循环流化床机组超低排放改造实例分析

循环流化床机组超低排放改造实例分析

任品红

新疆圣雄能源股份有限公司 新疆 吐鲁番

摘要：火力发电是我国的主要发电方式，火力发电的主要原料是煤炭，但是煤炭在进行燃烧的过程中会生产出大量的二氧化硫、氮氧化物、颗粒物以及其他各种大气污染物，严重危害人们的生存环境以及身体健康。随着人们环保意识的提高，公众对环境质量的要求也越来越高，在这样的情况下对火力发电厂的烟气处理要求也日趋严格，而超低排放改造既是国家政策的要求，也是是火电厂的必由之路。

关键词：火力发电、超低改造、脱硫、脱硝、循环流化床

1、引言

煤炭消费量占能源消费总量的67.2%，煤烟型污染仍是我国二氧化硫、氮氧化物和颗粒物的主要污染源。火力发电厂在发电过程中，锅炉燃烧后的烟气需要经过除尘、脱硫、脱硝等工艺处理后方可达到国家规定的颗粒物、二氧化硫、氮氧化物的排放标准。随着人们环境保护意识的提高，环保工作面临越来越严峻的形势和压力。2015年3月，十二届全国人大三次会议《政府工作报告》明确要求”推动燃煤电厂超低排放改造。2015年12月，国务院常务会议决定，在2020年之前对燃煤电厂全面实施超低排放和节能改造。 

比《火电厂大气污染物排放标准》（GB13223-2011）中规定的燃煤锅炉重点地区特别排放限值分别下降75%、30%和50%，是燃煤发电机组清洁生产水平的新标杆。

新《环境保护法》实施后，对企业的污染治理工作有了更高的要求。针对燃煤电厂，国家下发了相应的节能减排改造方案，在全国全面推行实施燃煤电厂超低排放和节能改造，推进煤炭清洁化利用、改善大气环境质量、缓解资源约束。超低排放，是指火电厂燃煤锅炉在发电运行、末端治理等过程中，采用多种污染物高效协同脱除集成系统技术，使其大气污染物排放浓度基本符合燃气机组排放限值，即烟尘、二氧化硫、氮氧化物排放浓度（基准含氧量6%）分别不超过10 mg/m³、35 mg/m³、50 mg/m³。

2、圣雄电厂超低改造的应用分析

2.1 圣雄电厂概况

圣雄电厂2012年建厂，建设项目为2*300MW循环流化床锅炉，采用东方（锅炉集团）。循环流化床（CFB）锅炉技术是七十年代发展起来的一种清洁燃烧技术，其特殊的燃烧方式大大地减少了作为世界主要大气污染源——燃煤电厂的二氧化硫（SO₂）和氮氧化物（NOx）排放，即从根本上解决了酸雨问题。循环流化床内气流速度一般在 3.5～6.5m/s，床内物料混合强烈，流化稳定。床内物料被高速气流带出炉膛，在“气－固”分离装置中被捕集下来，然后由回料系统送入流化床内循环再燃。固体燃料经多次循环，燃烧效率高，高浓度含尘气流强化了传热；同时，通过循环灰量、风煤配比等手段来控制床温，实现 850～950℃左右的低温燃烧，再通过向床内添加石灰石等脱硫剂以及分级布风形式的采用，有效地控制了 SO₂ 和 NOX 等有害气体的生成量，再经过“电袋复合除尘、SNCR脱硝、电石渣-石膏烟气湿法脱硫”配套环保设施，保证使锅炉排放物达到环保标准。

原有的废气环保处理设施及工艺：除尘采采用电袋复合型除尘器，设计除尘效率大于99.9%，考虑到湿法脱硫系统的除尘效率，总除尘效率可达99.95%。

采用炉内脱硫+电石渣―石膏湿法脱硫工艺，炉内脱硫效率70%，炉后脱硫效率90%，综合脱硫效率大于97%。

采用CFB锅炉低氮燃烧+SNCR脱硝，脱硝效率为55%，烟囱出口NOx排放浓度90mg/m³。

2.2 改造工艺

2.2.1脱硫改造工艺

分别对两台机组的吸收塔进行改造，在原吸收塔最下层喷淋层与吸收塔入口烟道上沿之间布置一层合金托盘，可优化脱硫塔的气流分布，提高脱硫效率。

为了提高除雾器的除雾效果，将原有塔内除雾器更换为三级屋脊式+一层管式除雾器，相应改造除雾器冲洗水系统，塔内设置五层除雾器冲洗水。另外对顶部喷淋层进行优化，增加喷头数量，加大浆液和烟气的接触面积，吸收塔喷淋层塔壁增加布汽环，减少浆液贴壁流，提高喷淋层效率。

2.2.2 脱硝改造工艺

结合现有SNCR脱硝装置，进行CFB锅炉深度燃烧优化调整，通过优化喷射流场，增强还原剂与烟气混合，增加喷入点数，提高氮氧化物去除效率，改造后脱硝效率可达80%以上。

2.2.3 除尘工艺

烟尘超低排放改造项目在现有电袋复合式除尘的一次除尘基础上，更换原有布袋除尘的布袋，采取脱硫塔协同除尘二次除尘实现烟尘的超低排放。

2.2.4 超低在线监测系统改造

将原来常规在线监测CEMS系统更换为超低在线监测CEMS系统。满足在超低标准下，对废气中颗粒物、二氧化硫、氮氧化物、湿度、温度、氧含量、流速等污染物和相关参数实时监测。

3、超低改造后的效果验证

改造完成后，通过两年的稳定运行，改造后各机组排放指标均满足以下标准：颗粒物排放浓度≤10mg/Nm³，SO

₂排放浓度≤35mg/Nm³，NOx排放浓度≤50mg/Nm³。

改造前后分机组排放量及排放浓度的变化情况见下图。由图示可以明显看出，两台机组在改造后排放总量及排放浓度大幅度降低，其中1#机组二氧化硫排放总量降低62%，氮氧化物排放总量降低44%，颗粒物排放总量降低83%；2#机组二氧化硫排放总量降低68%，氮氧化物排放总量降低56%，颗粒物排放总量降低81%；1#机组二氧化硫排放浓度降低59%，氮氧化物排放浓度降低42%，颗粒物排放浓度降低83%；2#机组二氧化硫排放总量降低59%，氮氧化物排放总量降低43%，颗粒物排放浓度降低79%。

4、结束语

在当今严峻的环境形势和严格的环境政策标准下，火力发电厂必须采取高效可行的脱硫脱硝除尘技术，从而达到减少污染排放、保证污染物达标排放的目的。超低改造实施后可以很大程度上降低火电等高污染行业重点污染物的总量排放，对环境空气质量起到很明显的改善作用，为打好蓝天保卫战奠定扎实基础。

另外从企业自身的经济效益方面考虑，超低排放改造后的污染物排放量能消减为原来的三分之二，所缴纳的环境税大大降低，为企业节约一定成本。此外，污染物排放总量余额可以在相关平台进行交易后，也能为企业赢得一部分经济效益。鉴于此，超低技术会从火电行业向其他高污染行业推广，未来的环保污染治理和环保管理只会更严。

参考文献、标准

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[5]全面实施燃煤电厂超低排放和节能改造工作方案.

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