“燃煤電廠選擇超低排放技術(shù)路線時，應(yīng)從技術(shù)先進(jìn)性、經(jīng)濟(jì)性等方面充分比較、綜合論證。”
2014年，浙能嘉華發(fā)電廠8號機(jī)組2014年完成超低排放改造，成為國內(nèi)首臺投入運(yùn)行的超低排放機(jī)組，該工程配套濕式電除塵器的設(shè)計除塵效率不低于70%。在煤質(zhì)適宜的條件下可實(shí)現(xiàn)2毫克/立方米的超低排放。
2015年，廣東粵電沙角C廠66萬千瓦機(jī)組配套的世界首臺超凈電袋復(fù)合除塵器在機(jī)組負(fù)荷調(diào)整、煤種變化的工況下，各項指標(biāo)能長期、穩(wěn)定滿足設(shè)計要求，煙塵排放小于3.7毫克/立方米，脫硫出口排放小于2.7毫克/立方米(脫硫沒有進(jìn)行超低排放改造)。另外，中電投河南平頂山電廠超低排放工程在煙塵入口濃度超過50毫克/立方米的情況下，實(shí)現(xiàn)除塵器出口小于6.7毫克/立方米，脫硫出口小于3毫克/立方米，表明采用超凈電袋為核心的技術(shù)路線對煤種變化具有良好的適應(yīng)性，能夠確保燃煤電廠煙塵長期穩(wěn)定超低排放。
煙塵實(shí)現(xiàn)超低排放是燃煤機(jī)組實(shí)現(xiàn)超低排放的重點(diǎn)和關(guān)鍵，而以上案例充分說明，實(shí)現(xiàn)超低排放目標(biāo)可以采用不同的技術(shù)路線。
現(xiàn)行的兩種超低排放技術(shù)路線
一般而言，通過干式除塵及新技術(shù)與濕式除塵的不同組合，以及干式除塵與濕法脫硫協(xié)同除塵，可以得到兩種煙塵超低排放工藝路線。
第一種技術(shù)路線是采用濕式電除塵器進(jìn)行末端控制。其中脫硫塔前端的干式除塵器可采用低低溫電除塵、電袋復(fù)合除塵、高頻電源等技術(shù)，在脫硫塔后加裝濕式電除塵器，以保證煙塵小于5毫克/立方米。
另一種技術(shù)路線是干式除塵器和濕法脫硫協(xié)同控制，不上濕電。其中干式除塵器可選用低低溫電除塵、超凈電袋復(fù)合除塵、袋式除塵等技術(shù)，要求出口煙塵排放濃度值小于10毫克/立方米或更低，通過脫硫塔協(xié)同脫除粉塵，同時控制出口石膏液滴濃度以及液滴的含固量，可實(shí)現(xiàn)出口排放小于5毫克/立方米。這種工藝可以避免在煙氣處理系統(tǒng)尾部增設(shè)濕式電除塵器，節(jié)省投資和占地，降低運(yùn)行費(fèi)用，在簡化系統(tǒng)的同時大大提高系統(tǒng)可靠性。
通過對當(dāng)前已投運(yùn)的超低排放機(jī)組運(yùn)行情況分析，筆者認(rèn)為，燃煤電廠應(yīng)根據(jù)地理位置情況、目前環(huán)保設(shè)施現(xiàn)狀和排放狀況，燃用煤質(zhì)情況選擇適宜的技術(shù)路線，在充分調(diào)研，認(rèn)真研究的基礎(chǔ)上，根據(jù)因地制宜、因爐制宜、因煤制宜的原則確定技術(shù)路線，確保超低排放目標(biāo)實(shí)現(xiàn)。
技術(shù)選擇需因地制宜
目前，我國正在建設(shè)和已投運(yùn)的濕式除塵器已超過國外投運(yùn)數(shù)量的總和，部分投運(yùn)項目經(jīng)測試雖達(dá)到“超低排放”要求，但也逐漸暴露一些缺陷。比如包括三氧化硫在內(nèi)的酸性氣體遇水后對設(shè)備產(chǎn)生腐蝕的現(xiàn)象開始顯現(xiàn);從濕式除塵器中排出的泥漿造成二次污染;在嚴(yán)寒地區(qū)由于防凍措施不到位，嚴(yán)重影響設(shè)備的正常運(yùn)行。
此外，金屬板式濕式電除塵器耗水量大，以60萬千瓦機(jī)組為例，日耗水量在300噸以上。我國是一個缺水國家，人均水資源僅為世界的四分之一，在缺水地區(qū)，濕式電除塵器的應(yīng)用受到一定限制。因此，選擇超低排放路線應(yīng)充分考慮電廠所在地的實(shí)際情況，真正做到因地制宜。
要做到一爐一策
煤粉爐和循環(huán)流化床鍋爐具有不同的燃燒特性，因此超低排放技術(shù)路線的選擇不能千篇一律、生搬硬套，應(yīng)立足于鍋爐實(shí)際情況，因爐制宜，避免盲目照搬，造成環(huán)境效益差、經(jīng)濟(jì)代價大、能源消耗高、二次污染嚴(yán)重的后果。
對于新建和技改燃煤機(jī)組應(yīng)制定不同的技術(shù)路線。新建燃煤機(jī)組宜優(yōu)先考慮協(xié)同控制技術(shù)，技改燃煤機(jī)組由于受到現(xiàn)有環(huán)保設(shè)施和場地的限制，一爐一策，提出最優(yōu)化的技改方案，避免一刀切。
對于除塵器入口煙塵含量高、硅鋁成分高的情況，電除塵器難以去除，可以優(yōu)選電袋復(fù)合除塵技術(shù)。
對于部分電廠煙塵排放波動較大，可能原因是原設(shè)備比集塵面積偏小、實(shí)際燃用煤質(zhì)偏離設(shè)計煤質(zhì)、設(shè)備老化等。
對于改造項目還要考慮改造工期的因素。因此，宜根據(jù)鍋爐實(shí)際情況，因爐制宜選擇超低排放路線。
應(yīng)注意煤種波動帶來的挑戰(zhàn)
我國煤種復(fù)雜多變，大部分入爐煤種存在熱值偏低、灰分偏高且波動大的現(xiàn)實(shí)。電除塵器具有凈化效率高、阻力損失小、處理煙氣量大等優(yōu)點(diǎn)，但為滿足超低排放而采用的以低低溫電除塵器為核心的技術(shù)路線，宜建立在燃用低硫、低灰、高揮發(fā)份、高熱值煙煤的基礎(chǔ)上。而這些條件對于中國目前平均含硫量超過1%、灰分近30%，以及大量低揮發(fā)份的煤質(zhì)現(xiàn)狀來說，實(shí)現(xiàn)超低排放是非常困難的。
值得警惕的是，目前我國正大力推進(jìn)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革，其中煤炭去產(chǎn)能是重要內(nèi)容，由此帶來的煤種波動勢必會給電力行業(yè)的超低排放帶來新的挑戰(zhàn)。
而實(shí)際運(yùn)行案例表明，采用超凈電袋復(fù)合除塵器與濕法脫硫協(xié)同治理的煙塵治理技術(shù)方案，能較好地適應(yīng)煤質(zhì)波動。在石灰石-石膏濕法脫硫系統(tǒng)保證不發(fā)生“石膏雨”的前提下，可在不采用濕式電除塵器的情況下達(dá)到這一目標(biāo)，節(jié)省投資和占地、降低運(yùn)行成本，可在工程實(shí)踐中大力推廣和應(yīng)用，從而帶來更好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。
綜合論證技術(shù)路線優(yōu)劣
燃煤電廠超低排放將進(jìn)一步提高我國以煤炭為主的能源結(jié)構(gòu)的清潔化水平，為實(shí)現(xiàn)能源安全、節(jié)能減排、環(huán)境改善做出貢獻(xiàn)。
燃煤電廠宜根據(jù)燃用煤質(zhì)情況和機(jī)組情況，因地制宜、因爐制宜、因煤制宜，從技術(shù)先進(jìn)性、經(jīng)濟(jì)性等方面充分比較、論證來選擇超低排放技術(shù)路線。新建和技改的燃煤機(jī)組既要考慮當(dāng)前煤種條件下的超低排放，還要考慮企業(yè)的實(shí)際條件和長期主要煤種波動范圍。
(作者來自江蘇常州大學(xué)環(huán)境與安全工程學(xué)院)
