2CFB鍋爐超低排放技術(shù)路線

2.1SO2超低排放技術(shù)路線

CFB鍋爐可以通過爐內(nèi)加石灰石來進(jìn)行脫硫，但對(duì)于達(dá)到SO2小于35mg/m3的超低排放要求，本研究推薦采用“爐內(nèi)脫硫+尾部濕法FGD”的技術(shù)，而不采用許多研究者推薦的干法或半干法技術(shù)。只有在特殊條件下，如嚴(yán)重缺水或壽命短的老機(jī)組、采用半干法脫硫又能滿足當(dāng)?shù)丨h(huán)保要求的，才考慮選用半干法FGD技術(shù)。

2.2NOx超低排放技術(shù)路線

對(duì)于CFB鍋爐NOx的超低排放，單純的SNCR有時(shí)還難以滿足要求，例如當(dāng)原始NOx的排放濃度為200mg/m3時(shí)，要到達(dá)50mg/m3要求，至少需要75%的脫硝效率，SNCR不一定能保證，這時(shí)可以采用“SNCR+SCR”混合法，即將SNCR工藝的還原劑氨(或尿素)噴到旋風(fēng)分離器入口，逃逸的氨可在SCR催化劑反應(yīng)，進(jìn)一步脫除NOx。它是把SNCR工藝的低費(fèi)用特點(diǎn)同SCR工藝的高脫硝率進(jìn)行有效結(jié)合的一種揚(yáng)長(zhǎng)避短的混合工藝，特別適合現(xiàn)有CFB鍋爐脫硝的分步實(shí)施，即先安裝SNCR工藝，當(dāng)環(huán)保要求越來越嚴(yán)格后，再安裝SCR裝置。對(duì)于新建大型CFB鍋爐，建議將SNCR作為常規(guī)配置，而至少要在尾部預(yù)留“1+1”SCR催化劑的空間;當(dāng)SNCR滿足不了環(huán)保要求時(shí)，再安裝1層SCR裝置;當(dāng)催化劑的活性降低或者要求更高的脫硝效率時(shí)，布置第2層催化劑。

2.3粉塵超低排放技術(shù)路線

同煤粉爐一樣，采用常規(guī)的電除塵器技術(shù)以及電除塵新技術(shù)，包括低低溫電除塵技術(shù)、新型高壓電源和控制技術(shù)、移動(dòng)電極電除塵技術(shù)、機(jī)電多復(fù)式雙區(qū)電除塵技術(shù)、煙氣調(diào)質(zhì)技術(shù)、粉塵凝聚技術(shù)等，除塵器出口煙塵排放或許能達(dá)到20mg/m3重點(diǎn)地區(qū)的環(huán)保要求;而即使采用電袋復(fù)合除塵或純袋式除塵器，煙塵排放還是難以達(dá)到5mg/m3的超低排放要求，此時(shí)必需采用WESP技術(shù)。因此對(duì)CFB鍋爐，采用干式除塵器先將濕法吸收塔入口煙塵控制在30mg/m3以下，且吸收塔設(shè)計(jì)要求不增加煙塵含量即可，最后只需通過1個(gè)電場(chǎng)的WESP，使煙塵排放濃度達(dá)到5mg/m3以內(nèi)的超低排放要求。對(duì)于新建CFB鍋爐，即使暫不上WESP，尾部煙道上也一定要預(yù)留WESP裝置的空間。本研究提出的CFB鍋爐超低排放技術(shù)路線如圖2所示，即采用“SNCR+SCR脫硝技術(shù)+尾部濕法FGD技術(shù)+WESP技術(shù)”，這是必然趨勢(shì)。

3超低排放改造工程應(yīng)用

3.1300MW煤粉鍋爐超低排放應(yīng)用效果

鍋爐型式為:亞臨界參數(shù)、自然循環(huán)、四角切向燃燒方式、一次中間再熱、單爐膛平衡通風(fēng)、固態(tài)排渣、采用露天布置、全鋼構(gòu)架的П型汽包爐，三分倉(cāng)回轉(zhuǎn)式空預(yù)器。

該電廠于2014年初啟動(dòng)1號(hào)機(jī)組“超潔凈排放”改造工作，3—7月實(shí)施了機(jī)組“超潔凈排放”改造工程，2014年7月21日1號(hào)機(jī)組大修后投入運(yùn)行。“超潔凈排放”改造主要工作有脫硫增容改造、高頻電源改造、WESP改造、脫硝空預(yù)器改造、脫硝流場(chǎng)及噴氨優(yōu)化、脫硝催化劑單元加裝、鈦復(fù)合板煙囪改造、排放連續(xù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)(continuousEmissionmonitoringsystem，CEMS)改造等工作，同時(shí)進(jìn)行了原有環(huán)保設(shè)施的大修，確保1號(hào)機(jī)組大修啟機(jī)后實(shí)現(xiàn)煙氣污染物的超潔凈排放。圖3為某電廠300MW機(jī)組超低排放技術(shù)流程總覽。

2014年8月26日至9月4日，對(duì)“近零排放”示范工程1號(hào)機(jī)組進(jìn)行了性能試驗(yàn)，改造后SCR系統(tǒng)的脫硝效率可通過噴氨調(diào)節(jié)到90%以上，NOx排放濃度在50mg/m3以下;FGD系統(tǒng)脫硫效率可達(dá)99%以上，煙囪SO2排放濃度在35mg/m3以下;WESP的主要性能指標(biāo)(包括粉塵脫除率、PM2.5脫除率等)均滿足設(shè)計(jì)要求，煙囪粉塵排放濃度3.12mg/m3小于5mg/m3;各項(xiàng)污染物排放濃度均滿足超低排放的要求，完全達(dá)到了工程預(yù)期目的。

3.2600MW煤粉鍋爐超低排放應(yīng)用效果

某電廠3、4號(hào)機(jī)組工程2×600MW超臨界鍋爐是在引進(jìn)ALSTOM美國(guó)公司超臨界鍋爐技術(shù)的基礎(chǔ)上，上海鍋爐廠有限公司結(jié)合自身技術(shù)生產(chǎn)的超臨界鍋爐，型號(hào)SG-1913/25.4。該鍋爐為超臨界參數(shù)變壓運(yùn)行螺旋管圈直流爐，單爐膛、一次中間再熱、四角切圓燃燒方式、平衡通風(fēng)、全鋼架懸吊結(jié)構(gòu)Π型露天布置、固態(tài)排渣。

超低排放改造內(nèi)容包括省煤器分級(jí)、脫硝催化劑加層、干式電除塵加固、引風(fēng)機(jī)增壓風(fēng)機(jī)合并、脫硫系統(tǒng)擴(kuò)容和新增WESP。圖4為某電廠600MW機(jī)組超低排放技術(shù)流程，改造主要內(nèi)容有省煤器分級(jí)、脫硝系統(tǒng)加裝催化劑提升效率和加裝WESP等項(xiàng)目。對(duì)于脫硝系統(tǒng)，設(shè)計(jì)脫硝效率不小于87%，NOx排放濃度小于50mg/m3;對(duì)于脫硫系統(tǒng)(擴(kuò)容)，設(shè)計(jì)脫硫效率不小于98.7%，SO2排放濃度小于35mg/m3;對(duì)于除塵系統(tǒng)，設(shè)計(jì)除塵效率不小于70%，粉塵排放濃度小于5mg/m3。

改造后性能試驗(yàn)結(jié)果:脫硝系統(tǒng)分別在260MW、300MW、450MW和600MW共4個(gè)負(fù)荷工況下進(jìn)行性能測(cè)試，測(cè)得脫硝效率88.0%～90.1%，NOx排放濃度34～38mg/m3;脫硫系統(tǒng)性能測(cè)試測(cè)得脫硫率98.8%，SO2排放濃度10～30mg/m3〔標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)，干基，φ(O2)=6%〕;WESP粉塵性能測(cè)得粉塵脫除率(含石膏)82.5%，PM2.5脫除率80.4%，PM10脫除率74.2%，汞脫除率58.1%，煙囪粉塵排放濃度2～4mg/m3。測(cè)試結(jié)果表明，NOx、SO2、粉塵排放濃度都達(dá)到“50355”超低排放要求。

3.31050MW煤粉鍋爐超低排放應(yīng)用效果

廣東某電廠2×1050MW機(jī)組鍋爐型號(hào)為HG-3100/28.25-YM4型，由哈爾濱鍋爐廠有限責(zé)任公司制造。鍋爐為超超臨界變壓運(yùn)行直流鍋爐，采用П型布置、單爐膛、一次中間再熱、低NOx主燃燒器和高位燃盡風(fēng)分級(jí)燃燒技術(shù)、反向雙切圓燃燒方式，爐膛為內(nèi)螺紋管垂直上升膜式水冷壁，大氣擴(kuò)容式啟動(dòng)系統(tǒng);調(diào)溫方式除煤/水比外，還采用煙氣分配擋板、燃燒器擺動(dòng)、噴水等方式。鍋爐采用平衡通風(fēng)、露天布置、固態(tài)排渣、全鋼構(gòu)架、全懸吊結(jié)構(gòu)。每臺(tái)鍋爐配備6臺(tái)中速磨冷一次風(fēng)機(jī)正壓直吹式制粉系統(tǒng)，燃用設(shè)計(jì)煤種時(shí)，5臺(tái)運(yùn)行，1臺(tái)備用。另外，每臺(tái)鍋爐同步配備SCR脫硝系統(tǒng)及低溫省煤器系統(tǒng)。

電廠為了滿足超低排放的標(biāo)準(zhǔn)，在新建時(shí)同步安裝的環(huán)保設(shè)施，具體的技術(shù)路線如下:

a)SO2脫除系統(tǒng):采用單回路噴淋塔設(shè)計(jì)、一爐一塔布置，無煙氣旁路、無GGH;

b)氮氧化物脫除系統(tǒng):脫硝空預(yù)器進(jìn)行了防止硫酸氫銨堵塞的技術(shù)措施、脫硝流場(chǎng)及噴氨優(yōu)化、脫硝催化劑單元加裝，在脫硝系統(tǒng)進(jìn)行了熱工優(yōu)化控制優(yōu)化技術(shù)改造;

c)粉塵脫硝系統(tǒng):為了達(dá)到5mg/m3的排放要求，在FGD之后安裝了WESP系統(tǒng)。

4結(jié)論

本文針對(duì)火電廠超低排放技術(shù)路線選擇進(jìn)行了系統(tǒng)研究，鍋爐爐型包括傳統(tǒng)煤粉鍋爐和CFB鍋爐，鍋爐容量為300MW到1050MW鍋爐等，主要研究了不同類型鍋爐(煤粉爐和CFB鍋爐)進(jìn)行超低排放改造時(shí)，技術(shù)路線選擇的依據(jù)以及現(xiàn)場(chǎng)改造需要解決的關(guān)鍵技術(shù)難題，為火電廠進(jìn)行超低排放改造提供一種指導(dǎo)，主要結(jié)論如下:

a)SO2超低排放技術(shù)改造的關(guān)鍵技術(shù):對(duì)于不同含硫量煤種的SO2排放達(dá)到超低排放要求時(shí)推薦采用的FGD技術(shù)，能夠顯著降低超低排放脫硫改造成本。

b)氮氧化物超低排放技術(shù)改造的關(guān)鍵技術(shù):爐內(nèi)采用先進(jìn)的低氮燃燒器改造技術(shù)，有效控制爐內(nèi)NOx的生成;在鍋爐高、低負(fù)荷時(shí)，優(yōu)化燃燒器配風(fēng)方式，保證燃燒器區(qū)域處于較低的過量空氣系數(shù)，有效控制低負(fù)荷時(shí)NOx的排放;通過大量燃燒調(diào)整試驗(yàn)，包括變氧量、變配風(fēng)(SOFA、CCOFA)方式、變磨煤機(jī)組合等方式，在保證鍋爐效率和運(yùn)行安全的前提下，盡量降低爐膛出口NOx的濃度。滿足超低排放下氮氧化物穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放要求，需要對(duì)脫硝熱工自動(dòng)控制進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)，對(duì)于鍋爐低負(fù)荷時(shí)，脫硝系統(tǒng)入口煙氣溫度達(dá)不到噴氨溫度要求的實(shí)際情況，可以采用省煤器分級(jí)改造、高溫?zé)煔馀月?、提高鍋爐給水溫度、旁路部分省煤器給水等技術(shù)手段。

c)粉塵超低排放技術(shù)改造的關(guān)鍵技術(shù):地方政府要求煙塵排放小于5mg/m3，通過除塵設(shè)備及濕法脫硫設(shè)備改造難度大或費(fèi)用很高、煙塵排放達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)要求時(shí)，需要采用WESP。通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)性比較，采用WESP有較好經(jīng)濟(jì)性。若要求粉塵濃度達(dá)到10mg/m3以下，可以采用FGD協(xié)同除塵技術(shù)，不用采用WESP技術(shù);若要求粉塵濃度達(dá)到5mg/m3以下，需要采用WESP技術(shù)。