旺隆热电“超洁净排放”改造策略研究

旺隆热电“超洁净排放”改造策略研究

刘小辉

广州永兴环保能源有限公司510000

摘要：随着环保减排政策的不断收紧，火电企业进行“超洁净排放”改造势在必行。介绍了实现“超洁净排放”改造的可行性技术措施，包括脱硝方面的低氮燃烧技术和低负荷投运改造方案、脱硫方面的增容改造方案和单塔双循环技术、除尘方面的湿式电除尘技术和高频电源技术。最后，对火电企业今后面临的热点问题进行了展望。

关键词：火电厂；超洁净排放；脱硝；脱硫；除尘

一、项目建设必要性

为解决广州增城市新塘地区漂染工业造成的污染，突破影响经济发展的瓶颈，2000年由广州市政府牵头，成立新塘环保工业园，将位于东江二级水源保护区的100多家洗水、漂染企业全部搬迁入园，采用集中供电、集中供水、集中供热、集中污水处理“四位一体”的科学治理模式，打造以旺隆热电项目为依托的清洁生产、节能减排、循环经济的工业示范园区。

火电厂大气污染物排放标准（GB13223-2011）目前已发布实施，广州市环保局要求，广州市范围内燃煤电厂自2014年7月1日起开始执行新的烟尘排放标准，自2015年1月1日起开始执行新的SO2和NOx排放标准。同时广州市政府为了有效降低区域大气污染物排放量，提出了“50355”计划（要求NOx排放浓度≤50mg/Nm3；SO2排放浓度≤35mg/Nm3；烟尘排放浓度≤5mg/Nm3），其中要求旺隆热电于2015年7月1日前达到大气污染物超洁净排放标准。

为了满足超洁净排放标准，旺隆热电对相关的脱硫、脱硝、除尘等相关系统进行改造，是非常必要的，其改造内容主要包括脱硫系统，脱硝系统，除尘系统以及原有GGH的整体改造。

二、项目建设内容

旺隆热电超洁净排放改造项目包括脱硫改造、脱硝改造、除尘改造和换热器改造四个部分。

1.脱硫改造

旺隆热电#1、#2机组现有湿法脱硫系统为两炉一塔系统，设计脱硫效率95%，设计排放浓度为65mg/Nm3。

为了满足广州市超洁净排放标准中对SO2排放的要求（≤35mg/Nm3），旺隆热电计划将现有脱硫系统进行改造，新建一套脱硫系统，并将原有脱硫系统改造为一炉一塔系统。

脱硫改造工程投资预算为3600万元。石灰石－石膏湿法脱硫工艺因技术成熟、运行可靠、煤质适应范围广、脱硫效率高等原因在国内外得到了广泛应用。随着环保要求的不断提高，湿法脱硫技术的优势也更加凸显，并在此基础上不断涌现出新工艺。对于需要通过改造来满足“超洁净排放”要求的脱硫系统而言，能够采取的改造措施主要包括增加液气比、增加托盘、单塔双循环等，个别系统还采用更换其他脱硫剂（如白泥、氧化镁）的方式。增加液气比是最直接的增容改造方式，可以分为提高浆液循环泵浆液循环量和增加喷淋层２种，配合使用喷淋层边界强化装置，能够有效提高吸收塔脱硫效率，但会增加系统电耗，且脱硫效率达到一定程度后较难进一步提高；吸收塔内增设托盘既能够起到均布塔内烟气、强化传质的作用，又可以增加浆液停留时间，促进浆液反应程度，缺点是系统阻力增加较多。

脱硫系统改造后，旺隆热电SO2排放浓度由65mg/Nm3降至35mg/Nm3以下，每年可减少SO2排放量252吨。

2.脱硝改造

燃煤电厂普遍采用的氮氧化物脱除技术包括：低氮燃烧技术、选择性催化还原（SCR）技术和非选择性催化还原（SNCR）技术，但单独采用SNCR技术已无法满足日益严格的环保排放限值要求，因此，欲使氮氧化物排放值达到“超洁净排放”要求，从现有技术上看，选择低氮燃烧与SCR相结合的技术路线更可取。低氮燃烧技术作为一种燃烧中的脱硝技术，能够从源头上大幅降低锅炉出口ＮＯｘ含量，现已投运的低氮燃烧设备可使锅炉出口NO2质量浓度降低200mg/Nm3以下，减少了后续脱硝装置的还原剂用量，起到了节能减排作用，但该技术控制过程中存在的最大问题是对锅炉效率及对烟气中一氧化碳含量的影响。锅炉效率影响着机组运行的经济性，而一氧化碳含量的多少又涉及污染物的排放，虽然目前国家及地方标准尚未规定燃煤锅炉一氧化碳的排放指标，但随着对其关注度的增加，火电企业的一氧化碳排放指标也将榜上有名。为了降低后续脱硝系统的运行压力，一套优异的低氮燃烧设备至关重要，不同的燃煤锅炉应根据自身实际情况进行合理设计，避免盲目追求锅炉出口NO2质量浓度低，防止出现锅炉效率损失及一氧化碳排放量增加。

旺隆热电原有脱硝SCR反应器催化剂层为2+1设计，即先安装两层催化剂，预留一层催化剂安装位置。

为了满足广州市超洁净排放标准中对NOx排放的要求（≤50mg/Nm3），旺隆热电已在2014年初对脱硝系统进行了改造，为两台机组脱硝SCR反应器分别加装了一层催化剂，改造费用550万元。为了提高脱硝系统的稳定性和可靠性，旺隆热电对脱硝系统进行可靠性改造，投资200万元.脱硝系统改造后，旺隆热电NOx排放浓度由85mg/Nm3降至50mg/Nm3以下，每年可减少NO2排放量293吨。

3.除尘改造

旺隆热电#1、#2机组除尘系统原来均为双室四电场静电除尘器，排放烟尘浓度35mg/Nm3，为了达到新的国家环保标准，旺隆热电在2013年和2014年初分别将两台机组除尘器改造成电袋一体式除尘器，排放烟尘浓度约为10mg/Nm3。

为了满足广州市超洁净排放标准中对烟尘排放的要求（≤5mg/Nm3），旺隆热电对除尘器系统进行进一步改造，在两台机组的脱硫系统后增加湿式电除尘器。除尘改造工程投资为2800万元。除尘系统改造后，旺隆热电烟尘排放浓度由10mg/Nm3降至5mg/Nm3以下，每年可减少烟尘排放量39吨。作为火电企业重点监控指标之一的烟尘，国内“超洁净排放”限值要求已经达到了世界上最严水平。目前，火电企业普遍采用的除尘方式有静电除尘法、布袋除尘法和电－袋复合除尘法，这几种除尘方式均用于脱硝系统后、脱硫系统前。借助脱硫塔的除尘性能，降低脱硫系统入口烟尘含量有利于脱硫系统出口净烟气中烟尘含量降低，但实际证明，脱硫系统出口烟尘中，另外两个主要成分是未参与脱硫反应的石灰石颗粒和脱硫副产物石膏，而且脱硫系统出口烟尘含量又与烟气流速、喷淋层喷淋浆液细度、除雾效果等相关，脱硫塔及其除雾设施很难去除PM2.5类的微小颗粒物，因此，脱硫系统净烟气中烟尘含量在降到一定水平后较难进一步降低。

4.换热器改造

由于脱硫系统GGH（回转式烟气-烟气换热器）本身存在漏风问题，如果不对GGH进行改造或取消，脱硫SO2排放将无法达到超洁净排放的要求。另外，如果取消GGH，烟囱出口易形成较浓白雾，易被周边居民误解。结合以上两点，须将GGH改造成其他类型的烟气换热设备。

旺隆热电将现有脱硫系统GGH改造为MGGH系统，工程投资1300万元。旺隆热电将现有脱硫系统GGH改造为MGGH系统，该系统组成确定为由“热回收器+再加热器”组成的MGGH系统（即管式气-气换热器或热媒体烟气换热器）。其中，原烟气热回收器第一级换热装置布置在引风机和脱硫塔之间水平烟道，第二级换热装置采用使用现有低温省煤器换热装置；净烟气再加热器布置在脱硫塔出口与烟囱之间的水平烟道上。系统使用除盐水作为中间换热媒介。

三、项目建设效果

工程于2014年9月15日开工建设，2015年1月10日#2机组改造完成投入运营，1月16日#1机组改造完成投入运营。6月30日通过广州市增城区环境保护局环保验收。各项污染物达到预期效果。

结论

在火电企业减排技术不断完善的背景下，全面实现“超洁净排放”限值要求必将成为不争的趋势，脱硝技术中的低氮燃烧技术和SCR技术、脱硫技术中的增容改造技术和单塔双循环技术、除尘技术中的高频电源技术和湿式电除尘技术也将成为今后的改造热点。实现“超洁净排放”改造后，污染物在线监测系统的监测仪表精度能否提高，也成为众企业关注的焦点，它直接反映并影响着企业环保设施的运行状态和减排能力评估；同时，环保监管部门的手工监测比对标准和方法亦应随之完善。

参考文献：

［1］廖永进，徐程宏，余岳溪，等．火电厂ＳＣＲ烟气脱硝装置的运行优化研究［Ｊ］．锅炉技术，２００８，３９（５）：６０－６３．

［2］杨青山，廖永进．降低ＳＣＲ脱硝装置最低投运负荷的策略研究［Ｊ］．中国电力，２０１４，４７（９）：２３０－２３２．

［3］李玉兰，曹建保．石灰石－石膏湿法脱硫中结垢堵塞等问题的探讨［Ｊ］．企业技术开发，２００９（２８）：１－６．