)出口氮氧化物質(zhì)量濃度大于100mg/m3，如果采用原SCR系統(tǒng)催化劑備用層仍不能滿足超低排放標(biāo)準(zhǔn)的，則應(yīng)對(duì)SCR脫硝系統(tǒng)進(jìn)行整體改造，在原有基礎(chǔ)上增加催化劑層數(shù)。

e）燃用低熱值煤的循環(huán)流化床鍋爐，在低氮燃燒技術(shù)控制爐膛出口氮氧化物質(zhì)量濃度到約200 mg/m3基礎(chǔ)上，可對(duì)鍋爐進(jìn)行煙氣選擇性非催化還原法SNCR（SelectiveNon-Catalytic Reduction）脫硝改造，確保煙氣氮氧化物排放濃度滿足超低排放要求。確因煤質(zhì)、爐型等因素影響，采用SNCR脫硝技術(shù)不能滿足煙氣超低排放要求，應(yīng)考慮對(duì)鍋爐進(jìn)行SCR脫硝技術(shù)改造。

2.4 協(xié)同處理

煙氣超低排放協(xié)同治理技術(shù)是指在同一設(shè)備內(nèi)實(shí)現(xiàn)兩種及以上的煙氣污染物的同時(shí)脫除，或?yàn)橄乱涣鞒淘O(shè)備的污染物脫除創(chuàng)造有利條件，以及某種煙氣污染物在多個(gè)設(shè)備間高效聯(lián)合脫除的技術(shù)。煙氣協(xié)同治理技術(shù)的最大優(yōu)勢(shì)在于強(qiáng)調(diào)設(shè)備間的協(xié)同效應(yīng)，充分提高設(shè)備主、輔污染物的脫除能力，在滿足煙氣污染物治理的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)、優(yōu)化及穩(wěn)定運(yùn)行。

對(duì)于常規(guī)燃煤鍋爐機(jī)組的超低排放改造，設(shè)計(jì)時(shí)要充分考慮煙氣超低排放協(xié)同治理技術(shù)路線，脫硝催化劑、除塵器設(shè)計(jì)方案要考慮汞、三氧化硫脫除效果，脫硫設(shè)計(jì)要考慮煙塵、石膏等顆粒物脫除效果，濕式除塵器要考慮PM2.5脫除效果。

3 結(jié)束語

燃煤電廠超低排放技術(shù)改造是個(gè)系統(tǒng)工程，根據(jù)煤質(zhì)情況、目前環(huán)保設(shè)施現(xiàn)狀和排放狀況選擇合適的技術(shù)路線是實(shí)現(xiàn)超低排放關(guān)鍵因素，各電廠需充分調(diào)研，認(rèn)真研究，按照技術(shù)成熟、經(jīng)濟(jì)合理、因地制宜、最大利舊、各施其職、穩(wěn)定達(dá)標(biāo)的原則確定適合本單位超低排放改造技術(shù)路線，確保超低排放目標(biāo)實(shí)現(xiàn)。

Ultra Low Em ission Reformation Scheme on Coal-fired Power Plant in Shanxi Province

YUAN Jianjun,DU Yanling
（Shanxi Electric Power Zhangze Co.,Ltd.,Taiyuan,Shanxi 030001,China）

In view of the currentoperation situation of gas pollution treatmentequipment in coal-fired power plant in Shanxi，as wellaspollutantemission situation and the characteristicsof coal，technical reformation scheme for ultra low emission at coal-fired power plantis proposed，which could provide reference for theunitsof300MW and above to carry outultra low emission reformation.

coal-fired powerplant；ultra low emission；pollution treatment

TM753

A

1671-0320（2015）05-0057-03

2015-05-10，

2015-06-13

原建軍（1962），男，山西長(zhǎng)治人，1983年畢業(yè)于北京電力?？茖W(xué)院，高級(jí)經(jīng)濟(jì)師，從事電廠環(huán)保管理工作；

杜艷玲（1974），女，山西河津人，1997年畢業(yè)于太原理工大學(xué)熱能工程系，高級(jí)工程師，從事電廠環(huán)保技術(shù)監(jiān)督工作。