目前國內外研究者在火電廠超低排放技術路線方面有一些研究成果。周洪光等針對燃用神華煤發電廠“近零排放”技術路線進行了研究，提出了適用于神華煤的超低排放技術路線，但是其技術路線具有較大的局限性，對其他煤種的適應性有較大的局限性。孫獻斌等對循環流化床(circulatingfluidizedbed，CFB)鍋爐超低排放技術進行了研究。曾庭華等針對CFB鍋爐超低排放技術路線，提出了基于濕法煙氣脫硫(fluegasdesulfurization，FGD)的CFB鍋爐協同控制超低排放術路線，即采用“選擇性非催化還原(ivenon-catalyticreduc-tion，SNCR)或選擇性催化還原(ivecatalyticreduction，SCR)脫硝技術+除塵器+濕法FGD技術+濕式電除塵器(wetelectrostaticprecipitator，WESP)”。梁志宏對燃煤鍋爐高效低氮氧化物(NOx)協調優化進行了研究，研究了鍋爐高效低NOx調整優化技術，開發了燃煤鍋爐高效低NOx協調優化系統。楊青山等對降低SCR脫硝裝置最低投運負荷進行了研究，提出了省煤器煙氣旁路式和限流式加低溫換熱器的解決方案。謝尉揚等對提高SCR反應器入口煙氣溫度的方法進行了對比分析，介紹了高溫煙氣加熱、省煤器分段布置、旁路部分省煤器給水、提高鍋爐給水溫度等技術方法。熊桂龍等介紹了3種電除塵技術———低低溫電除塵器、WESP和電袋除塵器，分別采用理論和試驗相結合的方法對3種電除塵器的脫除機理與脫除性能及在國內外燃煤電站的應用情況進行了探討。李德波等采用數值模擬方法對鍋爐燃燒和脫硝系統導流板優化過程進行了大量研究，為現場燃燒優化及脫硝系統優化運行提供了理論基礎。國內其他研究者對火電廠脫硝、脫硫和除塵的超低排放技術進行了理論和試驗研究，取得了較好的工程應用效果;但是目前很少有研究者針對火電廠超低排放優化技術路線進行系統的研究，同時缺乏指導火電廠超低排放技術改造的技術路線。在當前火電廠超低排放改造背景下，對技術路線的系統研究的缺乏嚴重制約了火電廠全面超低排放改造實施，因此開展火電廠超低排放技術路線選擇研究及工程應用，具有十分重要的現實意義和工程應用價值。

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。

1煤粉爐超低排放技術路線

1.1二氧化硫(SO2)超低排放技術路線

1.1.1SO2超低排放改造技術現狀

目前火電廠石灰石-石膏濕法FGD工藝主要有:石灰石/石膏濕法、海水法、氨水洗滌法、煙氣CFB法及其他工藝(如MgO法、活性炭吸附法、一體化脫硫、旋轉噴霧干燥法等等)。

對于已投運的FGD裝置來講，要通過擴容改造提高其脫硫能力，最常用的方法主要有提高液氣比和優化吸收塔的設置(如增加托盤、增加性能增強環等)等，此外，如氧化風量不夠或漿池容積不夠，還需做相應的改造。采用更高活性的吸收劑也是一種方法。

1.1.2FGD超低排放改造優化技術

SO2超低排放技術的選擇與鍋爐燃煤含硫率即FGD系統入口的SO2濃度有直接關系。根據GB/T15224.2—2010《煤炭質量分級第2部分:硫分》規定(見表1)，煤中干燥基全硫分(質量分數)St，d>3.00%的煤為高硫分煤，該標準適用于煤炭勘探、生產和加工利用中對煤炭按硫分分級。國家環保總局提出在煤炭流通和使用領域，St，d>2.00%的煤就應該稱為高硫煤。本研究中將電廠的煤按收到基硫分Sar分為三類:低硫煤，Sar≤1.00%;中硫煤，1.00%2.00%，以此來選擇SO2超低排放的FGD技術。由于鍋爐煙氣中SO2的實際排放濃度(文中污染物排放濃度均為質量濃度)和折算含硫量成正比，即科學地判斷不同煤種的SO2排放濃度，不能只比較其收到基含硫量，而應比較其折算含硫量，即要和煤的發熱量聯系起來。因此對于相同容量的鍋爐，燃用不同發熱量的煤種，即使煤的收到基含硫量相同，其SO2的實際排放濃度是不相同的。

一般來說，煤每1MJ發熱量所產生的干煙氣體積在過量空氣系數α=1.40〔基準氧體積分數φ(O2)=6%〕時為0.3678m3/MJ，這個估算值的誤差在±5%以內。相應于煤每1MJ發熱量的含硫量稱為折算含硫量MZS(單位為g/MJ)，即

式中Qar，net，p為煤的收到基低位發熱量，MJ/kg。這樣可得

式中:ρ(SO2)為煙氣中SO2的實際排放濃度，標準狀態，干基，φ(O2)=6%，單位mg/m3;K為硫的排放系數。

對于燃煤硫的釋放率，國內尚未統一，大多通過實驗得出部分數據，用數學手段處理這些數據后得到一些統計規律，燃煤硫的K值主要處于0.70～0.90范圍內。對于鍋爐燃煤硫的K一般的取值范圍定為0.80～0.90;對于普通煤，K一般取0.80～0.85;而對高鈣含量的神府東勝煤、鐵法煤和神木煤，自身固硫率可達30%左右，這些煤K取值約0.70。

若環保標準要求SO2的排放濃度限值為ρ*(SO2)=35mg/m3〔標準狀態，干基，φ(O2)=6%〕，則滿足環保標準的脫硫率

對于燃用不同含硫量煤種，表2為SO2排放達到超低排放要求時本研究推薦采用的FGD技術，這對火電廠有很好的指導意義。

1.2氮氧化物超低排放技術路線

氮氧化物超低排放改造的技術路線是:

a)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〔分離燃盡風(separatedover-fireair，SOFA)、緊湊型燃盡風(closecoupledover-fireair，CCOFA)〕、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。

b)采用SCR脫硝技術，根據超低排放的要求，增加催化劑的層數，滿足氮氧化物排放要求;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，主要優化內容:對脫硝系統保護邏輯進行優化，提高脫硝系統投運率;對NOx生成端進行優化，減少鍋爐側NOx生成;對NOx脫除端進行優化，提高脫硝側NOx控制水平。

c)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。

d)氮氧化物進行超低排放改造后，對于實際運行過程中發生空氣預熱器(以下簡稱“空預器”)硫酸氫銨堵塞，建議實際運行中做好SCR脫硝系統噴氨格柵調整，保證反應器出口較低的氨逃逸量;增強鍋爐低氮技術改造效果，控制脫硝反應器入口NOx濃度，降低SCR脫硝系統減排壓力;控制入爐煤的硫含量，保證鍋爐較低的硫含量;在鍋爐低負荷運行時，尤其要注意SCR脫硝入口煙氣溫度，不能使SCR脫硝系統長時間低負荷運行，防止出現低負荷下SCR脫硝效率降低，造成硫酸氫銨沉積。

1.3粉塵超低排放技術路線

1.3.1粉塵超低排放改造技術現狀

目前的除塵新技術主要有:低低溫電除塵、旋轉電極式電除塵、濕式電除塵、電袋復合除塵、袋式除塵，以及SO3煙氣調質、微細粉塵凝聚長大等技術。根據國內電除塵器應用現狀及新技術研發和應用情況，為了實現超低排放的技術要求，我國現各燃煤電廠可通過提效改造電除塵器，結合濕法FGD系統以及加裝WESP來實現。

電除塵器改造可采用的主要技術有:電除塵器擴容、低溫電除塵技術、旋轉電極式電除塵技術、細顆粒物團聚長大預處理技術、高頻高壓電源技術、電袋復合除塵技術、袋式除塵技術、WESP技術等。除塵器提效改造技術路線可分三大類:電除塵技術路線(包括電除塵器擴容、采用電除塵新技術及多種新技術的集成)、袋式除塵技術路線(包括電袋復合除塵技術及袋式除塵技術)、WESP技術路線。各改造技術的實施方法、主要技術特點和綜合比較見表3。

1.3.2超凈吸收塔技術

煙氣處理的“協同脫除”，即每個煙氣處理子系統在脫除主要污染物的同時，也考慮脫除其他污染物的可行性，或為下一流程煙氣處理子系統更好地發揮效能創造條件。低低溫電除塵器以及高效除塵FGD吸收塔就是協同脫除粉塵的很好例子，其基本工藝流程如圖1所示。

通過研究表明，與常規的濕法吸收塔比較，高效除塵濕法吸收塔需要做以下改進:

a)降低吸收塔內的煙氣流速，一般不要超過3.5m/s。

b)采用增強氣液接觸的強化裝置(如雙托盤等，這同時也是提高脫硫效率的要求)。

c)優化吸收塔噴嘴選型及噴嘴布置方案，尤其注意吸收塔周邊的噴嘴布置設計。

d)設置增效環，避免沿著塔壁面排出的煙氣流短路。

e)采用數模及物模手段優化吸收塔空氣動力場設計。

f)采用高效的吸收塔除霧器〔常規要求出口霧滴質量濃度75mg/m3(標準狀態)，高效除塵要求低于40mg/m3(標準狀態)甚至更低〕。

g)注重脫硫塔制造、安裝精度，尤其是塔內件的制造、噴嘴布置定位的安裝尺寸等。

采用FGD協同除塵的技術理念，在濕法FGD吸收塔的設計中充分考慮其除塵效應;減少出口霧滴攜帶的漿液量;同時脫硫效率要求的提高引起的設計變動如氣液比的增大、脫硫增效裝置的采用也對除塵效果有改善作用;在設計、制造、施工和驗收等環節進行精細化控制，以最大限度地利用濕法吸收塔來除塵，從而減輕后續WESP的壓力，或可直接達到10mg/m3(標準狀態)的要求。

超凈吸收塔技術在一些FGD工程中得到應用，例如廣東某電廠2×350MW機組MgO濕法脫硫工藝，脫硫GGH出口凈煙氣SO2穩定排放濃度不大于35mg/m3〔標準狀態，干基，φ(O2)=6%〕，實測結果表明FGD入口的煙塵濃度在20mg/m3〔標準狀態，干基，φ(O2)=6%〕條件下，出口煙塵濃度僅為6.5mg/m3〔標準狀態，干基，φ(O2)=6%〕，達到排放限值(10mg/m3)要求，如圖2所示。

1.3.3粉塵超低排放改造技術路線

根據上面的分析，對于火電廠粉塵超低排放技術路線選擇，需要滿足如下的原則:

a)地方政府要求煙塵排放濃度小于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。

b)粉塵濃度達到10mg/m3以下，可以采用FGD協同除塵技術，不必采用WESP技術;粉塵濃度達到5mg/m3以下，需要采用WESP技術。