烟气协同治理超低排放系统工程运用探索

烟气协同治理超低排放系统工程运用探索

潘利红

浙江百能科技有限公司浙江杭州310012

摘要：火电厂是我国电能生产体系中的主要力量，肩负着全国大部分地区的用电压力。燃煤电厂是火力发电最主要的形式。燃煤电厂通过将化石能源转化为电能，在燃烧过程中会产生大量的污染物，最终以烟尘的形式排放到大气中，会造成区域环境污染。为了应对由燃煤引起的环境污染问题，有关部门推出了烟气协同治理超低排放系统，用以实现治污减排，改善区域环境污染。本文主要对烟气协同治理超低排放系统的工程运用展开分析，为燃煤电厂的环保化发展提供借鉴。

关键词：烟气协同；超低排放系统；工程运用

目前，区域性大气污染已经成为环保治理最为严峻的难题。而燃煤又在很大程度上加剧大气污染的程度。运用多种设备协同治理，提高污染物的治理效率，可以有效减低燃煤电厂生产过程中污染物的排放量和排放浓度，达到改善区域空气质量，保护环境的效果。常用的设备有：除尘设备、脱硫设备、脱硝设备等。

1烟气协同治理超低排放系统概述

燃煤电厂在燃烧煤炭的过程中因燃烧不充分，会产生氮氧化物、二氧化硫、烟尘等污染物，会引发大气污染。以单一的方法治理上述污染物时，取得的效果有限。如在脱除NOx时，单纯采用低氮燃烧器设备无法达到排放指标要求。所以在采用低氮燃烧器设备后仍然要选用SNCR、SCR或者臭氧技术组合才能达到超低排放标准。脱除二氧化硫时，一般会通过石灰石—石膏湿法脱硫系统，但是该系统在工作过程中会因为石膏而产生额外的颗粒物，从而影响到烟囱颗粒物的排放总量。另外，电厂所选燃煤的含硫量以及湿法脱硫都会决定烟气污染物中二氧化硫的浓度。烟气污染物的治理是一个复杂繁琐的过程，根据现有的超低排放指标要求，针对某一污染物的单一的治理方式并不可行。因此，要树立烟气协同治理的理念，来对成分复杂的烟气污染物进行深层次的治理。

为了提高治理效果，需将整个燃烧过程视为一个整体，以加强环保设备的协同力度。在协同治理时，需考虑到它们在工作时的相互影响关系，对污染物治理的工序、参数进行系统配置进行优化，对多种环保设备进行升级改造。设备升级改造过程会加大电厂的经营成本，同时协同治理涉及到多种设备，治理的工作量和难度也有所增加。因此，有关部门要加大系统的优化力度，综合考虑各种因素，争取实现环保和经济的共赢[1]。

2烟气协同治理超低排放系统运用

2.1各种脱硝技术的协同运用

燃煤电厂煤种以及其对应的燃烧方式会决定氮氧化物的排放浓度。在设计协同治理超低排放系统时，要根据锅炉的工作效率以及蒸汽参数，选择合适的煤种，并使用恰当的燃烧方式来实现低氮燃烧。

低氮燃烧系统一般会在锅炉燃烧器上部设置高位燃尽风喷口，在根源上减少氮氧化物的排放总量与排放浓度。如使用SNCR系统脱硝，一般在炉膛出口合适的高温区（800~1100℃）布置喷枪，喷射还原剂。在与低氮燃烧系统协同时，既要利用低氮燃烧尽可能减少NOx排放，又要考虑低氮系统对SNCR反应温度的影响。如使用SCR系统脱硝，在与低氮燃烧系统协同时，既要利用低氮燃烧尽可能减少NOx排放，以便减少催化剂的用量，降低运行成本。

臭氧脱硝也是一种高效率的脱硝技术，一般都有90%以上的脱硝率，能保证各种工况，尤其是低负荷工况下的稳定运行。在其他脱硝技术不能实现时，臭氧是作为全负荷脱硝的重要手段。

应用低氮燃烧与烟气脱硝协同治理系统后，锅炉的燃烧过程中氮氧化物的产量显著降低，其中脱硝入口的NOx排放量与低氮系统的投运程度相关。在总风量一定的前提下，燃尽风系统的风量越大，氮氧化物的排放量越小，环保效果越好在系统的设计当中，还要考虑到低氮燃烧的成本，将其与电厂的经济效益相结合，进一步优化低氮燃烧与烟气脱硝的整体协同设计[2]。

2.2烟气脱硝与脱硫的协同运用

循环流化床锅炉中有很多采用炉内喷钙的脱硫工艺，该类锅炉在脱硝时采用SNCR工艺。运行时发现，脱硫中的Ca/S的变化对脱硝效率有明显的影响。Ca/S的增加将导致没有参与反应的CaO含量增多，而CaO对NH3有催化氧化效果，虽然减少了NH3逃逸但同时也降低了NH3的利用率，从而导致使得脱硝率降低。[3]。因此，采用炉内喷钙和SNCR脱硝系统运行时应考虑脱硫中Ca/S对脱硝的影响。

对于采用SNCR/SCR联合脱硝并且采用湿法脱硫的工程来说，根据陈镇超等人的研究，协同治理需要注意以下几点[4]：

首先要平衡好脱硝效率和氨逃逸的关系，既要有足量的还原剂，以保证脱硝率，使得NOX达到排放要求，又不能使氨逃逸超标。

氨逃逸超标会带来一系列的问题。在空预器运行的温度区间，逃逸的NH3能与烟气中的SO3发生反应生成粘性较强的硫酸氢铵，使得积灰越来越多，在增加热阻同时加剧低温腐蚀，损害设备。NH3逃逸还会导致PM10和PM2.5中的NH4+离子浓度增加。而湿法脱硫只能脱除部分PM2.5中的NH4+离子，主要是由于烟气携带的细小石膏颗粒中同时含有NH4+离子。烟气中NH4+离子的存在容易形成蓝色或黄色的烟羽，从而导致二次污染。

因此对于采用湿法脱硫+SNCR/SCR组合脱硝系统的燃煤电厂，要严格控制尾部NH3浓度。

2.3湿式除尘器与湿法脱硫塔的协同运用

在协同多种设备治理污染物时，要考虑到污染物在排放限值上的不同要求。根据湿式电除尘的特点，在湿式电除尘与湿法脱硫的协同运用时，要利用湿式电除尘器构建高效除尘脱硫系统。

吸收塔上部安装有除雾器，用以分离净烟气夹带的雾滴。除雾器的设计保证良好的去除液滴效果。

烟气经脱硫塔脱硫后由顶部出口引出，进入湿式电除尘器，通过进口导流装置实现气流的均布。然后通过放电的蜂窝管阳极板收尘系统，去除细微颗粒与雾滴。湿式静电除尘器对亚微米颗粒的高捕获率，同样对SO3的微液滴起相同作用。经过处理后的烟气由湿式电除尘出口引入烟道，除尘器所收集的悬浮液体及冲洗水，与脱硫废水一起进入脱硫废水处理系统，净化处理后回收利用。

使用湿式电除尘器后含湿烟气中的烟尘排放可达5mg/m3以下，收尘性能与粉尘特性无关，适用于含湿烟气的处理，尤其适用在电厂湿法脱硫之后含尘烟气的处理上。高效除尘脱硫系统在投运后，原烟气口排放出的烟尘中二氧化硫的浓度以及粉尘浓度显著下降[5]。

2.4锅炉烟气系统一体化运用

烟气侧的阻力特性会受到环保设备的影响，在烟气协同治理超低排放系统运用会采用多种环保设备，并且会对设备进行改造升级，从而实现对烟气的治理。通过对锅炉尾部烟道实施改进，无需风机改造就可以保证风机的正常运行。脱硫塔设计及塔内件的在选择时尽可能选用低阻力部件，从而构建锅炉烟气系统一体化，降低多种环保设备之间进行协同的阻力和工作量。

结语

综上所述，由燃煤锅炉所引起的大气污染对人类的身体健康有着较大的危害。为了改善大气污染状况，燃煤锅炉要加大实行烟气协同治理的力度。燃煤电厂在选择超低排放技术时要综合考虑安全控制、地域条件、煤质、锅炉设备、生产工艺、成本等因素，因地制宜地构建更加完善的超低排放系统。通过烟气协同超低排放系统运用，减少了燃煤锅炉烟气污染物的排放浓度和排放总量，是企业实现可持续发展的重要途径，能够创造良好的经济效益以及社会效益。

参考文献：

[1]黄国新，白玉峰，马巧春等.烟气协同治理超低排放系统的设计及运行实践[J].电力科技与环保，2016，32（3）：24-27.

[2]黄国新，姜炳高.基于烟气协同治理技术路线的超净排放系统及工程实践[C].//发电厂“超净排放”烟气治理技术及脱硫、脱硝、除尘技术改造经验交流研讨会论文集.2015：50-55.

[3]陈镇超.SNCR应用于130t/h循环流化床锅炉烟气脱硝的研究[J].能源工程，2014，（5）：61-67.

[4]陈镇超.SNCＲ/SCＲ联合脱硝的应用及对锅炉运行的影响[J].能源工程，2016，（2）：48-65.

[5]陈牧，胡玉清，桂本等.利用协同治理技术实现燃煤电厂烟尘超低排放[J].中国电力，2015，48（9）：146-151.

[6]姚明宇，聂剑平，张立欣等.燃煤电站锅炉烟气污染物一体化协同治理技术[J].热力发电，2016，45（3）：8-12.

[7]李永胜，王小亚，李永兵等.烟气污染物超低排放技术在安庆电厂的应用[J].机电信息，2017，（18）：96-97.