燃煤超低排放不是空想組合技術工藝有實效

　　如何實現燃煤電站污染物超低排放，達到燃氣標準？浙江大學教授、博士生導師高翔表示：

　　投資、運行成本：

　　與達到火電廠排放標準的1000MW燃煤電廠相比，達到天然氣燃氣輪機排放標準預計增加投資成本6%，增加運行成本4%

　　技術組合：

　　SCR脫硝技術，脫硝≥90%

　　高效除塵技術，除塵≥99.9%

　　活性分子協同脫除，脫硫≥99%，脫汞≥85%，脫硝≥90%

　　濕式靜電深度脫除

　　PM2.5脫除≥90%

　　目標值：

　　PM≤2.5mg/Nm³

　　SO₂≤15mg/Nm³

　　NOx≤10mg/Nm³

　　Hg≤0.003mg/Nm³

　　我國是世界第一煤炭消費國，2013年消費36.1億噸（占全球一半以上），排放的二氧化硫、氮氧化物、煙粉塵等是主要空氣污染物。2013年我國這三項污染物排放總量分別約2044萬噸、2227萬噸和1500萬噸，均位居世界第一。

　　為削減燃煤污染，多地實施“煤改氣”工程，現有天然氣能否滿足“煤改氣”要求？據統計，2013年我國天然氣表觀消費量1676億立方米（同比增長13.9%），進口量530億立方米，對外依存度達到31.6%。

　　燃煤污染物排放量大、污染重，而煤改氣又遭遇氣源不足，怎么辦？山東省環保廳日前主辦了山東省燃煤污染物超低排放技術論壇暨對接交流會。與會專家學者表示，如果燃煤污染物實現超低排放，讓燃煤裝置的污染物排放達到燃燒天然氣的排放水平，污染治理和能源問題將有望得到均衡解決。

　　山東省環保技術服務中心主任李寶林在會上指出：“對首先實施燃煤超低排放技術、可替代‘煤改氣’方案的成熟合作項目，作為工作試點，省里今年將給予重點支持。通過試點工程，為實施燃煤超低排放技術推廣，解決燃煤大氣污染和能源環境瓶頸難題積累經驗，真正打開煤炭能源利用的枷鎖，切實改善全省大環境質量。”

　　燃煤超低排放技術實效如何？

　　兩級處理脫硫工藝，柔性電極濕式電除塵技術和低氮燃燒＋SCR工藝等可實現燃煤電廠超低排放。

　　如果燃煤電廠污染物排放水平向“燃氣輪機排放水平”看齊， 即煙塵、二氧化硫、氮氧化物3項排放限值分別為5mg/Nm³、35mg/Nm³、50mg/Nm³，必將大幅度削減燃煤電廠污染物排放總量。那么，燃煤污染物超低排放技術應用到工程項目上，實際效果怎樣？

　　山東山大能源環境有限公司設計院常務副院長潘峰告訴記者，燃煤電廠污染物超低排放的系統配置，由低氮燃燒、SCR脫硝、空氣預熱器、高效除塵 、煙氣脫硫、濕式電除塵等系統構成。逐級除塵、脫硫、脫硝，最終通過濕式電除塵深度凈化，實現污染物綜合脫除和超低排放。

　　他說：“在高效脫硫、脫硝、除塵技術上，我們有自主研發的水平錯流吸收塔＋逆流噴淋吸收塔兩級處理脫硫工藝，有柔性電極濕式電除塵技術。對氮氧化物的脫除，燃煤電廠配置低氮燃燒＋SCR工藝或SNCR-SCR聯合工藝，就可以讓燃煤電廠氮氧化物排放達到重點地區燃氣輪機發電機組的排放水平。”

　　山東山大華特環保工程有限公司研發中心副主任劉暢介紹了燃煤電廠污染物超低排放一體化解決方案。他表示，“SCR+氧化法脫硝技術， SCR脫硝效率90%，氧化法脫硝效率90%，綜合效率95%以上，氮氧化物排放濃度低于50mg/Nm³。這一技術適合新建項目，尤其適合已經建設SCR脫硝裝置的燃煤鍋爐；投資、運行費用低，約為SCR的1/2。粉塵超低排放技術，是采用小顆粒的凝并技術，將水霧附著在小顆粒上；增加除塵器極間距離，增大輸出電壓，使粒子更容易荷電。”

　　山東三融環保工程有限公司工程技術中心主任李殿勛在會上介紹了魯奇·能杰斯（LLAG）石灰石－石膏濕法脫硫工藝技術，主要是采用池分離器技術，將吸收塔反應池分為pH值不同的兩部分，可以在單回路系統內獲得雙回路系統的效果，分別為氧化和結晶過程提供最佳反應條件，從而提高石膏質量并得到最佳的氧化空氣利用效率，有助于進一步提高脫硫效率。這一系統不僅除霧效果好，而且還可以節約沖洗水量。

　　“對于超低排放技術，早在2011年3月，我們就在日照鋼鐵集團2×180平方米燒結機上，實現了二氧化硫和粉塵的超低排放。”山東國舜建設集團有限公司董事長呂和武介紹說，后來，國舜把超低排放技術應用在日照新源熱力有限公司2×30MW機組，經檢測，出口二氧化硫32mg/Nm³、粉塵4.4mg/Nm³，達到了燃氣排放標準，這是山東省第一臺（套）。

　　“超低排放，是我們隨著環境標準的提升，在標準倒逼下企業的一個選擇。”日照鋼鐵集團黨委書記閆秀訓告訴記者：“隨著分階段逐步加嚴的地方排放標準的實施，我們原有的污染排放設施，到了明年就滿足不了排放標準了，只有對原有的治污工程進行打造提升，才能滿足最嚴格的排放標準。于是，由國舜在我們原有脫硫工程的基礎上進行改造，增加濕式電除霧，還做了一些優化，在2×180平方米燒結機脫硫工程上進行了改造和應用，改造效果很理想，經過監測，出口二氧化硫濃度在50mg/Nm³以內，粉塵排放濃度在20mg/Nm³以內，已經運行了兩年的時間，系統很可靠。”

　　呂和武還說，國舜還把相關技術在西王鋼鐵360平方米燒結機上，實現了二氧化硫31mg/Nm³、粉塵4.8mg/Nm³ 的排放。記者在會場見到國舜集團董事長助理孫德山時，他興奮地告訴記者：“公司剛剛被環境保護部批準開展環保服務業試點，主要是重點開展鋼鐵燒結機脫硫除塵綜合環保服務試點。”

　　技術的市場反響如何？

　　11個燃煤污染物超低排放項目現場簽約未建成的電廠也表現高度熱情。

　　燃煤污染物超低排放的先進治理技術、高效的治理成果引起了與會電廠代表的極大關注，供需雙方積極對接，根據自身實際選“親家”。有11個燃煤污染物超低排放項目現場簽約，國舜簽約了8個，成為本次對接交流會上的最大“贏家”。

　　記者在山東山大能源環境有限公司與華能辛店發電有限公司簽訂的顆粒物超低排放合作意向書中看到，為滿足國家《火電廠大氣污染物排放標準》對特別排放限值地區的要求，華能辛店發電有限公司擬對脫硫除塵系統進行提效改造，改造方案為在新建二級脫硫脫硫塔上方加裝濕式靜電除塵，采取一體化布置方式。在改造工程完工后，當濕式除塵器入口煙塵濃度＜75mg/Nm³時，保證出口粉塵濃度＜5mg/Nm³ ，實現電廠煙塵的超低排放要求。

　　在對接交流會上，記者發現，就連未建成的電廠也表現了對污染物超低排放技術的高度熱情。神華國華壽光發電有限責任公司的參會代表對記者說，他們一期工程通過“上大壓小”方式建設2×1000MW國產超超臨界燃煤發電機組，計劃總投資81.54億元，同步建設煙氣脫硫、脫硝裝置，增加濕式除塵器設備，追求‘近零排放’，這次是來了解技術市場的。

　　山東大學能源與動力工程學院副院長董勇在論壇上指出，燃煤煙氣超低排放技術是實現“真環保” 的重要手段。超低排放系統性治理，要推薦成熟工藝技術路線，在深入調查研究現有脫硫除塵裝置運行效果的基礎上，對成熟、先進、穩定的脫硫、脫硝、PM治理工藝，列入山東省推薦目錄，推廣應用。

　　他建議，要建立環保工程工藝技術方案審查制度，防止不成熟的工藝流入市場。工程施工環節中，要建立環保企業準入制度，設立進入標準，明確分包項目，杜絕環保工程整體分包現象；建立環保企業黑名單制度，對問題嚴重的環保公司，列入黑名單。燃煤煙氣系統性治理，各控制單元互相影響，設計-建造-施工-運行全過程控制；具備全過程資質；提高運行、監管水平。

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　　還有哪些技術有突破？

　　在山東省環保廳日前主辦的山東省燃煤污染物超低排放技術論壇暨對接交流會上，與會專家學者就超低排放技術的研究進展進行詳細介紹和深入探討。

　　脫硝技術各有優缺點

　　南京工業大學材料學院教授、碩士生導師祝社民對主要脫硝技術進行了比較。

　　目前國內低氮燃燒技術優點是投資低，運行費用低，但脫硝效率低，影響燃燒效率；SNCR的技術特點是在1000℃左右，爐內噴氨，優點是固定投資少，費用只有SCR法的1/3，不用催化劑；缺點是脫硝效率低，氨過量3~5倍，運行費用高，氨逃逸造成二次污染。

　　濕法工藝就是將NO氧化為NO₂，用NH₃液吸收，生成硝酸鹽，優點是工藝簡單，產物可利用，缺點是脫硝效率低，產物品質影響銷售，廢液處理困難；SCR技術是用催化劑，310℃~410 ℃溫度條件下噴氨，優點是效率高，技術成熟可靠，運行費用低，缺點是現在商用的催化劑含有劇毒成份，廢棄催化劑需進行危廢處理。

　　祝社民表示，由山東天璨環保研發生產的新型環保稀土基SCR脫硝催化劑技術的特點是高效、無二次污染、替代劇毒的釩鈦體系；活性溫度窗口寬，SO3轉化率低；有儲氨功能，對CO、CH、H等也有催化作用；活性組分不溶于水，可多次再生，顯著降低運行成本；失效催化劑無需危廢處理，保證環境安全。

　　祝社民表示，SCR脫硝催化劑技術的特點是高效、無二次污染、替代劇毒的釩鈦體系；活性溫度窗口寬，SO₃轉化率低；有儲氨功能，對CO、CH、H等也有催化作用；活性組分不溶于水，可多次再生，顯著降低運行成本；失效催化劑無需危廢處理，保證環境安全。

　　燃燒優化好處多

　　美國里海大學博士張振堂在《燃燒優化與 NOx排放》的會議報告中指出，燃燒優化包括對機組控制設定的改變，以達到優化目標。同時將對機組性能、其他參數的影響降到最小，并滿足機組安全運行、 環保達標等約束條件。

　　他介紹說，燃燒優化是對硬件更改的高效替換手段， 同時也可以同后燃燒脫硝系統共同實施，可幫助降低氮氧化物排放并改善機組性能、降低SCR系統的安裝造價和降低滿足一定環保要求的費用，還可幫助減少安裝有SCR電廠運行中產生的問題。

　　協同控制技術是趨勢

　　浙江大學教授、博士生導師高翔在會上提出一連串問題，如何實現燃煤煙氣的深度凈化？如何解決脫硫塔后含SO₂和SO₃酸霧、飛灰微粒、石膏微粒、吸收劑微粒、細小液滴、汞等多種污染物的煙氣深度凈化？如何實現PM2.5的進一步深度脫除，達到5mg/NH₃的燃氣標準？

　　高翔介紹了浙江大學的濕式靜電多種污染物協同控制技術。“通過優化電極形式，強化霧化液滴與PM2.5的高效碰撞團聚，提高脫除效率；循環水噴淋系統的設計及運行優化，最大限度減少水霧、漿滴攜帶。”

　　據他介紹，對于單電場中試濕式靜電除塵器，入口濃度在80mg/Nm³以內時，出口濃度均控制在3mg/Nm³以內，入口粉塵濃度20mg/Nm³時，出口粉塵濃度可控制到1mg/Nm³以下。

　　試驗結果表明，濕式靜電除塵對SO₂具有較好的捕集效果，脫硫效率可達80%以上，有助于實現燃煤煙氣SO₂的近零排放。采用濕式靜電除塵技術，實現SO₂濃度從78mg/Nm³降低到15mg/Nm³以下。

　　高翔說，對于實現NOx的高效脫除，浙江大學開發了組合脫硝控制工藝，形成具有高脫硝效率、高Hg0/Hg2yo+轉化率、低SO₂/SO₃轉化率、寬溫度窗口、高抗磨性能的催化劑配方及其活性恢復方法，并實現多種污染物催化協同控制。