燃煤电厂超低排放技改方案及应用的分析佘国金

燃煤电厂超低排放技改方案及应用的分析佘国金

佘国金

江苏方天电力技术有限公司江苏南京211100

摘要：我国北方地区发电对燃煤电厂的依赖较高，但燃煤电厂排放的废气中含有较多的污染物，设法进行改良十分必要。基于此，本文以目前燃煤电厂排放污染物的情况作为出发点，分析其超低排放技改方案及应用，并给出相关应用的具体内容，旨在通过分析明晰当前状况、完善对应理论，并为后续具体工作的开展提供一定的帮助。

关键词：燃煤电厂；超低排放技改；脱硝装置；烟气冷却器

前言：燃煤电厂是火力发电厂的一种，是利用煤作为燃料生产电能的工厂。其生产过程是：燃料生成蒸汽，化学能转变成热能，蒸汽压力推动汽轮机旋转，热能转换成机械能，然后汽轮机带动发电机旋转，将机械能转变成电能。不难看出燃煤电厂发电需要燃烧大量的煤，其中的硫化物等进入大气将造成污染，鉴于我国目前对燃煤电厂发电较高的依赖性，分析燃煤电厂超低排放技改方案及应用十分必要。

1.燃煤电厂排放污染物的情况

1.1燃煤电厂排放的污染物类型

燃煤电厂排放的废气可以分为三大类，即烟尘、化合物和粉尘，烟尘的标准是指粒径小于10μm的飘尘，其能够沟通漂浮长期存在于空气中造成长期危害。化合物是燃煤电厂防治的重点，包括二氧化硫（SO2）、氮氧化合物（NOX）、碳氧化合物（CO2、CO）等，其中硫化物可能造成酸雨，其他化合物也会不同程度危害大气、水源等。粉尘是固体微粒，在运输、发电过程中均可能产生。

1.2燃煤电厂排放的污染物危害

烟尘的危害包括雾霾和长期危害两个方面，雾霾会增加日常生活的困扰，其内部的微量金属元素、化合物则进一步增加了其危害性，导致土壤金属富集、水体污染等。二氧化硫（SO2）、氮氧化合物（NOX）、碳氧化合物（CO2、CO）等各类化合物的危害不尽相同，普遍集中于水体、大气等方面，导致酸雨以及土壤酸碱化等，此外，其也会对人体造成不良影响，如各种呼吸系统疾病。粉尘产生的途径较多，其危害也包括呼吸系统疾病以及自然环境等。

2.燃煤电厂超低排放技改方案

2.1燃煤电厂超低排放技改方案的设计思路

燃煤电厂超低排放技改方案的设计思路方面，主要考虑对烟气污染的降低。目前我国北方超过80％的发电依靠火电厂，全国50％以上的发电依靠火电厂，这意味着淘汰燃煤电厂是不现实的，面对其污染较大的基本状况，一方面国家淘汰了小发电量、大污染机组，另一方面也需依靠技术的发展降低其污染。这是燃煤电厂超低排放技改方案设计的基础。其具体思路是建立以低温为核心的烟气协同治理技术路线，对废气进行收集，分别进行脱硝、脱硫等作业，吸取有害物质，并利用冷却设备进一步降低排放的废气量，实现超低排放技改。

2.2燃煤电厂超低排放技改的建模

燃煤电厂超低排放技改系统由收集装置、锅炉燃烧器低氮改造器、脱硝装置、烟气冷却器、低温静电除尘器、脱硫装置、湿式电除尘器、烟气再热器、干烟囱9大模块组成。各自负责不同工作，在联合的情况下共同发挥作用。系统基本的工作流程和原理是：通过分布在燃煤电厂周围的收集装置完成对废气的收集，提供少量动力将其推入锅炉燃烧器低氮改造器中，进行脱氮作业，再利用活性炭等实现脱硝，在此过程中利用烟气冷却器降低烟尘温度，利用低温静电除尘器完成较大烟尘的分离，之后利用化学催化剂进行脱硫，脱硫作业完成后[1]。利用湿式电除尘器对有害物质进行电解，除去大部分大型烟尘。烟气再热器的作用是对点解、破碎后的烟尘进行二次加热，再提供少量动力将其压入干烟囱中进行脱水，最终将污染性较小的混合气体排入大气。系统工作的流程图如图1所示。

进行建模工作时，研究人员以某燃煤电厂作为模板，并收集了该厂正常生产过程中的治疗，重点对烟气氮氧化物、二氧化硫、烟尘排放浓度三项数据进行了分析和收集，了解了其基本状况，所获数据如表1所示。

在了解了相关数据后，人员将参数代入模型中，建立了计算机模型，并将系统模型的各要素和对应参数代入其中，进行了模拟。

3.燃煤电厂超低排放技改方案的应用

3.1模拟应用

为求了解燃煤电厂超低排放技改方案以及系统模型的应用价值，将各类参数代入模型中进行了模拟实验。

模拟实验共进行6次，人员对实验结果进行收集和分析，发现氮氧化物的排放量只有42.6（±2.8）mg/m3，远低于当地标准（100mg/m3），较原有排放量（83.9mg/m3）也大为降低，二氧化硫排放量方面，经系统处理只有21.6（±1.4）mg/m3，较当地标准（50mg/m3）和原有排放量（41.6mg/m3）也有十分明显的降低。烟尘排放浓度上，降至9.2（±0.8）mg/m3的水平，远低于当地标准（30mg/m3）和原有排放量（28.1mg/m3）。这体现了系统的价值和应用优势。

3.2实际应用

完成模拟后，人员在对应企业建立了完整的燃煤电厂超低排放技改系统，并在检修无误如投入使用，收效良好。实际应用的流程为在燃煤电厂的各个车间、烟囱处建立废气收集装置，装置为复合材料，并应用复合管材和小型风机将废气推送至锅炉燃烧器低氮改造器中，进行初次加热，使废气温度维持在130-150℃左右，利用活性炭实现脱氮，之后利用机械设备撤出活性炭，注入催化性，实现脱硝。脱硝完成后，使用烟气冷却器将严惩温度降至40-50℃的水平，注入催化剂进行脱硫，此时混合气体中含有较多有害物质，利用湿式电除尘器进行高电压电解，使其破碎、并在催化剂催化下相互反应，失去危害。最后通过烟气再热器使气体温度恢复至80℃左右，利用小型风机将其推入大气。

总结：通过分析燃煤电厂超低排放技改方案及应用，了解了相关基本内容。目前来看，燃煤电厂排放的污染物包括烟尘、化合物、粉尘、废渣、废水，其中烟尘、化合物、粉尘排放控制是本文研究的重点，鉴于其危害，人员通过了解地区标准和目标工厂排放情况建立了模型，证明了新系统的价值。实际应用中，需要燃煤电厂结合具体情况建立系统。后续工作中，应用相关理论有助于燃煤电厂超低排放技改方案的实现。

参考文献：

[1]李博，赵锦洋，吕俊复.燃煤烟气超低排放技术路线选择建议[J].电力科技与环保，2016，32（05）：13-15.