西南地区电厂超低排放措施研究

熊宏亮XIONGHong-liang

（山东电力工程咨询院有限公司，济南250013）

（ShandongElectricPowerEngineeringConsultingInstituteCorp.，Ltd.，Ji´nan250013，China）

摘要：我国西南地区电厂燃煤具有高硫份、高灰份的特点，对于实现超低排放提出了更高的要求。本文选取西南地区某600MW级W火焰炉燃煤发电机组，结合其煤质特点，对大气污染物的排放控制措施进行优化研究。

Abstract:Coal-firedpowerplantinsouthwestChinahasthecharacteristicsofhighsulfurandhighash,soitputsforwardhigherrequirementsforachievingultra-lowemissions.Thispaperselectsthe600MWclassWflamefurnacecoal-firedgeneratingunitinsouthwesternregion,andstudiedtheemissioncontrolmeasuresforairpollutantsbycombiningwithitscoalqualitycharacteristics.

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关键词 ：西南地区；电厂；超低排放

Keywords:southwestChina；powerplant；ultra-lowemission

中图分类号：TM62文献标识码：A文章编号：1006-4311（2015）21-0103-03

0引言

近年来，国家及地方制订了一系列的法律法规、技术政策，对火电厂大气污染物排放提出了更高的要求，与此同时，我国的火电脱硫、脱硝、除尘等大气污染防治技术和装备水平也有了实质性的进展。电力行业作为国家环境保护工作的重点行业，对实现国家环境保护目标具有重要的作用。燃煤电厂作为大气污染物的主要来源之一，最大程度地减少大气污染物的排放，对于大气污染防治规划目标的实现具有重要的意义。

我国西南地区电厂燃煤具有高硫份、高灰份的特点，对于实现超低排放提出了更高的要求。本文选取西南地区某600MW级W火焰炉燃煤发电机组，结合其煤质特点，对大气污染物的排放控制措施进行优化研究。

1超低排放目标限值

根据《火电厂大气污染物排放标准》（GB13223-2011），西南地区电厂执行一般地区标准，即SO2、NOX、烟尘排放浓度分别不高于200mg/Nm3、200mg/Nm3、30mg/Nm3。根据《关于印发<煤电节能减排升级及改造行动计划（2014-2020年）>的通知》（发改能源【2014】2093号）文的要求：“东部地区新建燃煤发电机组大气污染物排放浓度基本达到燃气轮机组排放值（即在基准氧含量6%的条件下，烟尘、二氧化硫、氮氧化物排放浓度分别不高于10、35、50毫克/立方米）。……鼓励西部地区新建机组接近或达到燃气轮机组排放限值”。为响应国家节能减排的战略，西南地区电厂一般参照东部地区标准要求设计，部分电厂更对烟尘排放指标提出了更高的要求。具体限值见表1。

2SCR工艺措施优化

脱硝工艺采用选择性催化还原法（SCR），液氨为还原剂。脱硝催化剂按3+1层配置，催化剂采用蜂窝式，化学使用寿命不小于24000h，机械使用寿命不少于10年。脱硝系统主要设计优化如下：

2.1催化剂的选型

催化剂的型式分为平板式、蜂窝式和波纹板式三种，表2是这三种催化剂的比较。

在工程中通常要根据烟气的灰尘含量、烟气成分、流速等来选择催化剂的类型。目前在燃煤锅炉高粉尘段布置中多采用板式和蜂窝式催化剂。本工程燃煤中收到基灰分含量高达33%，SCR反应器入口烟气中粉尘浓度高达为30g/Nm3。根据煤质分析及各类型催化剂特性分析，推荐使用蜂窝式催化剂。

2.2SCR反应器不设旁路

SCR反应器设置旁路的系统比较复杂，系统投资很高，而且根据将越来越严格的环保法规，脱硝系统长期停用的可能性不大。同时，在实际情况下，由于烟气挡板的密封性不可靠，在锅炉运行中检修脱硝系统的可能性很小，在不设置旁路时，可以在锅炉小修时同时检修。因此，本工程不设置SCR反应器旁路系统。

3电袋复合除尘器方案优化

3.1电袋复合除尘器的优势

电袋复合除尘器的工作过程见图1，含尘烟气进入除尘器后，烟气中的粉尘大约70～80%在电场内荷电被收集下来，剩余20%～30%的细粉尘随烟气经过布袋除尘器前的均流装置，小部分烟气沿水平方向进入滤袋区，大部分烟气折向电场下部，然后从下向上运动，进入滤袋区收尘室。含尘烟气通过滤袋外表面，粉尘被阻留在滤袋的外部，干净气体从滤袋的内腔流出，进入上部净化室，然后汇入排风管，流经出口喇叭、管道、风机从烟囱排出。

电袋复合除尘器由于在滤袋区收集的粉尘浓度大大降低，可以减少滤袋的喷吹清灰次数，降低运行气耗和延长滤袋寿命；同时因为进入滤袋区的粉尘大部分还带有同性（负）电荷，使得附在滤袋上的粉尘之间具有一定的排斥力，增大了粉尘间的缝隙，有效降低了滤袋区的阻力。因此，电袋复合除尘器除具有布袋除尘器的优点外，相比布袋除尘器还具有运行阻力低、除尘效率高，可适应高浓度粉尘，滤袋寿命长等优点。但是对烟气温度、烟气成分较敏感。

3.2电袋复合除尘器方案优化

①采用整体式电袋结构，其中前级电场区与滤袋区之间选用合理的气流分布装置。

②前级电场区初设2个标准电场，除尘效率约90%，满足未来煤种灰份加大时正常使用。同时一旦某一电场发生故障时，电场区还有一个电场能够正常运行，提高系统安全、稳定性。

③滤袋区选用低压长袋技术，满足电袋除尘器主要性能的前提下，设计可行的在线检修功能。单台炉电袋复合除尘器可隔离划分为4个独立的主通道，每个通道的滤袋区分割为多分室。

④选用（PPS+PTFE）混纺+PTFE基布滤袋，滤料克重选取600g/m2以保证出口排放值，滤料通过PTFE以提高滤袋的耐酸性、抗结露性能和抗老化性能，从而延长滤袋使用寿命。

4脱硫工艺措施优化

4.1通过CFD软件进行塔内流场模拟

采用专业脱硫计算软件，对塔内烟气和喷淋浆液雾化液滴进行流场模拟分析。均匀、稳定、合理的流场分布，能保证气液两相流体的充分接触，保证系统的阻力最小，在塔截面上没有死区，保证更好的传质效果和更高的脱硫效率。

4.2增大塔内液气比，优化喷淋层

高液气比、大喷淋量时，大量的雾化浆液可能相互碰撞形成大的颗粒落下，如不能通过合理设计形成有效的覆盖，反而有可能造成脱硫效率的降低。吸收塔设计时将采取计算机仿真设计分析平台，对塔内每个喷嘴的位置进行优化布置，针对气流分布情况确定喷嘴的位置，确保形成最合理的覆盖效果。在完成喷淋层设计优化后，再选用进口双头偏心喷嘴，保证喷淋效果。

4.3合理控制吸收塔内烟气流速

高负荷超大吸收塔塔内烟气流速应控制在3.7m/s左右，在此烟气流速下既增强了气液两相的湍动，提高了SO2的传质效果，另一方面也保证了烟气在塔内吸收区域的停留时间，两者皆保证了SO2的高去除率。

4.4合理选用喷嘴，保证喷嘴雾化效果

吸收塔设计中将运用AFT软件对母管及各支管进行分析计算，来保证流量的均匀分配和各处喷嘴的压力，保证流量均匀分配至每个喷嘴，并保证喷嘴浆液的压力达到设计值。设计采用了3种形式的中空锥形喷嘴，90度实心锥，120度单喷空心锥和120度双喷空心锥，从而保证设计雾化效果，提高脱硫效率。

4.5采用高细度的石灰石粉

本工程脱硫用石灰石粉细度按不低于325目（44μm）90%过筛率设计，较高的石灰石粉细度保证了石灰石参与脱硫化学反应的能力，提高了系统反应速率。

5结论

①锅炉厂通过改进炉膛设计及燃烧器设计，控制燃烧来降低NOX，从而实现低氮燃烧。脱硝催化剂按“3＋1”层布置（3层运行，预留1层备用）。SCR法脱硝可以达到95%的效率，NOX排放可以控制到50mg/Nm3以下。

②采用电袋复合除尘器，脱硫吸收塔内设置三级屋脊式除雾器，可有效除去净烟气中夹带的液滴和雾滴，同时有效捕捉烟尘，确保烟囱出口粉尘排放浓度≤10mg/Nm3。如需进一步达到5mg/Nm3的排放要求，则需在吸收塔后增加湿式静电除尘器。

③采用石灰石-石膏湿式烟气脱硫装置，设置6层喷淋层，合理控制烟气流速，优化塔内流场，SO2排放能够控制到35mg/Nm3以下。

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参考文献：

[1]国家发改委.发改能源【2014】2093号《关于印发《煤电节能减排升级与改造行动计划（2014-2020年）》的通知》.

[2]李爱贞，周兆驹，林国栋，等.环境影响评价实用技术指南[M].机械工业出版社，2008，4.

[3]环境保护部.重点区域大气污染防治规划（2011-2015年）[R].北京：环境保护部，2012.