燃煤電廠煙氣處理設(shè)施存在的問題及建議

大氣網(wǎng)訊:摘要：為了實現(xiàn)燃煤電廠安全環(huán)保經(jīng)濟運行,從環(huán)保技術(shù)監(jiān)督的角度出發(fā),總結(jié)歸納了內(nèi)蒙古中西部地區(qū)50余家燃煤電廠超低排放改造"后時代"的煙氣處理設(shè)施(包括除塵設(shè)施、脫硫設(shè)施、脫硝設(shè)施和煙氣排放連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng))出現(xiàn)的具有代表性和普遍性的問題,并從設(shè)備運行維護方面和技術(shù)管理層面提出整改建議。

按照政府對電力行業(yè)技術(shù)監(jiān)督管理的要求，內(nèi)蒙古電力技術(shù)監(jiān)督檢測中心(以下簡稱檢測中心)依據(jù)相關(guān)環(huán)境保護法律法規(guī)、技術(shù)規(guī)范和導(dǎo)則，定期對內(nèi)蒙古中西部地區(qū)58 家燃煤電廠(161 臺機組)進行環(huán)保技術(shù)監(jiān)督工作，內(nèi)容包括對燃煤電廠的環(huán)保管理體系建設(shè)、排放指標管理、環(huán)保設(shè)施管理和三廢的回收利用等情況進行監(jiān)督和檢查。其中，燃煤電廠煙氣處理設(shè)施作為環(huán)保設(shè)施的重要組成部分，是監(jiān)督工作的重點。尤其在燃煤電廠相繼完成超低排放改造之后，煙氣處理設(shè)施在運行管理和維護方面都面臨著新挑戰(zhàn)和問題，需要從技術(shù)及管理角度予以足夠的重視。

1 煙氣處理設(shè)施簡介

檢測中心監(jiān)督范圍內(nèi)燃煤電廠的煙氣處理設(shè)施分類及所占比例，見表1。

由表1 可知，電袋復(fù)合除塵器、濕法脫硫和SCR 脫硝設(shè)施在煙氣處理設(shè)施中占絕大多數(shù)。在技術(shù)監(jiān)督工作中，需要分別對這些設(shè)施的排放數(shù)據(jù)、管理制度、相關(guān)報告(包括設(shè)備臺帳;運行檢修規(guī)程;運行、檢修記錄;大修、改造計劃及方案;大修、改造后報告等);設(shè)備投運率(按月統(tǒng)計，并記錄停運的時間與原因)和運行情況等進行監(jiān)督和考評。

2 煙氣處理設(shè)施存在的問題

2. 1 除塵設(shè)施

2. 1. 1 電除塵器和電袋復(fù)合除塵器

除塵器作為最重要的顆粒物去除設(shè)備，對燃煤電廠大氣污染物達標排放具有重要意義。在對電除塵器和電袋復(fù)除塵器的監(jiān)督檢查中發(fā)現(xiàn)，除塵器電場故障停運或運行期間無法達到額定電壓的情況比較多，導(dǎo)致除塵器無法達到額定出力，影響顆粒物去除效果，煙氣中雜質(zhì)含量升高，并對脫硫設(shè)施的效率和石膏脫水造成不良影響。

2. 1. 2 布袋除塵器

布袋除塵器在運行過程中出現(xiàn)頻率較高的問題是濾袋壓差過高，特別是在更換超細布袋之后，設(shè)備運行一段時間濾袋壓差達1 800 ~3 200 Pa，不但影響除塵效率，還增加電耗。

2. 2 脫硫設(shè)施

2. 2. 1 半干法脫硫

針對超低排放改造的要求，部分循環(huán)流化床電廠采用了爐內(nèi)干法脫硫+ 爐外半干法脫硫的改造方式。但由于爐內(nèi)脫硫反應(yīng)存在遲滯現(xiàn)象及脫硫劑下料不均勻、不穩(wěn)定等情況，改造后需要爐內(nèi)與爐外脫硫同時運行，才能實現(xiàn)SO2 不超過35 mg/ Nm3 的排放目標，容易造成爐膛出口SO2 排放濃度波動幅度大，導(dǎo)致爐外脫硫系統(tǒng)脫硫劑用量增大，鈣硫比>3. 0，甚至達到5 ~6，脫硫灰CaO 含量在20% 左右，脫硫劑浪費現(xiàn)象非常突出。

2. 2. 2 濕法脫硫(石灰石- 石膏法、電石渣法)

①石灰石- 石膏法。在監(jiān)督范圍內(nèi)應(yīng)用最廣泛的濕法脫硫技術(shù)是石灰石- 石膏濕法脫硫技術(shù)，占到濕法脫硫工藝的90% 以上。出現(xiàn)問題主要集中在以下幾個方面。

脫硫廢水處理系統(tǒng)“帶病”運行或退運。濕法脫硫配套的脫硫廢水處理系統(tǒng)大都利用化學(xué)沉淀法，采取間歇運行的運行方式，普遍存在適應(yīng)性差、系統(tǒng)復(fù)雜，設(shè)備故障率高，運行費用高等問題，經(jīng)常導(dǎo)致系統(tǒng)無法正常運行，甚至停運。目前很多燃煤電廠的脫硫廢水直接用于拌灰、煤場或灰場噴淋。并不能達到脫硫廢水“零排放”要求。

吸收塔除霧器沖洗普遍采用定時沖洗的方式，系統(tǒng)水平衡存在較大問題，尤其是在機組負荷較低時水平衡問題尤為突出。

吸收塔防腐損壞和泄漏問題較為普遍，襯膠或玻璃鱗片防腐都出現(xiàn)該問題，且主要損壞和泄漏點都集中在吸收塔噴淋層與膨脹節(jié)及一些拐角處。

吸收塔漿液氯離子含量偏高的問題(部分化驗值接近或超過20 000 mg/ L)。氯離子含量高加劇吸收塔內(nèi)金屬構(gòu)件腐蝕，降低吸收塔漿液的使用效率，增加石灰石耗量和設(shè)備電耗，還影響石膏品質(zhì)。在廢水排放不及時和工藝水水質(zhì)低的情況下該問題更易出現(xiàn)。

密度計無法正常測量漿液密度，大部分吸收塔采用的是科氏力原理密度計，容易受到漿液起泡和吸收塔液位等因素的影響，經(jīng)常出現(xiàn)管路堵塞和磨損的問題，難以正常測量漿液密度。

受貨源和價格影響，部分電廠選用的石灰石雜質(zhì)含量高，其中氧化鈣含量在45% ~52%，不僅影響脫硫效率，也加劇了脫硫系統(tǒng)設(shè)備磨損。

脫硫系統(tǒng)物化實驗不合規(guī)的問題。部分電廠存在脫硫系統(tǒng)石膏、漿液化驗項目及周期不滿足標準要求的情況;石膏化驗結(jié)果不合格，水份含量超標的問題也比較普遍。此外，沒有按照相關(guān)標準要求的項目和頻次對廢水進行定期化驗的問題也比較突出。

②電石渣法。出于經(jīng)濟性和廢物利用角度考 慮，現(xiàn)在部分電廠在不改變原有設(shè)施結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上開始采用電石渣取代石灰石作為脫硫劑。隨著設(shè)備的運行，出現(xiàn)了脫硫石膏脫水困難的問題。且當燃煤中硫分高時，加入大量的電石渣會影響亞硫酸鈣氧化，部分電廠石膏中亞硫酸鹽>40%，使石膏脫水困難的問題更加惡化。

2. 3 脫硝設(shè)施

2. 3. 1 選擇性催化還原法( SCR)

SCR 脫硝技術(shù)在305 ~420 ℃ 溫度范圍內(nèi)的脫硝效率可以達到80% ~90%之間，但是由于機組起停機時或低負荷時煙溫低，無法達到該技術(shù)要求的溫度下限，導(dǎo)致脫硝系統(tǒng)停運，造成短時間內(nèi)NOx 排放超標。

噴氨系統(tǒng)無法完全實現(xiàn)自動控制。噴氨自動控制系統(tǒng)受鍋爐燃燒、煤種特性、催化劑特性、反應(yīng)溫度等因素影響[5] ，尤其當脫硝系統(tǒng)入口NOx波動較大或機組負荷低時，自動控制系統(tǒng)會出現(xiàn)調(diào)節(jié)不及時的情況，極易造成噴氨過量。

在線氨逃逸表存在取樣點少，單點測量數(shù)值不具代表性等問題，無法客觀反應(yīng)整個脫硝出口斷面實際的氨逃逸量，容易造成還原劑過量使用。由于系統(tǒng)噴氨不均、氨逃逸表測量不準確、還原劑投入過量等一系列的原因，造成脫硝系統(tǒng)后的空預(yù)器堵塞問題尤為突出[6] ，不僅增大系統(tǒng)能耗，甚至?xí)斐蓹C組非停。

2. 3. 2 選擇性非催化還原法(SNCR)

SNCR 脫硝技術(shù)主要應(yīng)用于循環(huán)流化床鍋爐，相較于SCR脫硝技術(shù)，SNCR 脫硝技術(shù)系統(tǒng)和工藝較為簡單。但在運行過程中也存在還原劑過量使用，空預(yù)器堵塞的問題。另外SNCR 脫硝技術(shù)對溫度窗口要求嚴格，當煙氣溫度低于850 ℃時，SNCR 脫硝效率將低于30% ~40%。特別是近年來機組低負荷運行成為常態(tài)，這就對低負荷下脫硝系統(tǒng)的投運提出了新的要求。如何在機組經(jīng)濟性和安全穩(wěn)定性以及環(huán)保指標合格之間達到平衡需要更多研究及探索。

2. 4 煙氣排放連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)(CEMS)

超低排放改造完成后，部分電廠的CEMS 采用兩段式量程，量程比改造前小，當凈煙氣中存在一定量的逃逸氨時，在取樣管路中易形成結(jié)晶，造成管路堵塞。

3 改進建議

3. 1 設(shè)備運行及維護方面建議

針對前文提到的設(shè)施運行問題，結(jié)合實際經(jīng)驗，提出以下解決建議。

3. 1. 1 除塵設(shè)施 在電除塵器和電袋復(fù)合除塵

器運行過程中，當進口煙氣顆粒物濃度小、設(shè)備二次電壓低、二次電流大時，可調(diào)整延長陰陽極振打周期時間，反之則縮短;同時嚴密監(jiān)視前級電場運行的二次電壓和二次電流值，調(diào)整運行參數(shù)以保證前級電場不掉電。如果運行條件很差，為了保持電場投運，也可以采取降低運行參數(shù)(一般通過調(diào)節(jié)電流極限來限流)的方式運行。

針對布袋除塵器，當濾袋壓差長時間高于設(shè)計值時，可采取提高清灰氣源壓力或者縮短清灰周期的方式降低壓差;停機時要進行清灰，檢查反吹風(fēng)量壓力及覆蓋面積是否符合設(shè)計要求。

另外需要重視檢修，按照計劃針對大小修的不同特點對除塵器進行消缺及維護。

3. 1. 2 脫硫設(shè)施

針對爐內(nèi)干法脫硫+ 爐外半干法脫硫出現(xiàn)的問題，建議在原有輸送管道上加一套直通給料輸送系統(tǒng)，據(jù)已有經(jīng)驗，采用該系統(tǒng)后脫硫灰CaO 含量在12%左右，鈣硫比在1.8~2.1。

脫硫廢水方面，國內(nèi)真正實現(xiàn)廢水“零排放”的電廠較少，主要原因是國內(nèi)起步晚，技術(shù)難度大、投資費用較高 。煙道處理法(煙道蒸發(fā)法和旁路煙道干燥法)已有較多應(yīng)用，相比于傳統(tǒng)化學(xué)沉淀法，具有占地小，設(shè)備故障率低，能夠?qū)崿F(xiàn)廢水“零排放”等優(yōu)勢[8] ，可以作為脫硫廢水處理的參考。

在脫硫系統(tǒng)運行過程中，建議適當減少系統(tǒng)冷卻水和密封水水量，密切觀察除霧器壓差變化，在保證除霧器不堵塞的前提下，適當延長除霧器沖洗水沖洗周期，減少脫硫系統(tǒng)進水量。

在對吸收塔進行防腐施工時需要嚴格控制易發(fā)生腐蝕部位的防腐涂刷手法，控制干燥溫度與時間，采取增加橡膠層厚度(5 ~ 6 mm)或在鱗片樹脂中加入耐磨材料等措施;注意保證涂層后的干燥時間;同時可調(diào)整噴嘴角度，避免對直角區(qū)域造成直接沖刷。

對于氯離子的控制首先要確保除塵器運行正常，否則含氯顆粒物進入漿液系統(tǒng)溶解后會造成氯離子升高;結(jié)合脫硫廢水處理系統(tǒng)的正常運行，在氯離子濃度偏高時加強脫硫廢水的排放;通過定期化驗，控制脫硫工藝水水質(zhì)，杜絕過量氯離子通過工藝水進入脫硫系統(tǒng)。

密度計出現(xiàn)故障后大部分電廠采用的是定期人工沖洗的方法，同時對漿液密度進行手工檢測，是比較消極的應(yīng)對方式;改變密度計安裝位置及在密度計入口設(shè)計沖洗水排放系統(tǒng)可以改善測量管路堵塞的問題;此外，采用周期取樣壓差測量原理的密度計代替原有密度計，堵塞和磨損問題也得到了一定程度的改善。

在電石渣脫硫系統(tǒng)運行過程中，增大漿液池容積和氧化風(fēng)量有助于解決石膏含量低、不宜脫水及吸收塔積垢等問題[9] 。另外有研究和實踐表明，電石渣漿液的品質(zhì)和運行pH 值的控制是制約石膏品質(zhì)的關(guān)鍵因素，使用電石渣做脫硫劑應(yīng)根據(jù)實際情況，提前做好脫硫劑的預(yù)處理和石膏脫水系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計。

3. 1. 3 脫硝設(shè)施

提高SCR 脫硝系統(tǒng)自動控制的能力，可以采用主汽流量信號代替實際機組負荷信號來預(yù)測NOx 變化并在前饋部分加入NOx濃度變化的微分作用，縮短控制響應(yīng)時間，減少人為的噴氨過量;加強脫硝系統(tǒng)在線監(jiān)測儀表的維護工作。定期校準在線表計并進行比對測試。氨逃逸表應(yīng)采取抽取式(三點或多點)預(yù)處理后再進行激光吸收光譜分析;嚴格控制氨逃逸，減少硫酸氫銨的產(chǎn)生;定期優(yōu)化脫硝噴氨系統(tǒng)，保證還原劑分布與煙氣中氮氧化物濃度分布一致。

對于SNCR 脫硝而言，提高其全負荷適應(yīng)性、加入添加劑、控制氨氮摩爾比、提高煙氣和還原劑混合的均勻性及優(yōu)化脫硝自動控制系統(tǒng)等措施可以有效提高脫硝效率，降低氨逃逸。

3. 1. 4 煙氣排放連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)(CEMS)

減少氨逃逸量和加裝預(yù)處理組件可以減輕CEMS 的堵塞情況，同時應(yīng)加強對CEMS 的維護工作，一旦發(fā)現(xiàn)堵塞需要盡快將其排除。

3. 2 技術(shù)監(jiān)督管理方面建議

在超低排放改造“后時代”，做好煙氣處理設(shè)施的管理是一項需動態(tài)調(diào)整的長期工作，從技術(shù)監(jiān)督管理角度提出以下建議。

(1)組織保證。保持煙氣處理設(shè)施處于良好運行狀態(tài)是一個需要多方統(tǒng)籌協(xié)調(diào)的長期工作，需要有堅強的組織保證。要由廠領(lǐng)導(dǎo)牽頭，各專業(yè)責(zé)任明晰的組織結(jié)構(gòu)。對運行、檢修相關(guān)部門和鍋爐、環(huán)保、化學(xué)、熱工、電氣等專業(yè)進行明確分工，各方積極配合，共同做好達標排放工作。

(2)全員參與，專項優(yōu)化落實。在煙氣處理設(shè)施日常運行中，需要運行人員、實驗室化驗人員和環(huán)保專業(yè)人員全員參與，結(jié)合每臺機組的特性每月對環(huán)保指標進行有效細致分析，尤其是異常數(shù)據(jù)出現(xiàn)時，要積極針對問題查找原因，再逐項調(diào)整優(yōu)化。

(3)保證設(shè)施投運率達標。在當前以實現(xiàn)超低排放為目標的前提下，煙氣處理設(shè)施的運行狀況直接影響到發(fā)電廠環(huán)保指標的完成，因此提高處理設(shè)施的投運率是實現(xiàn)達標排放的大前提，不存在不重要或者附屬的設(shè)備。電廠應(yīng)參照相關(guān)標準和導(dǎo)則，督促和鼓勵各專業(yè)各司其職，不斷優(yōu)化設(shè)施控制方式和運行參數(shù)，實現(xiàn)管理和運行的良性循環(huán)。

4 結(jié)論

通過對50 余家燃煤電廠的除塵、脫硫、脫硝和CEMS 等煙氣處理設(shè)施的監(jiān)督管理，提出了對前文運行改進建議和管理措施。

(1)對于除塵設(shè)施，要嚴格按照相關(guān)操作規(guī)程，根據(jù)燃煤及機組運行狀況及時優(yōu)化、調(diào)整運行參數(shù);并重視檢修工作，減少設(shè)備故障發(fā)生率。

(2)對于脫硫吸收塔要特別注意加強易腐蝕部位的防腐涂刷;根據(jù)運行參數(shù)調(diào)整除霧器沖洗水周期，維持系統(tǒng)水平衡;重視排水和工藝水水質(zhì)控制，降低氯離子含量;采取設(shè)備改造或者新工藝應(yīng)對爐內(nèi)干法脫硫+ 爐外半干法脫硫脫硫劑下料不勻，密度計故障率高和脫硫廢水投運率低等問題;加強對電石渣脫硫系統(tǒng)優(yōu)化運行的研究。

(3)提高催化劑全負荷適應(yīng)性和還原劑自動控制系統(tǒng)運行的可靠性，通過噴氨系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)整促進還原劑和煙氣中氮氧化物混合的均勻性，減少氨逃逸量，緩解空預(yù)器堵塞和腐蝕是脫硝系統(tǒng)目前最突出的問題，相關(guān)的研究及運行調(diào)整也集中在這方面。

(4)對于CEMS 要嚴格控制進入系統(tǒng)樣氣的品質(zhì)，同時加強管理，注重設(shè)備維護和故障排除。

(5)燃煤電廠應(yīng)從管理層面上重視技術(shù)監(jiān)督工作，提高認識，加大人員和資金投入，采取有效措施充分調(diào)動全員積極性，從領(lǐng)導(dǎo)到基層員工多層次多角度共同發(fā)力，把設(shè)施隱患消滅在萌芽狀態(tài)，確保企業(yè)安全平穩(wěn)度過超低排放改造“后時代”。