某600mw燃煤机组超低排放改造技术及应用效果（论文） .pdf

7 8 2 0 1 5 年5 月 江苏电机工程 j i a n g s ue l e c t r i c a le n g i n e e r i n g 第3 4 卷第3 期 某6 0 0m w 燃煤机组超低排放改造技术及应用效果 庄敏 ( 中国大唐集团公司江苏分公司，江苏南京2 1 0 0 0 8 ) 摘 要：围绕某6 0 0m w 燃煤机组的超低排放改造，定性分析比较了现有脱硫、脱硝和除尘技术，简要论证了该机组超低排 放所采用技术的可行性和有效性利用现场测试数据说明了改造技术应用效果并讨论了电站机组超低排放改造要注意的 问题。 关键词：污染物；超低排放；综合治理 中图分类号：x 7 7 3文献标志码：b文章编号：1 0 0 9 0 6 6 5 ( 2 0 1 5 ) 0 3 0 0 7 8 0 3 2 0 1 4 年国家发改委、环保部和能源局联合下发 了煤电节能减排升级与改造行动计划( 2 0 1 4 - - 2 0 2 0 年) 的通知，要求到2 0 2 0 年，现役6 0 0 m w 及以上燃 煤机组、东部地区3 0 0m w 及以上公用燃煤发电机 组、1 0 0m w 以上自备燃煤发电机组及其他有条件的 燃煤发电机组改造后大气污染物排放浓度基本达到 超低排放限值即s 0 2 3 5m g m 3 ，n o x 5 0m g m 3 ，烟 尘1 0 m g m 3 。大唐南京发电厂2 号( 1 x 6 0 0 m w ) 机组 配置的环保设施能满足2 0 1 4 年7 月le t 执行的 g b l 3 2 2 3 - - 2 0 1 1 要求，但达不到超低排放限值。因 此，对脱硫、脱硝和除尘系统进行了技术改造。 1 烟气超低排放技术路线选取原则 超低排放改造中多种污染物协同综合治理是目 前发展的趋势而是从烟气多污染物系统治理的角度 出发充分考虑各种污染物间相互影响充分利用现 有污染物治理设备的协同效应，对脱硫、脱硝、除尘等 进行协同综合治理。同时超低排放改造要尽可能降 低能耗和成本。 2 脱硫改造技术方案的选择 2 号机组脱硫采用石灰石一石膏湿法单塔脱硫工 艺，脱硫效率9 5 ，脱硫出口s o ：的平均浓度为1 0 1 m g m ，达不到超低排放的要求。目前高效的湿法脱硫 技术有：单塔双循环、双塔双循环、单塔单循环( 强化 传质) 等脱硫工艺脱硫设计效率均可超过9 8 8 。正 常情况下2 号机组脱硫系统人口s o ：平均浓度为 2 2 0 0m g m 3 极限浓度为2 5 0 0m g m 3 ，按照9 8 8 的脱 硫效率，脱硫系统出e ls o ：排放浓度可以低于3 5 m g m 3 达到超低排放要求。 2 1 单塔双循环技术 单塔双循环湿法脱硫技术是在脱硫塔内设置积 液盘将脱硫区分隔为上、下循环脱硫区，将喷淋空塔 收稿日期：2 0 1 5 一0 1 1 3 ；修回日期：2 0 1 5 0 2 2 6 中的s o ：吸收氧化过程划分成两个阶段各自形成一 个回路循环。该工艺优点是提高吸收塔对于机组负荷 和燃料变化的快速反应能力、提高氧化空气供给量和 分布效率、增加吸收塔浆液停留时间，适合于燃烧中、 高硫煤产生的烟气脱硫脱硫效率可达到9 8 以上。 2 2 双塔双循环技术 双塔双循环技术采用了两塔串联运行的思路，主 要解决现有电厂使用高硫煤导致的原脱硫系统出力不 足问题。能够充分利用已有脱硫设备新增一座逆流喷 淋吸收塔。双塔双循环技术可以较大提高s o ：脱除能 力。适用于场地充裕含硫量为高硫煤的增容改造项 目该方案能有效利用原有脱硫装置显著提高脱硫效 率，避免重复建设。减少改造工期和主机停运时间降 低改造工程造价。 2 3 单塔单循环( 强化传质) 技术 该工艺是在单塔单循环湿法脱硫技术基础上进行 的内部提效改造，吸收塔采用带托盘的喷淋塔内部无 填充物，不仅解决了脱硫塔内的堵塞、腐蚀问题，而且 由于人塔烟气经托盘均布。改善了气液传质条件通过 提高气液传质强化对流效果从而提高塔内脱硫效 率；同时，托盘上的存液也可脱除烟气中s o ：等污染物 质有效降低液气比，与同类湿法脱硫技术相比可降 低4 0 以上的浆液循环量。该方案改造工作量较小 特别适用于老塔改造在原有吸收塔内部进行一系列 改造( 包括提高吸收塔高度、增加喷淋层数量、优化喷 嘴布置、增加托盘等均流提效和强化传质构件、控制内 部p h 值等) 来实现系统提效的目标。 2 4 脱硫改造方案确定 2 号机组超低改造会受到改造场地、系统阻力增 加、施工周期、投资和配套辅机升级等限制单塔单循 环( 强化传质) 相对于单塔双循环和双塔双循环改造 较易于实施若改造成双循环则需要对吸收塔本体进 行大改，这将牵涉到原、净烟道的改造改造工作量非 常大机组停运时间若不够。很难满足大改要求。 万方数据 庄敏：某6 0 0m w 燃煤机组超低排放改造技术及应用效果7 9 综合分析比较3 种方案2 号机组脱硫改造采用 单塔单循环强化传质提效方案即在吸收塔内增加托 盘、更换喷淋层喷嘴、内部强化构件、塔外增加浆罐的 组合改造方案，在原吸收塔不做大改动的前提下，对 吸收塔内部进行改造提高吸收塔脱硫效率。 3 除尘改造技术方案选择 2 号机组配置了四电场静电除尘器且配置高频 电源除尘器出1 5 烟尘浓度为3 8m g m 3 左右，烟气经 过湿法脱硫后从烟囱排放除尘效率约为4 0 考虑 烟气在脱硫塔内上升过程中会携带浆液由于机械除 雾器的除雾机理及除雾效果的限制石膏浆液无法彻 底去除烟气中的石膏以及原有的烟尘脱硫后易产生 “石膏雨”影响烟尘排放指标。因此要确保烟囱烟尘 排放达到1 0m g m 3 以下并解决“石膏雨”问题除了对 电除尘器进行改造提高除尘效率还需要在脱硫后增 设除尘设施目前国内使用并投入运行的主要是低温 静电除尘器技术、低低温静电除尘器技术、湿式电除 尘技术和超净电袋+ 超净吸收塔技术等。 3 1 低温静电除尘器技术 利用烟气换热器将进入电除尘器前的烟气温度 降低至高于烟气酸露点温度静电除尘器的运行烟气 温度下降后烟气的比电阻下降提高了除尘效率。大 唐南京电厂l 号6 0 0m w 机组在除尘器进口加装烟 气余热利用换热器后烟气温度从1 2 3 降低到约 1 0 0 电除尘器效率从9 9 8 l 提高到了9 9 8 7 除 尘器出1 5 1 烟尘浓度从4 0m g m 3 降低到3 5m g m 3 设备 已投运1 年多运行良好。 3 2 湿式电除尘技术 目前国内外的湿式电除尘器技术的主要差别在 于阳极板材质的选取主要有柔性电极湿式电除尘、 金属电极湿式电除尘和导电玻璃钢电极湿式电除尘。 3 2 1 柔性电极湿式电除尘 柔性电极湿式除尘器是利用静电除尘原理阳极 板采用耐酸碱腐蚀性优良的柔性纤维材料强化超细 颗粒物高效收集与彻底清灰实现燃煤脱硫烟气清洁 达标排放其正常运行耗水量为零。从国内投运的机 组运行情况看除尘效果基本能达到粉尘浓度设计 值，但柔性电极湿式除尘器的电压稳定性、抗腐蚀能 力等还需进一步提升。 3 2 2 金属电极湿式电除尘 金属电极湿式电除尘器的主要工作原理与干式 电除尘器基本相同与干式电除尘器通过振打将极板 上灰振落至灰斗不同的是湿式电除尘器将碱性水喷 至极板上使粉尘冲刷到灰斗中随水排出。其缺点是存 在阳极板腐蚀问题一旦碱性水膜消失( 如喷嘴堵 塞) 腐蚀就无法避免。同时。不问断喷水增加了烟气的 温度在湿式电除尘后增加烟气升温装置也必不可少。 3 2 3 导电玻璃钢电极湿式电除尘 导电玻璃钢电极湿式电除尘技术是使含尘( 雾) 气 体通过高压直流静电场利用静电分离原理将气体净 化，荷电烟尘( 雾) 在电场力的作用下到达收尘电极以 后烟尘( 雾) 上的电荷变与收尘电极上的电荷中和，从 而使颗粒恢复中性如烟气含湿量较大则可以自流至 底部的集液装置吸附在收尘极上尘( 雾) 则通过定期 的冲洗来将尘( 雾) 洗涤下去。导电玻璃钢阳极板，为蜂 窝结构具有收尘面积大、荷电均匀、长寿命等特点。导 电玻璃钢电除雾器制作时主要由以下部分组成：上壳 体、集尘极室、中下壳体、绝缘子室、阴极系统及内部冲 洗装置。玻璃钢电除雾器本体、阳极管组等的材料为碳 纤维增强复合塑料。阴极线材料为钛合金。 3 2 4 湿式电除尘技术方案的比较 导电玻璃钢电极湿式电除尘技术的阳极板具有良 好的导电性、耐腐蚀性，表面光滑，系统运行电耗低，不 额外增加药品，收集水可直接回用。物耗、能耗低。由于 基本不喷水且阳极吸附极性水液滴和s o ，气溶胶，可 有效控制p m 2 5 的排放和避免“石膏雨”的发生：柔性 电极湿式电除尘技术采用非金属织物柔性电极作为阳 极板在水浸润后可具备导电性材质本身也耐腐蚀， 不额外增加药品，收集水也可回用。物耗、能耗低。由于 基本不喷水。且阳极吸附极性水液滴和s o ，气溶胶，也 可有效控制p m 2 5 的排放和避免“石膏雨”的发生：金 属电极式湿式电除尘技术的电极需采用高耐腐的哈氏 合金( 如c 2 7 6 ) 或不锈钢3 1 6 l 材料制作，设备内需布 置大量喷嘴阳极板有腐蚀风险还需对收集水进行废 水处理物耗、能耗高。 3 3 超净电袋+ 超净吸收塔技术 电袋复合除尘器是指在箱体内紧凑安装电场区和 滤袋区将电除尘的荷电除尘及袋除尘的过滤拦截机 理有机结合的一种除尘器：超净吸收塔技术是通过增 加湿法脱硫喷淋层至5 6 层改善流场分布采用结 构先进的除雾器等方式提高脱硫吸收塔的洗涤效果 去除雾滴携带的固体物。 在燃煤电厂烟尘净化的工艺流程中采用超净电 袋+ 超净吸收塔的工艺方案可以实现粉尘 5m g m 3 的排放要求并且具有流程简单、可靠、技术指标先进 等优点但要对现在静电除尘器进行较大改造。 3 4 除尘方案最终选定 2 号机组刚投运不久除尘器除尘效率高除尘器 出口烟尘排放浓度小于3 8m g m ，如果改造成电袋除 尘器很不经济，同时还需要将吸收塔加高，增加浆液 循环泵投资比较大如果超净吸收塔除雾器因为结垢 万方数据 8 0 江苏电机工程 效果下降将直接导致烟囱入口烟尘浓度上升达不到 小于5m g m 3 的要求，因此。根据除尘技术效果和现场 条件，2 号机组超净改造除尘技术最终采用低温静电 除尘器+ 导电玻璃钢电极湿式电除尘技术。 4 脱硝改造技术方案 2 号机组在降低氮氧化物排放方面采用了炉内 低n o 。燃烧技术和炉后s c r 脱硝技术。现有脱硝效率 7 5 ，配置2 层催化剂预留1 层，即2 + 1 布置方式。采 用液氨为脱硝还原剂。2 号机组脱硝提效改造方案是 在原有2 + 1 催化剂基础上加装一层催化剂脱硝效率 大于8 5 氮氧化物排放浓度4 8m g m 3 。 5 系统改造前后数据对比 根据2 0 1 4 年2 号机组烟气在线监测系统历史记 录，整理出脱硫、脱硝、除尘系统改造前的平均排放数 据见表1 。改造完成后2 0 1 4 年1 2 月4 5 日委托江苏 省环境监测中心进行了性能检测测试结果均达到设 计要求，测试结果见表2 。结果表明2 号机组改造后大 气污染物排放浓度达到超低排放限值要求。 表12 号机组脱硫脱硝及除尘系统改造前数据 表22 号机组脱硫脱硝及除尘系统改造后测试结果 6 实施超低排放改造应重点注意的问题 ( 1 ) 改造路线确定要与国家不断严格的环保监管 要求相统一。超低排放改造目标和所有设计条件的确 定必须以完全满足排放要求为目标并充分考虑系统 的裕度，保证机组实现无条件的超低排放。 ( 2 ) 设计条件的确定要与企业经营规划相统一。 价值思维、效益导向是企业管理的基本出发点和落脚 点。随着国家环保政策力度的不断加大不同煤种的差 价必然相应不断拉大各企业也在不断推进智能配煤 烧工作，超低排放改造工作不能仅限于满足当前煤种 条件下的超低排放根据企业的条件和长期经营规划 明确主要煤种范围和掺配目标对超低排放改造路线 确定至关重要。 ( 3 ) 要充分考虑设备现有设备状况。只有将各种 超低排放技术和现有设备状况综合考虑才能选择最 适应本企业的优化方案最佳的改造效果。 ( 4 ) 谨慎使用未经验证的技术。随着超低排放的 不断开展，各环保企业均在不断推出、推荐各种形式的 改造技术和路线。现有环保监管力度和电价考核条件 下不能也不允许企业进行反复试验和完善更不允许 出现二次改造的情况发生因此新技术的使用必须经 过充分的调研、论证。 ( 5 ) 要做好超低排放设备二次污染的控制和治理 措施。环保设施自身同样存在脱硫废水、湿电除尘冲洗 水的二次污染问题在系统设计中同样也要做好相关 系统的配套建设切实防止二次污染的发生实现全面 的超低排放。 7 结束语 燃煤发电企业在进行超低排放改造时要对不断 推出的超低排放新技术进行充分调研切实了解新技 术在同类型机组上的应用情况结合现有设备和环保 排放情况，以安全、经济、环保为原则，选择最佳改造技 术方案，真正实现超低排放的改造目标。 参考文献： 1 国家环境保护部国家质量监督检验检疫总局g b l 3 2 2 3 - - 2 0 1 1 火电厂大气污染物排放标准e s 北京：中国环境科学出 版社2 0 1 2 作者简介： 庄敏( 1 9 7 3 ) ，女，江苏邳州人，工程师，从事火电厂环保技术管理 工作。 u l t r a l o we m i s s i o nt r a n s f o r mt e c h n o l o g ya n da p p l i c a t i o nf o r o n e6 m wc o a l f i r e du n i t z h u a n gm i n ( j i a n g s ub r a n c ho f c h m ad a m n gg r o u pc o l t d ，n a n j m g2 1 0 0 0 8 ，c h i n a ) a b s t r a c t ：f o c u s i n go nt h eu l t r a l o we m i s s i o nt r a n s f o r mp e r f o r m e di no n e6 0 0 m wc o a l f i r e du n i t ，w ea n a l y z ea n dc o m p a r e t h ee x i s t i n gd e s u l f u r i z a t i o na n dd e n i t r a t i o nr e m o v a lt e c h n o l o g yq u a l i t a t i v e l y ，a n dt h e nb i l e f l yd e m o n s t r a t et h ef e a s i b i l i t ya n d e