燃煤電廠煙氣污染物近零排放工程實踐分析

北極星環(huán)保網(wǎng)訊:2013年以來，神華集團提出了燃煤發(fā)電機組達到《火電廠大氣污染物排放標準》(GB13223—2011)中燃氣輪機組大氣污染物排放濃度限值的煤電“近零排放”企業(yè)標準，制定了相關(guān)的技術(shù)路線并開展了工程實踐。論文針對神華集團的典型近零排放改造燃煤機組，基于現(xiàn)場運行和測試數(shù)據(jù)，考察了其近零排放改造前后的煙氣中煙塵、二氧化硫、氮氧化物污染物排放特征。

研究表明，神華集團京津冀遼區(qū)域不同等級燃煤機組實施近零排放改造后，在測試的不同發(fā)電負荷范圍內(nèi)，煙塵、二氧化硫、氮氧化物排放濃度基本都能夠長期低于燃氣輪機組排放濃度限值。實踐表明，燃煤機組實施近零排放改造，在技術(shù)上可行、經(jīng)濟上合理，環(huán)境效果顯著。

當前和今后相當長一個時期，推進煤炭的清潔高效利用既是煤炭工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的必由之路，也是改善民生和建設(shè)生態(tài)文明的必然要求。目前我國50%左右的煤炭用于發(fā)電[1-4]，國家發(fā)展改革委、環(huán)境保護部、國家能源局三部委也提出到2020年力爭使電煤占煤炭消費比重提高到60%以上[5]，并提出新建燃煤發(fā)電機組大氣污染物排放濃度基本達到燃氣輪機組排放濃度限值，即煙塵、二氧化硫、氮氧化物排放濃度分別不高于10、35、50mg/m3的要求。

針對燃煤電廠煙氣污染物排放問題，神華集團參考《火電廠大氣污染物排放標準》(GB13223—2011)[6]規(guī)定，提出燃煤發(fā)電機組煙氣污染物排放濃度達到燃氣輪機組排放濃度限值的“近零排放”企業(yè)標準[7]，即在排放的煙氣中，煙塵、二氧化硫、氮氧化物分別低于5、35、50mg/m3，如表1所示。

2013年以來，以神華集團為代表的企業(yè)陸續(xù)進行了燃煤機組近零排放技術(shù)改造[7-9]，但目前業(yè)內(nèi)的相關(guān)研究基本上僅限于某個電廠或某臺機組，且缺乏對機組運行過程中煙氣污染物排放水平的動態(tài)研究分析?；诂F(xiàn)狀，本文將系統(tǒng)介紹神華集團京津冀遼區(qū)域全部26臺燃煤機組近零排放的特征，并針對其中的典型機組分析其煙氣污染物排放濃度隨機組負荷波動的變化情況。

1煤電近零排放的技術(shù)路線及工程實踐

神華集團根據(jù)煤電煙氣污染物近零排放的目標，組織電力設(shè)計院、電科院和神華國華電力研究院等單位，于2013年5月制定了煤電煙氣污染物近零排放典型技術(shù)路線[7]，如圖1所示。

該典型技術(shù)路線中，采用低溫省煤器技術(shù)[10-11]降低進入靜電除塵器的煙氣溫度，通過降低煙塵比電阻和煙氣體積流量，提高靜電除塵器效率；耦合濕式電除塵器有效降低煙氣中的細顆粒物，尤其是PM10和PM2.5以及SO3的排放濃度[9,12-15]，實現(xiàn)煙塵的近零排放。

采用高效濕法脫硫裝置、低氮燃燒技術(shù)+全負荷脫硝系統(tǒng)，最大限度地降低二氧化硫、氮氧化物排放濃度。通過系統(tǒng)和單元設(shè)備的集成耦合，實現(xiàn)煙塵、二氧化硫、氮氧化物以及重金屬的深度凈化和協(xié)同脫除。在典型技術(shù)路線的基礎(chǔ)上，綜合考慮電廠煤質(zhì)、投資、運行維護等因素，針對煤粉鍋爐進一步形成了2種不同的技術(shù)路線，如圖2(a)—(b)所示。

技術(shù)路線1主要包括：爐內(nèi)低氮燃燒+SCR脫硝+低溫省煤器+低低溫靜電除塵+高效脫硫+濕式靜電除塵器；技術(shù)路線2主要包括：爐內(nèi)低氮燃燒+SCR脫硝+低溫省煤器+低低溫靜電除塵+脫硫高效除霧器。

一般地，針對煤粉鍋爐，控制氮氧化物主要采用爐內(nèi)低氮燃燒技術(shù)和煙氣SCR脫硝技術(shù)相結(jié)合的模式；控制二氧化硫主要采用脫硫增效技術(shù)。主要差異在于除塵技術(shù)，技術(shù)路線1有濕式靜電除塵器，對機組狀況、煤質(zhì)要求更寬泛，可實現(xiàn)更低的煙塵、SO3等排放濃度，但投資略高。

技術(shù)路線2適用于煤源相對穩(wěn)定、煤質(zhì)較好的電廠，并對脫硫系統(tǒng)的除塵除霧效果有較高要求，需要在實現(xiàn)高效脫硫的同時，進一步實現(xiàn)煙塵的高效協(xié)同脫除。對于具體的煤粉鍋爐，應考慮機組現(xiàn)狀、排放要求、煤質(zhì)情況、以及投資和運行維護等因素，綜合確定。

按照上述技術(shù)路線，截至2016年10月底，神華集團已經(jīng)有75臺燃煤機組基本實現(xiàn)近零排放，共計39764MW，占神華集團煤電裝機的56%。其中，神華集團京津冀遼區(qū)域全部26臺燃煤機組，共計13540MW裝機容量基本全部實現(xiàn)近零排放，取得了良好的工程實踐成果。

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