2CFB鍋爐超低排放技術路線

2.1SO2超低排放技術路線

CFB鍋爐可以通過爐內加石灰石來進行脫硫，但對于達到SO2小于35mg/m3的超低排放要求，本研究推薦采用“爐內脫硫+尾部濕法FGD”的技術，而不采用許多研究者推薦的干法或半干法技術。只有在特殊條件下，如嚴重缺水或壽命短的老機組、采用半干法脫硫又能滿足當地環保要求的，才考慮選用半干法FGD技術。

2.2NOx超低排放技術路線

對于CFB鍋爐NOx的超低排放，單純的SNCR有時還難以滿足要求，例如當原始NOx的排放濃度為200mg/m3時，要到達50mg/m3要求，至少需要75%的脫硝效率，SNCR不一定能保證，這時可以采用“SNCR+SCR”混合法，即將SNCR工藝的還原劑氨(或尿素)噴到旋風分離器入口，逃逸的氨可在SCR催化劑反應，進一步脫除NOx。它是把SNCR工藝的低費用特點同SCR工藝的高脫硝率進行有效結合的一種揚長避短的混合工藝，特別適合現有CFB鍋爐脫硝的分步實施，即先安裝SNCR工藝，當環保要求越來越嚴格后，再安裝SCR裝置。對于新建大型CFB鍋爐，建議將SNCR作為常規配置，而至少要在尾部預留“1+1”SCR催化劑的空間;當SNCR滿足不了環保要求時，再安裝1層SCR裝置;當催化劑的活性降低或者要求更高的脫硝效率時，布置第2層催化劑。

2.3粉塵超低排放技術路線

同煤粉爐一樣，采用常規的電除塵器技術以及電除塵新技術，包括低低溫電除塵技術、新型高壓電源和控制技術、移動電極電除塵技術、機電多復式雙區電除塵技術、煙氣調質技術、粉塵凝聚技術等，除塵器出口煙塵排放或許能達到20mg/m3重點地區的環保要求;而即使采用電袋復合除塵或純袋式除塵器，煙塵排放還是難以達到5mg/m3的超低排放要求，此時必需采用WESP技術。因此對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，且吸收塔設計要求不增加煙塵含量即可，最后只需通過1個電場的WESP，使煙塵排放濃度達到5mg/m3以內的超低排放要求。對于新建CFB鍋爐，即使暫不上WESP，尾部煙道上也一定要預留WESP裝置的空間。本研究提出的CFB鍋爐超低排放技術路線如圖2所示，即采用“SNCR+SCR脫硝技術+尾部濕法FGD技術+WESP技術”，這是必然趨勢。

3超低排放改造工程應用

3.1300MW煤粉鍋爐超低排放應用效果

鍋爐型式為:亞臨界參數、自然循環、四角切向燃燒方式、一次中間再熱、單爐膛平衡通風、固態排渣、采用露天布置、全鋼構架的П型汽包爐，三分倉回轉式空預器。

該電廠于2014年初啟動1號機組“超潔凈排放”改造工作，3—7月實施了機組“超潔凈排放”改造工程，2014年7月21日1號機組大修后投入運行。“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、脫硝空預器改造、脫硝流場及噴氨優化、脫硝催化劑單元加裝、鈦復合板煙囪改造、排放連續監測系統(continuousEmissionmonitoringsystem，CEMS)改造等工作，同時進行了原有環保設施的大修，確保1號機組大修啟機后實現煙氣污染物的超潔凈排放。圖3為某電廠300MW機組超低排放技術流程總覽。

2014年8月26日至9月4日，對“近零排放”示范工程1號機組進行了性能試驗，改造后SCR系統的脫硝效率可通過噴氨調節到90%以上，NOx排放濃度在50mg/m3以下;FGD系統脫硫效率可達99%以上，煙囪SO2排放濃度在35mg/m3以下;WESP的主要性能指標(包括粉塵脫除率、PM2.5脫除率等)均滿足設計要求，煙囪粉塵排放濃度3.12mg/m3小于5mg/m3;各項污染物排放濃度均滿足超低排放的要求，完全達到了工程預期目的。

3.2600MW煤粉鍋爐超低排放應用效果

某電廠3、4號機組工程2×600MW超臨界鍋爐是在引進ALSTOM美國公司超臨界鍋爐技術的基礎上，上海鍋爐廠有限公司結合自身技術生產的超臨界鍋爐，型號SG-1913/25.4。該鍋爐為超臨界參數變壓運行螺旋管圈直流爐，單爐膛、一次中間再熱、四角切圓燃燒方式、平衡通風、全鋼架懸吊結構Π型露天布置、固態排渣。

超低排放改造內容包括省煤器分級、脫硝催化劑加層、干式電除塵加固、引風機增壓風機合并、脫硫系統擴容和新增WESP。圖4為某電廠600MW機組超低排放技術流程，改造主要內容有省煤器分級、脫硝系統加裝催化劑提升效率和加裝WESP等項目。對于脫硝系統，設計脫硝效率不小于87%，NOx排放濃度小于50mg/m3;對于脫硫系統(擴容)，設計脫硫效率不小于98.7%，SO2排放濃度小于35mg/m3;對于除塵系統，設計除塵效率不小于70%，粉塵排放濃度小于5mg/m3。

改造后性能試驗結果:脫硝系統分別在260MW、300MW、450MW和600MW共4個負荷工況下進行性能測試，測得脫硝效率88.0%～90.1%，NOx排放濃度34～38mg/m3;脫硫系統性能測試測得脫硫率98.8%，SO2排放濃度10～30mg/m3〔標準狀態，干基，φ(O2)=6%〕;WESP粉塵性能測得粉塵脫除率(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。測試結果表明，NOx、SO2、粉塵排放濃度都達到“50355”超低排放要求。

3.31050MW煤粉鍋爐超低排放應用效果

廣東某電廠2×1050MW機組鍋爐型號為HG-3100/28.25-YM4型，由哈爾濱鍋爐廠有限責任公司制造。鍋爐為超超臨界變壓運行直流鍋爐，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分級燃燒技術、反向雙切圓燃燒方式，爐膛為內螺紋管垂直上升膜式水冷壁，大氣擴容式啟動系統;調溫方式除煤/水比外，還采用煙氣分配擋板、燃燒器擺動、噴水等方式。鍋爐采用平衡通風、露天布置、固態排渣、全鋼構架、全懸吊結構。每臺鍋爐配備6臺中速磨冷一次風機正壓直吹式制粉系統，燃用設計煤種時，5臺運行，1臺備用。另外，每臺鍋爐同步配備SCR脫硝系統及低溫省煤器系統。

電廠為了滿足超低排放的標準，在新建時同步安裝的環保設施，具體的技術路線如下:

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

b)氮氧化物脫除系統:脫硝空預器進行了防止硫酸氫銨堵塞的技術措施、脫硝流場及噴氨優化、脫硝催化劑單元加裝，在脫硝系統進行了熱工優化控制優化技術改造;

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

4結論

本文針對火電廠超低排放技術路線選擇進行了系統研究，鍋爐爐型包括傳統煤粉鍋爐和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)進行超低排放改造時，技術路線選擇的依據以及現場改造需要解決的關鍵技術難題，為火電廠進行超低排放改造提供一種指導，主要結論如下:

a)SO2超低排放技術改造的關鍵技術:對于不同含硫量煤種的SO2排放達到超低排放要求時推薦采用的FGD技術，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改造的關鍵技術:爐內采用先進的低氮燃燒器改造技術，有效控制爐內NOx的生成;在鍋爐高、低負荷時，優化燃燒器配風方式，保證燃燒器區域處于較低的過量空氣系數，有效控制低負荷時NOx的排放;通過大量燃燒調整試驗，包括變氧量、變配風(SOFA、CCOFA)方式、變磨煤機組合等方式，在保證鍋爐效率和運行安全的前提下，盡量降低爐膛出口NOx的濃度。滿足超低排放下氮氧化物穩定達標排放要求，需要對脫硝熱工自動控制進行優化改進，對于鍋爐低負荷時，脫硝系統入口煙氣溫度達不到噴氨溫度要求的實際情況，可以采用省煤器分級改造、高溫煙氣旁路、提高鍋爐給水溫度、旁路部分省煤器給水等技術手段。

c)粉塵超低排放技術改造的關鍵技術:地方政府要求煙塵排放小于5mg/m3，通過除塵設備及濕法脫硫設備改造難度大或費用很高、煙塵排放達不到標準要求時，需要采用WESP。通過技術經濟性比較，采用WESP有較好經濟性。若要求粉塵濃度達到10mg/m3以下，可以采用FGD協同除塵技術，不用采用WESP技術;若要求粉塵濃度達到5mg/m3以下，需要采用WESP技術。