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　　摘　要：针对我国燃煤电厂烟气超低排放要求，可采用的技术路线有：以低低温电除尘技术为核心的烟气协同治理技术路线和以湿式电除尘技术为核心的烟气协同治理技术路线。本文从关键设备主要功能、污染物协同脱除作用、适用条件、国内外工程应用等方面对上述技术路线进行了简要分析，提出超低排放技术值得关注的问题及建议。本文可为我国燃煤电厂烟气治理提供一定的借鉴作用。
　　关键词：超低排放；改造

      1　引言

      2014 年 9 月 12 日，国家发改委、国家环保部、国家能源局联合发文“关于印发《煤电节能减排升级与改造行动计划 (2014—2020 年 )》的通知”中要求，稳步推进东部地区现役 30 万千瓦及以上公用燃煤发电机组和有条件的 30 万千瓦以下公用燃煤发电机组实施大气污染物排放浓度基本达到燃气轮机组排放限值的环保改造。燃煤发电机组大气污染物排放浓度基本达到燃气轮机组排放限值 ( 即在基准氧含量 6% 条件下 , 烟尘、二氧化硫、氮氧化物排放浓度分别不高于 10、35、50毫克 / 立方米。针对“行动计划” ，国内火力发电集团提出了“超净排放 (50、35、5( 氮氧化物、二氧化硫、烟尘浓度 ))” 、 “近零排放” 、 “超低排放” 、“绿色发电”等类似的口号。

　　燃煤机组排放达到或基本达到燃气轮机组标准排放限值被业内称为超低排放。针对我国日益严峻的大气污染形势及国内燃煤电厂使用的除尘设备 80% 左右为电除尘器这一现状，同时借鉴发达国家的先进电除尘技术，为实现燃煤电厂烟气超低排放，可采用“以低低温电除尘技术为核心的烟气协同治理技术路线”或“以湿式电除尘技术为核心的烟气协同治理技术路线” 。

　　2　脱硝与除尘系统介绍

      在已调研项目中，脱硝系统多采用低 NOx 燃烧器+SCR催化剂的组合方式， 该类系统技术成熟，运行可靠。执行超净排放的燃煤电站与常规电站相比较，脱硝系统区别主要在于 SCR 催化剂的填装层数，改造工程多将原有的 2+1(2 层填装，1 层备用 ) 层催化剂直接更改为 3 层全部填装，部分电厂 ( 华能高碑店、华电永利 ) 采用 4 层 SCR 催化剂。改造后系统脱硝效率可以提升至 85~90%，采用现有技术可以满足超净排放 NOX<50mg/Nm3要求。

　　实现超净排放指标的电厂中，除尘系统分为两条技术路线：

　　①烟气冷却器 + 五电场低低温静电除尘器 +高效除尘 FGD+ 湿式静电除尘器 ;②五电场旋转极板静电除尘器 ( 末电场采用旋转极板 )+ 高效除尘 FGD+ 湿式静电除尘器。调研结果显示，此两条路线均可满足超净排放 PM<5mg/Nm3的要求。

　　3　超低排放技术应用

      3.1　脱硝改造

      （1）低低氮燃烧器改造常规低氮燃烧器约

75% 的 NOX是在燃尽风区域产生的，低低氮燃烧器是通过改造燃烧器，调整二次风和燃尽风的配比，增加燃尽风的比例，大幅度减少燃尽风区域产生的 NOX，从而有效降低 NOX排放。
　　（2）脱硝催化剂增加备用层催化剂加层是简单有效的提高脱硝效率、降低 NOX排放的方法，目前在各大电厂超低排放改造中广泛使用。通过增加催化剂和喷氨量，可以进一步增加烟气中NOX和氨的反应量，减少 NOX排放。
　　两种改造方式投资都比较高，相比之下，燃烧器改造的一次性投入大，而催化剂加层的运行成本很大，远期投资要比低低氮燃烧器要大得多。低氮燃烧器改造用于四角切圆直流燃烧器的比较多，改造也都比较成功，而用于对冲布置的旋流燃烧器的案例较少，而且经常会带来屏过结焦严重、超温等影响锅炉安全运行的问题，对于炉膛出口烟温和排烟温度较高、容易结焦的锅炉来说不是太合适。
　　相比之下脱硝催化剂加层的效果是比较确定的，脱硝加层会带来 100-150Pa 的阻力增加，影响不大，但是单纯依靠加层和增加喷氨量来提高脱硝效率，将会带来氨逃逸的增多，同时 SO2转SO3的数量也会增大，逃逸的 NH3与 SO3反应生成 NH4HSO4，该物质在 150-190℃时为鼻涕状粘稠物质，增加的 NH4HSO4可能会造成空预器差压上升甚至造成堵塞，影响空预器的运行效率和运行安全。

　　3.2　脱硫改造

      （1）脱硫除尘一体化技术单塔一体化脱硫除尘深度净化技术是国内自主研发的专有技术，该技术可在一个吸收塔内同时实现脱硫效率 99%以上，除尘效率 90% 以上，满足二氧化硫排放35mg/Nm3、烟尘 5mg/Nm3的超净排放要求。

　　超净脱硫除尘一体化装置是旋汇耦合装置、高效节能喷淋装置、管束式除尘装置三套系统优化结合的一体化设备，应用于湿法脱硫塔二氧化硫去除。旋汇耦合器基于多相紊流掺混的强化传质机理，通过产生气液湍流，大大提高传质速率，从而达到提高脱硫效率的目的。CFD 模拟结果显示，加装耦合器后塔内的烟气分布更加均匀。
　　除了旋汇耦合器，脱硫除尘一体化技术还通过管束式除雾器、增加喷淋层等方式提高脱硫、除尘效率 ; 脱硫除尘一体化技术主要具有如下优势：
　　1) 效率高。在一个吸收塔里同时完成脱硫除尘，目前可以达到现阶段最严格的深度超净脱除的要求，二氧化硫达到 35mg/m3以下，粉尘 5mg/m3以下。2) 费用低。该技术在保证高性能的前提下，尽量降低能耗，比同类技术运行费用电耗低20-30% 左右。3) 投资少。该技术可以在原有装置基础上进行改造完成，对于新建电厂，不会额外增加占地和新建费用，投资比传统技术低 40%左右。4) 运行维护简单。该技术在设计研发过程中尽量简化操作，保证零件质量，降低更换频率，从用户角度减少零件的运行和维护压力。
　　（2）单塔双分区高效脱硫除尘技术目前市面上的脱硫吸收塔浆液区基本都采用单区设计，单区设计具有如下限制：
　　1）pH 采用折中值 5-5.5，一定程度兼顾吸收和氧化要求。2）牺牲吸收能力，脱硫效率明显受限。3）降低石膏结晶效果， 石膏副产物长大受阻。
　　浆液双分区浆液池设计，将浆液池分隔成上下两层 ( 上层低 PH 值区和下层高 PH 值区 )，上层主要负责氧化，下层主要负责吸收，通过功能分区可以明显提高脱硫效率。双分区设计具有如下优点：
　　1) 适合高含硫或高效率场合，效率可达99.3%。2) 浆池 pH 分区，氧化区 4.9-5.5 生成高纯石膏，吸收区 5.3-6.1 高效脱除 SO2。3) 浆池小，停留时间可为 3min，并且无任何塔外循环吸收装置。4) 配套专有射流搅拌措施，塔内无转动搅拌设施，检修维护方便。5) 吸收剂的利用率高、石
膏纯度最高。6) 烟气阻力小。
　　除了浆液分区，该技术通过安装提效环、喷淋层加层、多孔分布器和等措施进一步提高脱硫效果 ; 另外该技术采用多级高效机械除雾器，包括采用多级除雾器、管式除雾器、烟道除雾器的组合式除雾器，并在原烟道处设置喷雾除尘系统以提高除尘效果。

　　3.3　除尘技术

      1、低低温电除尘低低温电除尘是在电除尘前增设热回收器，降低除尘器入口温度，利用了烟气体积流量随温度降低而变小和粉尘比电阻随温度降低而下降的特性。随温度降低，粉尘比电阻减少至 1011Ω˙cm 以下，此时的粉尘更容易被捕集 ; 同时，随着烟气温度降低，烟气体积流量下降，在电除尘通流面积不变的情况下，流速明显降低，从而增加了烟气在电除尘内部的停留时间，所以，烟气流经电除尘器的温度范围在80~100℃之间时，除尘系统效率将会明显提高。

　　回收的热量目前主要有两种用法，一种是MGGH，即在吸收塔后增加再加热器，利用烟气余热抬升烟气温度，防止下游设备腐蚀，无烟气泄露，可以基本消除白烟及石膏雨。另一种是低温省煤器，即将回收的热量用于加热汽机房凝结水。两种改造路线各有优势，MGGH 具有很好的环保效果，而低温省煤器则可以有效降低煤耗，提高经济性。
　　2、湿式电除尘湿式电除尘器是一种用来处理含微量粉尘和微颗粒的新除尘设备，主要用来除去含湿气体中的尘、酸雾、水滴、气溶胶、臭味、PM2.5 等有害物质。
　　湿式电除尘器和与干式电除尘器的收尘原理相同，都是靠高压电晕放电使得粉尘荷电，荷电后的粉尘在电场力的作用下到达集尘板 / 管。干式电收尘器主要处理含水很低的干气体，湿式电除尘器主要处理含水较高乃至饱和的湿气体。在对集尘板 / 管上捕集到的粉尘清除方式上 WESP与 DESP 有较大区别，干式电除尘器一般采用机械振打或声波清灰等方式清除电极上的积灰，而湿式电除尘器则采用定期冲洗的方式，使粉尘随着冲刷液的流动而清除。
　　湿式电除尘器还可分为横流式 ( 卧式 ) 和竖流式 ( 立式 )，横流式多为板式结构，气体流向为水平方向进出，结构类似干式电除尘器 ; 竖流式多为管式机构， 气体流向为垂直方向进出。 一般来讲，同等通气截面积情况下竖流式湿式电除尘器效率为横流式的 2 倍。
　　沉集在极板上的粉尘可以通过水将其冲洗下来。湿式清灰可以避免已捕集粉尘的再飞扬，达到很高的除尘效率。 因无振打装置， 运行也较可靠。

　　4　超低排放技术值得关注的问题及建议

      4.1　超低排放技术推广建议

      （1）加快调研进度，逐步启动可研招标工作要进行调研工作 , 确定主要考虑的线路，同时对同类线路的投产机组开展深入调研，了解改造效果和经验教训，为后续工作开展提供参考 ; 同时，可研的招标 / 委托在程序上也需要占用较多时间，应尽快启动可研的招标 / 委托工作，确保可研工作的顺利开展。

　　（2）进一步发挥超低排放小组的专职攻关作用由于超低排放改造工程浩大，各电厂一般从前期就成立超低排放工作组专职开展改造相关工作 , 但由于电厂生产任务较重，很可能一直没有人专职从事改造工作。随着时间的日益紧迫，建议电厂考虑适时调整调配人力，确保改造的相关工作进度。
　　（3）持续关注超低排放技术的发展变化，及时作出调整改进。从发改委 2014 年 9 月份发布超低排放行动计划以来，至今不到 1 年，在这么短的时间内，超低排放项目大量上马，各种改造路线的实施效果还没有得到持久的检验，问题也没有充分的暴露 ; 同时各大厂商为了占领市场，也在加大投入进行技术攻关，相关技术更新换代很

　　4.2　设备腐蚀问题

      （1）低低温除尘器的腐蚀问题。如前所述，使用低低温除尘器降低烟温后，管式换热器、烟道、电除尘和风机等都可能出现腐蚀。目前的低低温除尘器宣称自己采用的材料能够抵御酸腐蚀，同时换热器降低烟温，SO3冷凝后大部分将被灰尘吸附 (95% 以上 )，并被电除尘脱除，从而避免电除尘和烟道、风机等的腐蚀。但实际效果仍待时间检验。目前投产的 MGGH 投用时间基本都只有半年多，一方面时间较短，另一方面作为生产单位也没有公开腐蚀情况的意愿(如果腐蚀的话)，因此该问题将成为电厂改造调研的一个难点 ;

      （2）湿电除尘的腐蚀

      湿电除尘布置在吸收塔的下游，经过吸收塔脱硫后，烟气中的 SO2大为降低，但是吸收塔对于 SO3的脱除是很有限的，加上烟气中水分大为增加，SO3基本都以硫酸的形式存在，因此对设备的腐蚀能力是很强的。目前湿电除尘外壳主要采用碳钢喷涂玻璃鳞片，极板、极线等内部设备主要采用 316L 或导电玻璃钢，316L 虽然耐酸性较好，但是长期使用的仍会发生腐蚀，使用寿命有待评估。因此从耐腐蚀的角度考虑，导电玻璃钢的性能更优，但是其使用效果需要进一步验证。

　　（3）烟囱的腐蚀

      如果使用 MGGH，则烟囱烟温可以抬升到80℃左右，基本消除白烟，同时由于烟温较高，水汽在烟囱壁上的冷凝量大大减少，可以很大程度上缓解烟囱内筒的腐蚀问题，大大减少烟囱的维护成本，提高安全性。但受限于烟温，烟气冷凝仍然无法完全消除，因此腐蚀仍然无法完全避免。

　　5　结语

      随着国家及地方超低排放控制的逐步推进，经过近几年工程示范和检测评估，超低排放节能减排效果显著。推动电力环保事业健康良性发展，体制机制创新必不可少，需要开展相应的配套法律、法规、政策、标准及环保激励机制研究，通过建立和完善市场手段，推进环保调度、绿色调度，引导和鼓励企业自主自觉减排。而对于企业，基于现有条件，通过精细化运行、规范化管理实现环保设施持续、可靠、达标、经济运行，也是最切实可行的发展途径。

参考文献：略