我国燃煤电厂超低排放常见问题与建议
2021年第10期广东化工
第48卷总第444期www.gdchem·159·我国燃煤电厂超低排放常见问题与建议
刘恩丽1，张强2，陈伟堂2
(1．甘肃省生态环境科学设计研究院，甘肃兰州730000；2．华能兰州热电有限责任公司，甘肃兰州730000)
Common Problems and Suggestions on Ultra Low Emission of
Coal-fired Power Plants in China
Liu Enli1,Zhang Qiang2,Chen Weitang2
(1.Gansu Provincial Design and Research Institute of Eco-environmental Science,Lanzhou730000；
2.Huaneng Lanzhou Thermal Power Co.,Ltd.,Lanzhou730000,China)
Abstract:A large amount of air pollutants such as soot,sulfur dioxide and nitrogen oxides are produced by burning coal in the process of power generation in coal-fired power plant,and cause serious destruction to the ecological environment.This paper elaborates current status of air pollutant emission from coal-fired power plants,ultra-low emissions policies and standards in our country,ultra low emissions technology,on this basis,we introduce the common problems and suggestions of ultra-low emissions,which aims to improve the ultra-low emission effect of coal-fired power plants and promote the ecological and environmental protection in our country.
Keywords:coal-fired power plants；ultra-low emission；ecological and environmental protection
燃煤电厂作为减轻大气污染和节能减排的重要阵地，面临较大的环保压力。超低排放技术在煤电领域的应用，使燃煤电厂降低污染物排放量成为可能。自2011年实施超低排放政策以来，我国燃煤电厂排放的污染物有了明显降低，但超低排放技术在燃煤电厂的应用效果还有较大的提升空间。燃煤电厂行业应尽快认识到超低排放技术应用的问题，加强对超低排放技术的研究、应用和创新，低成本、高技术实现超低排放[1]。
1燃煤电厂大气污染物排放现状
根据第二次全国污染源普查公报(2017年12月31日为普查标准时点)，全国大气污染物二氧化硫排放量为529.08万t、氮氧化物排放量为645.90万t、颗粒物排放量为1270.50万t。二氧化硫排放量位居前3位的行业依次为电力、热力生产和供应业146.26万t，非金属矿物制品业124.59万t，黑金属冶炼和压延加工业82.31万t。上述3个行业合计占工业源二氧化硫排放量的66.75%。氮氧化物排放量位居前3位的行业依次为非金属矿物制品业173.97万t，电力、热力生产和供应业169.24万t，黑金属冶炼和压延加工业143.42万t。上述3个行业合计占工业源氮氧化物排放量的75.34%。颗粒物排放量位居前3位的行业依次为非金属矿物制品业371.62万t，煤炭开采和洗选业193.13万t，黑金属冶炼和压延加工业131.12万t。上述3个行业合计占工业源颗粒物排放量的54.77%[2]。
青蛙是怎么死的2019年国民经济和社会发展统计公报指出，全年能源消费总量48.6亿t标准煤，煤炭消费量占能源消费总量的57.7%。燃煤发电、钢铁、化工和建材等行业是我国煤炭使用主力，其中燃煤发电每年用煤约占52%左右，是燃煤大户。2019年全国火电装机容量119055万kw，随着我国能源转型政策和电力体制改革的实施，燃煤发电装机增速减慢，但我国“富煤贫油”的基本国情决定了燃煤发电仍将占据我国发电领域的主导地位，而由燃煤发电产生的烟尘、二氧化硫、氮氧化物等污染物排放量不可小视，煤电行业仍是我国大气污染的重点排放行业之一[3]。
2燃煤电厂超低排放政策与标准
为减少燃煤电厂大气污染物排放造成的环境污染，改善生态环境质量，促进煤电行业的技术进步和可持续发展，2011年环境保护部颁布《火电厂大气污染物排放标准》(GB13223-2011)，标准规定了燃煤电厂大气污染物排放浓度限值，其中烟尘、二氧化硫、氮氧化物的质量排放浓度限值分别为30mg/m3、100mg/m3、100mg/m3[4]。2014年国家发改委、环境保护部、国家能源局联合颁布《煤电节能减排升级于改造行动计划(2014~2020)》，要求新建燃煤发电机组和东部等重点地区的烟尘、二氧化硫、氮氧化物的质量排放浓度限值分别为10mg/m3、35mg/m3、50mg/m3，支持同步开展大气污染物联合协同脱除，减少三氧化硫、汞、砷等污染物排放。2015年国家发改委、环境保护部、国家能源局发布了《关于实行燃煤电厂超低排放电价支持政策有关问题的通知》和《全面实施燃煤电厂超低排放和节能改造工作方案》，提出到2020年，全国所有具备改造条件的燃煤电厂争取实现超低排放，烟尘、二氧化硫、氮氧化物排放浓度限值分别为10mg/m3、35
mg/m3、50mg/m3。
2015年起，部分省市根据实际情况陆续制定了燃煤超低排放地方标准，进一步降低燃煤电厂污染物排放总量，如上海、山东、河南、河北、浙江等地将烟尘、二氧化硫、氮氧化物等大气污染物的排放限值分别确定为10mg/m3、35mg/m3、50mg/m3，另外，部分省份的大功率或高发电煤耗的燃煤锅炉烟尘质量排放浓度限值定为5mg/m3，比国家标准更为严格。
上述文件明确了超低排放改造的时间表和排放限值，也对超低排放和节能减排增加了政策激励，确定了超低排放的电价加价政策，加之此前国家实行的脱硫、脱硝、除尘电价补贴政策，形成了一整套环保电价政策，促进各地燃煤电厂降低大气污染物排放浓度。
3燃煤电厂超低排放技术
燃煤电厂超低排放技术是指利用有效的除尘、脱硫及脱硝技术，降低燃煤电厂发电时产生和排放的烟尘、二氧化硫、氮氧化物等污染物浓度。
3.1除尘技术
燃料煤在锅炉中燃烧过程中会产生大量的烟尘，烟尘在区域间传播，使大气中颗粒物浓度上升，是导致雾霾等恶劣天气的主要因素之一。
煤电行业常用除尘技术有静电除尘和布袋除尘等两种。(1)静电除尘设备复杂、耗电量大，在燃煤电厂除尘系统中应用范围有限。(2)布袋式除尘器运行稳定、除尘效率高，在煤电行业超低排放除尘领域应用比较广泛。为进一步降低烟尘浓度，达到我国超低排放标准及更严格减排要求，燃煤电厂除尘系统常用新式除尘技术组合路线，如烟气冷却器+低低温静电除尘器+高效除尘烟气脱硫+湿式静电除尘器等[5]。
3.2脱硫技术
煤炭中含有的硫在煤燃烧时与氧气反应生成大量的二氧化硫，不经处理会随烟气排放至大气中。二氧化硫是我国主要的大气污染物之一，空气中的二氧化硫会对人体的呼吸道产生强烈刺
[收稿日期]2021-02-04
[作者简介]刘恩丽(1990-)，女，河南人，硕士研究生，主要研究方向为生态环境保护。
广东化工2021年第10期·160·www.gdchem第48卷总第444期
激，导致支气管炎、哮喘、肺癌等呼吸系统病症；此外，空气中二氧化硫在降水过程中与雨水反应形成硫酸型酸雨，降落到地面，使水体和土壤酸化，破坏原有的生态系统平衡，对我国生态环境带来严重危害。
煤电行业常用脱硫技术，包括燃烧前脱硫、燃烧中脱硫和燃烧后脱硫等三种。(1)燃烧前脱硫是指通过煤转化技术和煤脱硫技术等降低燃料煤中的硫含量，如洗煤、煤气化等。(2)燃烧中脱硫是指在煤燃烧时加入石灰石粉等固硫剂与二氧化硫反应，实现固硫，减少二氧化硫的生成。(3)燃烧后脱硫是指在煤燃烧后，利用半干法、干法、湿法等技术，降低烟气中的二氧化硫浓度。最常用的是湿法中的石灰石-石膏法，该法具有技术成熟、脱硫效率高、吸收剂来源广泛、成本低廉、煤种适应性强、副产物可回
收等优点，在各地燃煤电厂中成为主要的脱硫工艺。另外，为满足超低排放对二氧化硫排放限值的要求，各地燃煤电厂逐渐对脱硫技术进行完善，比如增多喷淋层、增大喷淋密度、单塔双循环等[5]。
3.3脱硝技术
燃煤电厂发电过程中，煤中氮燃烧生成氮氧化物，或空气中氮气在高温环境中发生氧化生成氮氧化物。氮氧化物也是我国主要的大气污染物之一，燃煤电厂排放到空气中的氮氧化物是生成硝酸型酸雨以及光化学烟雾的原料之一，破坏我国生态环境。此外，大气中的氮氧化物刺激人体呼吸器官引起肺部疾病，或进入血液导致高铁血红蛋白症，或对中枢神经造成损害，影响和危害人体健康。
煤电行业常用脱硝技术，主要包括燃烧中脱硝和燃烧后脱硝。二次觉醒任务流程
(1)燃烧中脱硝技术是指在煤燃烧时采取措施降低氮氧化物排放浓度的技术，通常以低氮燃烧器与空气分级为核心，燃烧中生成氨基对氮氧化物进行还原。燃烧中脱硝技术能减少大约30%的氮氧化物，且成本低，在各地燃煤电厂中应用较广。(2)燃烧后脱硝技术是指为进一步降低氮氧化物排放浓度，在煤燃烧后，加入一定量的催化剂或还原剂与生成的氮氧化物反应的脱硝技术，比如选择性催化还原(SCR)、非选择性催化还原(SNCR)。另外，SNCR-SCR联合脱硝技术通过在烟道布置催化剂，在燃煤电厂炉内合适温度区喷入NH3或尿素等还原剂，将氮氧化物还原成氮气，实现高效率脱硝，最终达超低排放目的[6]。
4燃煤电厂超低排放常见问题与建议
燃煤电厂超低排放对我国烟尘、二氧化硫和氮氧化物的减排非常重要。然而，在超低排放推广过程中，各地燃煤电厂存在一些问题有待引起重视。一是减排成本高，企业内在动力不足。虽然国家开展减排工作时制定了环保电价、减排补贴、环境保护税优惠等政策，但现存补贴金额和激励政策难以全部抵消企业的减排成本，一般企业很难承受超低排放改造初始投资成本高、运行维护费用高等问题，企业的污染物减排动力不足，主动性不强。二是工艺不成熟、稳定性不足。目前，单个污染物脱除技术较为成熟，但实际运行过程中，需将各污染物脱除设备串联组成减排工艺路线，实现多污染物控制。多设备串联时，各工艺之间存在互相影响，总体工艺路线运行的稳定性不足。一体化协同脱除技术可同时控制多种大气污染物排放浓度，但目前该类技术尚不成熟，在实际应用中存在一定限制。三是烟气脱硫过程中产生石膏雨、细颗粒物和脱硝过程中加剧三氧化硫的生成及氨逃逸，这些细颗粒物与重金属、三氧化硫、氨等污染物是形成雾霾的重要因素，危害人体健康，污染生态环境，是燃煤电厂行业实现清洁煤电的关键制约因素[7]。
2021年1月全国生态环境保护大会召开，会议指出当前我国生态文明建设处于压力叠加、负重前行的关键时期，“十四五”生态文明建设要实现新进步。基于我国燃煤电厂现状，本文建议“十四五”期间煤电行业加大研究力度，从补贴政策、控制技术、排放标准等方面入手，研究更加切实有效的超低排放补贴和激励政策、更加实用稳定的一体化减排系统、兼顾其余污染物更加全面的排放标准。同时，建议
集中电力行业科研院所和部分相关高校，利用其已有科研技术储备，尽快开展科研攻关和工程示范，实现“十四五”煤电行业环保重点任务。
参考文献
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(本文文献格式：刘恩丽，张强，陈伟堂．我国燃煤电厂超低排放常见问题与建议[J]．广东化工，202
1，48(10)：159-160)
(上接第189页)
清朝皇帝顺序列表流动方向急剧变化，弯头内侧与三通连接处出现流体流动旋涡区；弯头外侧与三通直管处承受流体冲击力，出现压力集中区。综合分析整条管路，弯头三通结构过多，阀门布置较多，且缺少支撑部件，管路内部出现流体脉动，导致管线振动过大，晃动剧烈，无法开车。
3.2管线阻尼减振改造
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根据有限元分析同时充分考虑现场实际的改造空间，确定了阻尼器的安装方案。本次改造在管道弯头一侧安装两个阻尼器，在竖直管段安装一个阻尼器，以及在三通结构处安装三个阻尼器。
通过对往复式压缩机管线阻尼减振改造完成后，选取管道各主要位置主振动方向的最大振动幅值与改造之前测量数据进行对比，管线振动幅值平均减小80%，降低至180μm以内，管线的振动明显得到控制，一次顺利开车成功，保证了整条管道系统的安全使用以及连接设备的平稳运行。
4结语
本文结合振动管线减振改造工程项目实例，介绍了粘滞阻尼技术与粘滞阻尼器力学特性及减振原理，得到如下结论：
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(1)针对离心压缩机管线振动问题，通过有限元分析确定管线振动原因为过滤器处流体流速流向发生突变，出现流体激振，引起管线振动过大现象。引入粘滞阻尼减振技术，利用阻尼减振方案，在不停工停产、保证安全生产前提下安装管道粘滞阻尼器。最后管线振动幅度平均减小75%以上，最大降幅可达93.8%，振动未传至管线系统其它部位，安全平稳生产得到保障。
(2)针对往复式压缩机管线振动问题，通过有限元分析，确定弯头、三通等结构处流体流速流向发生突变，流体激振引起管线系统晃动剧烈。实施阻尼器安装方案后，管线振动幅度平均减小80%以上，振动得到了明显控制，一次顺利开车。
参考文献
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