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超低排放鍋爐改造
2018-07-10 14:36
超低排放鍋爐改造火電廠大氣污染物排放新標準發布、實施后,燃煤電廠開展了一系列環保設施提效運行和升級改造工作,以期滿足逐步從嚴的污染物排放濃度限值要求。但隨著大氣污染防治工作的推進,達標排放已非燃煤電廠的全部追求,污染物超低排放、排放水平達到燃氣電廠排放標準已成為燃煤電廠進一步削減污染排放、積極承擔社會責任的期望目標。燃煤電站超低排放改造的重點和關鍵在于粉塵的達標排放。由于機組煙氣超低排放改造時間緊、投入大、任務重。所以燃煤火電廠應當依據當前成熟的除塵、脫硫、脫硝技術的發展與應用,選擇正確技術路線是超低排放技術是改造的關鍵和首要條件。
 
1 燃煤電廠特別排放限值及燃氣電廠標準
 
GB 13223-2011 火電廠大氣污染物排放標準對燃煤電廠的特別排放限值和燃氣電廠的排放濃度限值也一并予以明確。燃煤電廠的特別排放限值為煙塵 20 mg /m3 、二氧化硫 50 mg /m3 、氮氧化物 100 mg /m3 ,其中煙塵、氮氧化物特別排放限值與大氣污染重點控制區燃煤電廠現執行標準一致; 燃氣( 天然氣) 電廠的排放濃度限值為煙塵 5 mg /m3 、二氧化硫 35 mg /m3 、氮氧化物 50 mg /m3 ,均嚴于燃煤電廠的特別排放限值。
 
2 超低排放改造技術分析
 
目前燃煤機組超低排放技術路線一般采取多種污染物協同治理方式,對原環保設施進行技術升級或者采取積木疊加方式增加新設施。2014 年,五大發電集團、浙能集團相繼在東部發達地區部署實施“超低排放”發展戰略,數家發電企業已經開始“超低排放”試點工作。而適應超低排放各種升級改造技術也逐步推廣應用,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、旋轉電極、高頻節能高效電源等裝置,脫硫后再加裝濕式靜電除塵裝置;脫硫方面可實施脫硫裝置增容改造,因地適宜增加串聯塔或采用單塔雙循環、雙塔雙循環等更高效率脫硫設施;脫硝可采用低 氮 燃 燒 、 高效率選 擇性催 化 還 原 法 SCR(Efficient Selective Catalytic Reduction Method) 脫硝裝置等技術。從已投運部分超低排放改造電廠情況來看,經合理技術改造,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。
 
3 超低排放技術路線選擇建議
 
現役機組應同時結合現有機組除塵、脫硫和脫硝方式以及現有污染物排放濃度值進行綜合分析比選確定超低排放改造技術路線,下面主要結合機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路線建議,最終達到超低排放標準要求。
 
3.1 煙氣除塵
 
a)現有除塵方式除塵器出口煙塵質量排放濃度小于 20 mg/m3 的除塵器可以考慮不再進行除塵器改造,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組,除塵器出口煙塵質量排放濃度小于 30 mg/m3、大于20 mg/m3 的除塵器,應選擇合適的濾袋進行更換改造,或對電除塵器部分的供電方式進行高頻電源或三相電源改造 (2013 中國電力企業聯合會 《燃煤電廠除塵技術路線指導意見》)。同時,在脫硫塔后加裝濕式電除塵器。
 
c)除塵器出口煙塵質量排放濃度在 50 mg/m3左右的電除塵器,機組灰硫比較大,可進行低低溫電除塵器技術進行改造,或增加電場或加高加寬除塵器,通過增加除塵器收塵面積提高除塵效率。在場地受限,也可以對電除塵器進行電袋或全布袋除塵器改造。同時,在脫硫塔后加裝濕式電除塵器。
 
3.2 煙氣脫硫
 
a)現有石灰石 - 石膏濕法煙氣脫硫出口二氧化硫質量排放濃度在 50 mg/m3 左右的,脫硫效率低于 98%的機組,宜對吸收塔采取優化提效措施,進一步提高脫硫島脫硫效率,如塔內增加均流提效板、性能增效環、加密噴淋密度、增加托盤等方式提高脫硫效率。
 
b)現有濕法脫硫出口二氧化硫質量排放濃度在 100 mg/m3 左右的機組,改造后脫硫效率要求大于 98%小于 99%時,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)現有濕法脫硫出口二氧化硫質量排放濃度在 150 mg/m3 左右的機組,改造后脫硫效率要求大于 99%時,應對吸收塔進行改造,增加噴淋層或采用單塔雙循環改造方案。
 
d)為了確保煙塵達標和濕式除塵器正常運行,脫硫改造必須保證除霧器液滴攜帶質量排放濃度小于 40 mg/m3,宜采用高性能塔內屋脊式除霧器、平板式煙道除霧器或其他型式的高效除霧器,且至少設置二級及以上除霧器。
 
3.3煙氣脫硝
 
a)實施煙氣脫硝超低排放改造,應首先解決機組低負荷工況下,因煙溫低而導致脫硝系統不能正常運行的問題。在役機組應首選煙氣旁路技術進行改造,并保證機組 40%負荷工況下,SCR 脫硝系統入口煙溫應不得低于保護值。
 
b)常規煤粉爐現有脫硝系統出口氮氧化物質量排放濃度在 60 mg/m3 左右時,如脫硝入口氮氧化物質量排放濃度大于 400 mg/m3 左右時,應優先考慮對低氮燃燒器進行優化改造,并對現有催化劑進行吹灰維護和現場簡單再生,如果能夠保證氮氧化物超低排放標準,則不需對 SCR 系統進行改造。
 
c)常規煤粉爐通過低氮燃燒器技術,省煤器出口氮氧化物質量濃度小于 350 mg/m3,SCR 脫硝系統出口氮氧化物質量濃度在 80 mg/m3 左右時,應考慮 SCR 系統使用催化劑備用層,即由原設計的 2+1 層催化劑,改為 3 層催化劑運行。
 
d)常規煤粉爐 SCR 脫硝系統出口氮氧化物質量濃度大于 100 mg/m3,如果采用原 SCR 系統催化劑備用層仍不能滿足超低排放標準的,則應對 SCR 脫硝系統進行整體改造,在原有基礎上增加催化劑層數。
 
e)燃用低熱值煤的循環流化床鍋爐,在低氮燃燒技術控制爐膛出口氮氧化物質量濃度到約 200 mg/m3 基礎上,可對鍋爐進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、爐型等因素影響,采用 SNCR 脫硝技術不能滿足煙氣超低排放要求,應考慮對鍋爐進行 SCR 脫硝技術改造。
 
3.4協同處理
 
煙氣超低排放協同治理技術是指在同一設備內實現兩種及以上的煙氣污染物的同時脫除,或為下一流程設備的污染物脫除創造有利條件,以及某種煙氣污染物在多個設備間高效聯合脫除的技術。煙氣協同治理技術的最大優勢在于強調設備間的協同效應,充分提高設備主、輔污染物的脫除能力,在滿足煙氣污染物治理的同時,實現經濟、優化及穩定運行。
 
對于常規燃煤鍋爐機組的超低排放改造,設計時要充分考慮煙氣超低排放協同治理技術路線,脫硝催化劑、除塵器設計方案要考慮汞、三氧化硫脫除效果,脫硫設計要考慮煙塵、石膏等顆粒物脫除效果,濕式除塵器要考慮 PM2.5 脫除效果。
 
4 超低排放改造技術路線選擇建議
 
在基于對超低排放改造技術研究以及現場調研的基礎上,對燃煤電廠超低排放改造技術選擇提供以下三點建議。
 
a)在選擇技術路線時,要具體問題具體分析,要根據電廠自身燃煤情況和機組情況來選擇適合的超低排放改造技術。
 
b)超低排放改造技術選擇不僅要考慮技術的先進性,同時要兼顧技術經濟性,尤其要選擇具有節能潛力的超低排放改造技術。
 
c)通過提高管理和運行水平,作為超低排放改造的技術補充。為了實現超低排放的目的,技術是主要方面,但是管理和運行水平也是很重要的一方面,不能把所有的問題都依托于技術手段實現,如果在采用適當技術手段的情況下,同時提高管理和運行水平,超低排放改造會更加經濟,效果會更好
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