前言
為實(shí)現(xiàn)煤炭資源綜合高效利用，促進(jìn)節(jié)能減排，解決低熱值煤資源利用的問(wèn)題，2015年山西省發(fā)改委下發(fā)了《山西省低熱值煤發(fā)電“十二五”專項(xiàng)規(guī)劃》?！兑?guī)劃》實(shí)施對(duì)促進(jìn)山西省煤炭資源綜合利用，減少煤矸石、煤泥堆存及由此產(chǎn)生的不利環(huán)境影響，為北京、天津、河北、江蘇、山東等東部地區(qū)輸送清潔能源等具有積極意義[1]。推進(jìn)低熱值煤發(fā)電項(xiàng)目建設(shè)是我省調(diào)結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)方式、促轉(zhuǎn)型的戰(zhàn)略之舉，也是促進(jìn)企業(yè)提高污染治理水平、改善區(qū)域環(huán)境質(zhì)量的現(xiàn)實(shí)需要[2]。
根據(jù)山西省煤炭資源分布特征，“十二五”期間圍繞大型煤電基地建設(shè)低熱值煤電廠，主要形成晉北、晉中和晉東三大煤電基地，重點(diǎn)依托大型洗煤廠(群)規(guī)劃建設(shè)大型煤電一體化低熱值煤電廠。三大煤電基地規(guī)劃新建低熱值煤發(fā)電項(xiàng)目29個(gè)、裝機(jī)2420萬(wàn)千瓦。
1 低熱值燃煤電廠執(zhí)行的超低排放標(biāo)準(zhǔn)與現(xiàn)行的燃煤電廠污染物排放國(guó)家環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)比較
2014年8月山西省人民政府辦公廳關(guān)于推進(jìn)全省燃煤發(fā)電機(jī)組超低排放的實(shí)施意見(jiàn)中，提出新建燃煤火電機(jī)組排放煙塵濃度需執(zhí)行超低排放標(biāo)準(zhǔn)[3]。表1給出了我國(guó)現(xiàn)行的燃煤電廠煙塵排放國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和超低排放標(biāo)準(zhǔn)的比較。
從表1可以看出，煙塵超低排放標(biāo)準(zhǔn)限值與2011年頒布的火電廠污染物控制標(biāo)準(zhǔn)相比較而言，更為嚴(yán)格。2015年12月發(fā)改委等發(fā)布了《關(guān)于印發(fā)全面實(shí)施燃煤電廠超低排放和節(jié)能改造工作方案》的通知中明確要求全國(guó)有條件的新建燃煤發(fā)電機(jī)組達(dá)到超低排放水平，并加快現(xiàn)役燃煤發(fā)電機(jī)組超低排放改造步伐。可以看出，超清潔排放將是我國(guó)燃煤電站綠色火電的大方向，煤電進(jìn)入超低排放階段。
2 燃煤電廠煙氣污染物煙塵治理常規(guī)工藝方案
目前，國(guó)內(nèi)燃煤電廠鍋爐尾部現(xiàn)有的常規(guī)煙氣治理島工藝流程一般是由脫硝、除塵器、濕法脫硫組成，煙氣從濕法脫硫后直接進(jìn)入煙囪，如圖1所示。
目前電廠采取的除塵設(shè)施主要有靜電除塵器、布袋除塵器和電袋除塵器除塵。在采取上述的除塵措施后，煙氣中的污染物煙塵可以滿足現(xiàn)行的火電廠煙塵排放標(biāo)準(zhǔn)(GB13223-2011)的相關(guān)要求。但要滿足超低排放的標(biāo)準(zhǔn)要求還有一定的難度。
3 低熱值煤電廠實(shí)現(xiàn)煙塵超低排放的總體思路
對(duì)于山西省內(nèi)的低熱值煤電廠而言，其煤質(zhì)硫份高、灰分高和熱值低等是山西省低熱值煤煤質(zhì)的主要特點(diǎn)，在燃此種煤質(zhì)的情況下，煙塵排放要想達(dá)到山西省政府提出的超低排放標(biāo)準(zhǔn)，若采用常規(guī)的燃煤火電污染物控制技術(shù)工藝方案，難度較大。
在進(jìn)行低熱值煤發(fā)電環(huán)境影響評(píng)價(jià)過(guò)程中，經(jīng)過(guò)與建設(shè)單位、設(shè)計(jì)單位反復(fù)溝通、調(diào)研，同時(shí)借鑒發(fā)達(dá)國(guó)家先進(jìn)的除塵技術(shù)，對(duì)污染防治措施經(jīng)過(guò)詳細(xì)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)論證后，針對(duì)山西省的低熱值燃煤電廠為實(shí)現(xiàn)煙塵“超低排放”，最終提出采用“末端治理”和“協(xié)同控制”的技術(shù)工藝方案。
4 針對(duì)低熱值煤電廠污染物煙塵超低排放提出的工藝技術(shù)路線
(1)為滿足超低排放，前端采用干式除塵，同時(shí)在濕法脫硫尾部煙氣增加濕式電除塵器的末端治理的工藝方案：
組合方案1.靜電除塵器+濕法脫硫+濕式靜電除塵器
組合方案2.低低溫靜電除塵器+濕法脫硫+濕式靜電除塵器
組合方案3.電袋除塵器+濕法脫硫+濕式靜電除塵器
(2)采用低低溫靜電除塵或超凈電袋+高效除霧器的煙氣協(xié)同治理技術(shù)工藝方案：
組合方案1.低低溫靜電除塵器+濕法脫硫(配高效除霧器)
組合方案2.超凈電袋除塵器+濕法脫硫(配高效除霧器)
4.1 尾部煙氣增加濕式電除塵器的末端治理工藝方案
采用濕式電除塵技術(shù)可有效的避免因濕法脫硫產(chǎn)生的二次顆粒物污染、石膏雨、酸雨等現(xiàn)場(chǎng)，完成了對(duì)脫硫后煙氣的再處理，有效吸收煙氣夾帶的液滴中溶解的脫硫產(chǎn)物，避免液滴中溶解的脫硫產(chǎn)物在大氣中結(jié)晶析出造成二次顆粒物污染。
4.1.1 尾部增加濕式電除塵器特點(diǎn)
除塵效率不受粉塵比電阻影響，可有效捕集微細(xì)顆粒物(PM2.5粉塵、SO3酸霧、氣溶膠)、重金屬(Hg、As、Se、Pb、Cr)、有機(jī)污染物(多環(huán)芳烴、二惡英)等;可捕集濕法脫硫系統(tǒng)產(chǎn)生的污染物，消除石膏雨，緩解下游煙道、煙囪的腐蝕，節(jié)約防腐成本;可達(dá)到其它除塵設(shè)備難以達(dá)到的極低的煙塵排放限值(<5mg/m3)，實(shí)現(xiàn)超低排放。
4.1.2 尾部增加濕式電除塵器的工藝流程
在濕式電除塵器中，水霧使粉塵凝并，并與粉塵在電場(chǎng)中一起荷電，一起被收集，收集到極板上的水霧形成水膜，水膜使極板清灰，保持極板潔凈。同時(shí)由于煙氣溫度降低及含濕量增高，粉塵比電阻大幅度下降，因此濕式電除塵器的工作狀態(tài)非常穩(wěn)定。
4.1.3 三種方案技術(shù)經(jīng)濟(jì)對(duì)比
表2給出了尾部增加濕式電除塵治理煙塵技術(shù)工藝方案對(duì)比結(jié)果。
綜述對(duì)比說(shuō)明：a.當(dāng)濕法脫硫性能達(dá)不到提出的煙塵洗滌除塵要求時(shí)，由濕式靜電除塵器控制最終煙塵排放濃度。b.為減輕脫硫塔與除霧器結(jié)垢與堵塞，對(duì)第一級(jí)干式除塵器也需要提出一定的要求，煙塵排放濃度小于20mg/m3。c.采用電袋除塵器+濕式靜電除塵器，由于第一級(jí)電袋除塵器效率高，第二級(jí)濕式靜電除塵器負(fù)擔(dān)減輕，需要的設(shè)計(jì)效率降低，有利于降低投資和運(yùn)行成本。
4.1.4 燃煤電廠尾部增加濕式電除塵器的實(shí)際應(yīng)用
山西XX電廠2臺(tái)300MW燃煤供熱機(jī)組，配套2臺(tái)1065t/h的煤粉鍋爐。2014年為滿足山西省超低排放要求進(jìn)行改造，在原電袋復(fù)合除塵器的基礎(chǔ)上，在石灰石石膏濕法脫硫吸收塔后新建濕式靜電除塵器，2015年改造完成后1#和2#機(jī)組煙塵排放濃度分別小于5mg/m3[4]。
4.2 采用低低溫靜電除塵/超凈電袋除塵器+濕法脫硫(配高效除霧器)的煙塵協(xié)同治理技術(shù)工藝方案
4.2.1 采用低低溫靜電除塵/超凈電袋除塵器+濕法脫硫(配高效除霧器)的煙塵協(xié)同治理技術(shù)工藝特點(diǎn)
低低溫電除塵是在電除塵前增設(shè)熱回收器，降低除塵器入口溫度，主要利用了煙氣體積流量隨溫度降低而變小和煙塵比電阻隨溫度降低而下降的特性。目前低低溫電除塵回收的熱量主要有兩種用法，一種是MGGH，即在吸收塔后增加再加熱器，利用煙氣余熱抬升煙氣溫度，防止下游設(shè)備腐蝕，無(wú)煙氣泄露，可以基本消除白煙及石膏雨。另一種是低溫省煤器，即將回收的熱量用于加熱汽機(jī)房凝結(jié)水。兩種技術(shù)路線各有優(yōu)勢(shì)，MGGH具有很好的環(huán)保效果，而低溫省煤器則可以有效降低煤耗，提高經(jīng)濟(jì)性。
4.2.2 采用低低溫靜電除塵/超凈電袋除塵器+濕法脫硫(配高效除霧器)的煙塵協(xié)同治理技術(shù)工藝方案：
組合方案4：采用低低溫靜電除塵器+濕法脫硫(配高效除霧器)的煙氣治理工藝流程有以下兩種工藝布置方案：
(1)超低煙氣中煙塵治理工藝流程：由脫硝系統(tǒng)、低溫省煤器余熱利用裝置+低低溫電除塵器、濕法脫硫系統(tǒng)組成，煙氣經(jīng)高效除霧器后進(jìn)入煙囪排放。
(2)超低煙氣中煙塵治理工藝流程：由脫硝、MGGH+低低溫電除塵器、濕法脫硫、高效除霧器、MGGH組成，煙氣由MGGH升溫后進(jìn)入煙囪。
組合方案5：采用超凈電袋除塵器+濕法脫硫(配高效除霧器)的煙氣治理工藝流程如下：
4.2.3 采用低低溫靜電除塵/超凈電袋除塵器煙塵協(xié)同治理技術(shù)工藝對(duì)比
表3給出了采用低低溫靜電除塵/超凈電袋除塵器協(xié)同治理煙塵技術(shù)工藝方案。
上述比較結(jié)果表明：
綜述對(duì)比說(shuō)明：采用低低溫靜電除塵器/超凈電袋除塵器治理煙塵除塵器出口煙塵濃度可以小于15mg/m3，濕法脫硫后配套高效除霧器可以將石膏漿液霧滴濃度控制到15mg/m3，采用協(xié)同處置煙塵可以達(dá)到最終煙塵排放濃度小于10mg/m3的要求。
4.2.4 采用低低溫電除塵器/超凈電袋除塵器(配高效除霧器)的電廠應(yīng)用
華能陽(yáng)邏電廠三期2臺(tái)60萬(wàn)千瓦機(jī)組電除塵器采用龍凈環(huán)保的超凈電袋技術(shù)進(jìn)行改造。2014年11月10日，6號(hào)爐除塵器經(jīng)168試運(yùn)行后正式投運(yùn)，經(jīng)監(jiān)測(cè)出口煙塵排放濃度僅為8.7mg/m3，濕法脫硫出口塵排放濃度約7.8mg/m3。
5 結(jié)論
(1)本文提出的“干式除塵器(靜電、低低溫靜電、電袋)+濕式電除塵器”和低低溫靜電除塵/超凈電袋除塵器(配套高效除霧器)兩種煙塵治理工藝技術(shù)方案，可以滿足相關(guān)《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB13223-2011)排放標(biāo)準(zhǔn)要求，同時(shí)也滿足山西省人民政府《推進(jìn)全省燃煤發(fā)電機(jī)組煙氣超低排放的實(shí)施意見(jiàn)》中煙塵超低排放限值要求。
(2)針對(duì)低熱值燃煤電廠鍋爐污染物治理措施，“高效干式除塵器+濕法脫硫+濕式電除塵器”是典型的技術(shù)路線。濕式電除塵器在其中起到的作用，是對(duì)煙塵進(jìn)入煙囪之前進(jìn)行最后一道收塵把關(guān)，并解決濕法脫硫后煙氣中攜帶的石膏液滴問(wèn)題。
(3)從發(fā)改委2014年9月份發(fā)布超低排放行動(dòng)計(jì)劃以來(lái)，至今山西省低熱值煤火電項(xiàng)目大量上馬尚未建成，目前已完成超低排放改造燃低熱值煤電廠較少，且各種改造路線的實(shí)施效果還沒(méi)有得到持久的檢驗(yàn)，問(wèn)題也沒(méi)有充分的暴露，在隨后時(shí)期，電廠仍要持續(xù)關(guān)注領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)革新情況，關(guān)注各電廠相關(guān)技術(shù)應(yīng)用的情況，吸取經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，確保超低排放的效果。
(4)工程投產(chǎn)后應(yīng)立即開(kāi)展全面、系統(tǒng)的環(huán)保技術(shù)性能測(cè)試與評(píng)估工作，及時(shí)總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，反饋設(shè)計(jì)。
