通過對我國燃煤電站煙氣汙染物控制環保設備使用情況及經濟性和對國際上已經出現的和正在研究中多種煙氣中汙染物協同處理技術應用情況介紹，有針對性的提出了我國應采用的技術方案及路線控制火電領域全社會關註汙染物控制技術。
隨著國家對大氣汙染物排放控制要求的提高，新的《火電廠大氣汙染物排放標準》(GB13223-2011)於2012年1月1日正式實施。新排放標準對煙塵、二氧化硫、氮氧化及重金屬排放控制要求都有了很大的提高，新標準中規定新建火力發電廠煙塵顆粒物≤20mg/Nm3，SO2≤100mg/Nm3，NOX≤100mg/Nm3，Hg≤0.03mg/Nm3。
然而目前國內環保形勢仍十分嚴峻，壹些擔負國計民生民族企業仍有責任將煙塵、SO2、NOX等汙染物排放標準做社會責任裕量考慮，將煙塵、SO2、NOX、Hg等汙染物排放標準向燃機排放標準看齊，力爭達到或超過燃機電廠排放標準(煙塵顆粒物≤5mg/Nm3，SO2≤50mg/Nm3，NOX≤50mg/Nm3，Hg≤0.03mg/Nm3)。
近年來我國霧霾現象嚴重，環保要求也越來越高，導致我國火力發電領域環保設備升級，針對火電項目環保設備要求日趨嚴格。近壹段時間國內又要求新建火電項目煙氣煙塵、SO2、NOX、Hg等要達到燃機標準，這就要求新建火力發電廠環保設備具有更高的煙塵、SO2、NOX、Hg等主動脫除及環保設備間的協同處理能力。
在燃煤電站建設過程中，應從整體角度考慮燃煤所帶來的運行和環境問題，充分掌握燃煤電站煙氣中各種汙染物之間相互影響、相互關聯物理和化學過程，充分利用現有燃煤電廠煙氣中煙塵、SO2、NOX、Hg等汙染物脫除設備之間可能存在協同脫除能力，來實現汙染物的集成治理，大幅降低燃煤電站環境汙染治理成本。從國際技術發展來看，開發高效、經濟型多種汙染物聯合脫除技術並進行系統集成已成為壹個熱點。
1火力發電廠汙染物排放控制技術方案
目前針對火力發電廠達到燃機排放標準主要考慮采用高效靜電除塵器、布袋(電袋)除塵器、移動極板靜電除塵器、低低溫靜電除塵器以及石灰石-石膏濕法脫硫技術對煙塵的脫除技術等。另外采用濕式靜電除塵器精細化處理脫硫後飽和煙氣中細微煙塵，從而達到較高PM2.5控制水平。
針對SO2的脫除工藝技術方案主要采用采用高效石灰石-石膏濕法脫硫工藝、煙氣循環流化床半幹法脫硫工藝等。目前火力發電廠脫硝方法主要采用低NOx燃燒技術與煙氣脫硝相結合的方法脫除NOx能達到效果最優。針對重金屬Hg的脫除工藝技術方案主采用加入添加氧化劑(壹般為鹵族元素，主要是CaBr2、改性活性炭)，再配合SCR、ESP和FGD環保設備協同作用，可以達到較好汞控制效果。
1.1火力發電廠煙塵汙染物排放控制技術方案
1.1.1火力發電廠煙塵汙染物排放控制方案
目前針對火力發電廠達到燃機排放標準主要考慮采用高效靜電除塵器、布袋(電袋)除塵器、移動極板靜電除塵器、低低溫靜電除塵器等。高效靜電除塵器主要采用包括高頻電及數模流場優化等措施，根據目前國內除塵器制造技術發展水平，選擇雙室五電場靜電除塵器，當入口除塵器入口粉塵濃度45g/Nm3時，能使除塵器粉塵排放濃度控制在<30mg/Nm3以下;
國內布袋(電袋)除塵器制造技術發展水平，選擇布袋除塵器除塵效率可達99.99%，控制除塵器出口粉塵排放濃度在￡5~20mg/Nm3之間。電袋除塵器在合理選擇新型過濾材料(如選擇PTFE基布保證過濾材料基本結構及尺寸穩定性)條件下，能夠充分滿足電袋除塵器後側布袋的保證使用壽命及較惡劣的運行工況。
移動極板靜電除塵器能夠利用旋轉刷和移動的收塵極板去除捕集粉塵，從而防止電暈，移動極板系統能有效地收集高電阻率粉塵。收塵極板通過頂部驅動輪的旋轉，以極慢速度進行上下移動，帶電粉塵在集塵區域內被收集;附著在極板上粉塵在非集塵區域內，被夾住收塵極板的兩把旋轉鋼絲刷刮落至灰鬥中。
低低溫靜電除塵器技術優勢就在於爐後增設煙氣換熱器設備對鍋爐尾部排煙溫度進壹步降低，整個機組經濟型得到較大提高;煙溫降低後使煙塵的比電阻降低，提高靜電除塵器收塵能力;同時使煙氣體積流量減小，使低低溫靜電除塵器及其後端煙氣通流設備出力都有明顯減小，降低整個工程投資。目前在日本新建500MW~1050MW火電機組基本全部采用低溫電除塵器工藝，將MGGH的降溫換熱器安裝在電除塵器(ESP)
之前，主要工藝流程見工藝流程圖1.1-1。
圖1.1-1低低溫煙氣處理系統流程圖
近幾年我國低低溫電除塵器技術也有較大發展，低低溫靜電除塵器與電廠熱力系統及脫硫系統結合，具有綜合節能、節水、環保的效果，並能滿足燃中、低灰分煤條件下國家環保排放標準的粉塵控制要求。
以內蒙某中等硫分、灰分已開展施工圖設計2′660MW國產化機組，對采用低低溫靜電除塵器與采用傳統五電場電除塵器主要環保排放指標、經濟指標比較見下表1.1-2：
表1.1-2低低溫與傳統靜電除塵器環保排放指標、經濟指標比較表
序號項目低低溫靜電除塵器傳統靜電除塵器
1設計煤質內蒙白音華褐煤
2靜電除塵器五電場
3脫硫入口實際煙氣流量/(m3˙h-1)39195324405424
4煙氣溫度/℃90135
5入口粉塵質量濃度/(mg˙m-3)3631
6粉塵質量濃度/(mg˙Nm-3)2030
7除塵效率/%99.9599.90
8電耗--------
8.1煙氣換熱器/kW600基準值
8.2引風機(引增合壹風機)軸功率/kW-2300基準值
8.3總功率/kW-1700基準值
低低溫靜電除塵器與傳統靜電除塵器相比，綜合能耗有較大降低。低低溫高效煙氣處理系統煙氣換熱器需要熱媒水循環泵等設備，故電耗高於回轉式煙氣加熱器。
但電除塵器前設置了降溫換熱器，使進入電除塵器、吸風機和增壓風機的煙氣溫度降低，盡管降溫換熱器增加了煙氣系統的阻力損失，但較少的煙氣體積流量，使吸風機的電耗略微提高;煙氣脫硫系統不僅煙氣體積流量小，因為降溫換熱器設置在除塵器前，煙氣阻力損失也減少了，引風機電耗大幅度降低，軸功率降低低低溫高效煙氣處理系統與傳統的除塵相比，環保性能有較大提高，粉塵排放質量濃度控制在20mg/m3以下。
按年利用小時5500計算，采用低低溫靜電除塵器，每年可節電9.35X106kW˙h，由此可見采用低低溫高效煙氣處理系統有較好運行經濟性。
目前低低溫靜電除塵技術以其經濟性高、技術可靠性好、投資水平合理占據國內鍋爐主煙氣除塵設備主流地位，其他除塵器設備為輔助的技術匹配形式。
1.1.2高效石灰石-濕法脫硫裝置對煙塵的脫除作用
國內脫硫公司認為采用高效石灰石-石膏濕法煙氣脫硫裝置對煙塵的脫除效率可達70%左右，但是考慮到各工程采用燃煤性質的偏差建議石灰石-石膏濕法煙氣脫硫裝置對鍋爐煙塵脫除作用應按不大於50%考慮，而且近期國內火電發電項目環評審批意見也按此數據進行。
1.1.3濕式靜電除塵器精細化處理脫硫後煙氣中細微煙塵
濕式靜電除塵器(WESP)是靜電除塵器(ESP)的壹種，濕式靜電除塵器與通常說幹式靜電除塵器最關鍵差別就是清灰方式不同，WESP采用液體(水)沖刷集塵極表面來進行清灰，液體(水)從集塵板頂端流下，在集塵板上形成壹層均勻穩定的水膜，將板上的顆粒帶走。因此，WESP與幹式ESP的工作原理都要經歷荷電、收集和清灰三個階段。其集灰工作原理和清灰工作原理如圖如圖1.1-3、1.1-4。
濕式靜電除塵器可有效收集微細顆粒物(PM2.5粉塵、SO3酸霧、氣溶膠)、重金屬(Hg、As、Se、Pb、Cr)、有機汙染物(多環芳烴、二惡英)等，沒有二次揚塵，煙塵排放可達5mg/m3以下。WESP收塵性能與粉塵特性關系不大，對黏性大或高比電阻粉塵也能有效收集，同時也適用於處理高溫、高濕的煙氣;需要設置廢水處理設備及采用很好的防腐措施。濕式靜電除塵效率可達到80%左右。
目前國內也有采用高效石灰石-石膏濕法除塵脫硫壹體化超凈排放技術的工程，如單塔壹體化脫硫除塵深度凈化技術(SPC-3D)技術、多層噴淋層配合雙托盤或持液層，脫硫塔頂部配合高效除塵霧器技術，單塔(雙塔)雙循環配合高效除塵霧器技術等，這些技術形式是我國引進濕法脫硫技術後經過近壹段時間技術積累後改進和研發的，不但可實現高效脫除SO2，同時也能實現脫硫後超細粉塵PM2.5精細化排放控制。
目前這些技術都是在我國火電機組環保標準提高後，特別是在國內絕大多數火電機組排放標準向燃機標準看齊後經過技術轉化突破技術瓶頸後出現的，上述這些技術在工程上也有應用，並且絕大多數取得了較好效果，但上述技術還需要時間進壹步檢驗。
1.2火力發電廠SO2汙染物排放控制方案
針對SO2的脫除工藝技術方案主要采用采用高效石灰石-石膏濕法脫硫工藝、煙氣循環流化床半幹法脫硫工藝等。
1.2.1煙氣循環流化床半幹法脫硫工藝
煙氣循環流化床半幹法煙氣脫硫工藝RCFB是壹種氣—液—固反應煙氣脫硫工藝。在脫硫塔內，壹方面進行氣相向液相的傳質過程，煙氣中的氣態汙染物不斷進入溶液中，同時與脫硫吸收劑中的鈣離子發生反應，另外壹方面進行蒸發幹燥的傳熱過程，顆粒上液相水分受煙氣加熱影響不斷在塔內蒸發幹燥，再生成固體幹態脫硫灰渣。煙氣循環流化床脫硫工藝業績較多，技術相對成熟，且已經在大中型機組上得到商業運行。基本可滿足國家新的國家環保排放標準《火電廠大氣汙染物排放標準》(GB13223-2011)。
在采用低溫煙氣循環流化床脫硫工藝後，以2x660MW褐煤機組為例，煙氣脫硫裝置入口煙氣溫度由150℃下降到120℃，在保證相同的運行狀況和脫硫效率條件下，與目前使用的煙氣循環流化床脫硫工藝相比，水量由180t/h降低到102t/h，實現節約用水78t/h，節水率達到43.3%，節水效果明顯。因此在特別缺水地區機組上建議采用此種脫硫機組，以實現較好的節水效果。
1.2.2石灰石-石膏濕法煙氣脫硫工藝
石灰石-石膏濕法煙氣脫硫工藝是目前世界上應用最廣泛，技術最成熟煙氣脫硫技術。該工藝采用價廉石灰石漿液洗滌煙氣，通過船只換熱脫除煙氣中SO2，反應產物為石膏，脫硫後煙氣經除霧器除去液滴後排入煙囪。這種工藝煤種適應性廣，脫硫效率高，能夠適應大容量機組要求，對SO2濃度變化適應範圍廣。
石灰石-石膏濕法煙氣脫硫裝置引進技術後已在我國投運多年，工藝系統的可靠性、安全性得到用戶認可。經過工藝系統創新優化後脫硫裝置工藝系統較傳統的脫硫裝置更為先進，脫硫效率更高。如：多層噴淋技術+高效除霧器方案、多層噴淋技術+雙托盤+高效除霧器方案、單塔雙循環及雙塔雙循環技術方案、旋回耦合技術+離心管束式除塵除霧技術等石灰石-石膏濕法煙氣脫硫裝置脫硫裝置有了較為明顯的提高，保證脫硫效率均可達到~99%左右，更適合提高火力發電廠提高SO2排放標準使用。
上述提及脫硫技術均可保證達到極高的SO2脫除率，可見國內經過近壹段時間的技術吸收和消化，已經完全具備了高效率、低排放的脫硫技術。
1.3火力發電廠NOX汙染物排放控制方案
火力發電廠中鍋爐脫硝是指控制燃燒過程中生成氮氧化物以及去除燃燒煙氣中氮氧化物的過程。目前火力發電廠脫硝方法主要有以下兩類：壹類是從源頭上治理，控制燃燒過程中生成NOx。主要技術措施有：采用低氮燃燒器;分級燃燒，控制燃燒溫度;改變配料方案等。
另壹類是從末端治理，控制煙氣中排放的NOx，主要技術措施有：選擇性非催化還原法(SNCR);選擇性催化還原法(SCR);SNCR/SCR聯合脫硝技術等。對於燃煤鍋爐雖然采用低NOx燃燒技術和設備的方法來控制NOx的生成，能達到壹定的效果，但對火焰的穩定性、燃燒效率、過熱蒸汽溫度的控制、受熱面的結渣和腐蝕等可能帶來影響，NOx脫除率也有限，NOx脫除率最多不超過60%，難以滿足不斷提高的環境排放標準要求。
采用低NOx燃燒技術與尾部煙氣脫硝相結合全負荷脫除NOx技術路線。
2火力發電廠Hg等重金屬汙染物排放控制技術
氣體元素汞的性質不活潑，既不易吸附也不溶於水，較難被現有汙染物控制設備脫除。因此火力發電廠脫汞技術的思路都是促進元素汞向氧化態或顆粒態轉化，走復合式汙染控制之路。目前脫除Hg等重金屬汙染物主要方法有燃燒前脫汞、燃燒中脫汞、燃燒後脫汞等。
我國原煤洗選率還較低，尚無法燃燒前起到脫汞;燃燒中脫汞主要是改進燃燒方式促進汞向氧化態轉化;燃燒後脫汞是目前燃煤火電機組使用較廣泛方法。(1)促進元素汞轉化為顆粒吸附態，再利用除塵器回收脫除;(2)促進元素汞轉化為氧化態，利用氧化汞水溶性，在濕法煙氣脫硫裝置中脫除。
除上述直接脫汞方法外，壹些在燃燒前和燃燒中加入添加劑(如CaBr2等)的方法，可以有效提高燃燒後煙氣中汞的脫除效率。在工程應用中，常采用的是在輸煤皮帶和煤粉管道上噴射鹵素(壹般為CaBr2)。美國PleasantPrairie燃煤電廠(600MW，燃PRB次煙煤，安裝有SCR、ESP和WFGD)測試結果：向煤中添加25mg/kg的添加劑後，汞脫除率持續維持在92%-97%。另外壹種新提出技術是在布袋除塵器膜上添加氧化劑，目前還在探索研究中。
煙道活性炭噴射技術(ACI)是目前最為成熟的主動脫汞技術，在垃圾焚燒爐汞排放控制中取得了較好的效果。該技術是在除塵器之前的煙道中噴入活性炭，使活性炭在伴隨流動過程中不斷吸附煙氣中的汞，將氣態汞轉化為固定在吸附劑上的顆粒汞，然後利用顆粒物排放控制裝置將其脫除。
目前在美國，壹些ACI設備已投入運營。有些電廠使用的是未處理的活性炭;有些電廠為減少活性炭用量，提高脫汞效率，使用的是特殊處理改性活性炭。底特律愛迪生電廠(安裝ESP，燃次煙煤)以每分鐘48mg/Nm3的速率噴射活性炭後，其30天平均脫汞效率達到94%;
針對燃煤電廠汞汙染控制，盡管已開發出了許多種方法，不過多數尚處於研究測試階段。目前較為成熟且投入商業化應用主動脫汞工藝主要有三種：1、活性炭噴射;2、添加氧化劑(壹般為鹵族元素，主要是CaBr2);3、添加氧化劑輔以微量活性炭噴射。這幾種工藝再配合SCR、ESP和FGD的使用，可以達到較好的汞控制效果。
除此之外，混煤燃燒也是壹種可行的工藝。將鹵素含量(特別是溴含量)較高的煤種，與鹵素含量較低的煤種混合燃燒，這種方法可以提高汞脫除效率，並且無副產物的處理問題，具有很好的經濟性。
3我國超凈排放采用技術路線研究
我國燃煤火電機組環保技術發展已經形成高效煙氣處理工藝的體系：1、煙氣低NOX燃燒器及SCR煙氣脫硝工藝;2、高效電除塵器、電袋除塵器或布袋除塵器、低低溫電除塵器、移動極板電除塵器;3、高效濕法煙氣脫硫工藝、煙氣循環流化床半幹法煙氣脫硫技術和活性焦幹法煙氣脫硫技術。針對我國不同地區，結合燃煤火電機組高效煙氣處理技術特點，采用不同設備、技術組合。
發達地區綜合環保標準要求高，地區環保排放控制標準高於目前國家環保標準，燃煤為優質煙煤，煤質具有高熱值、中灰、低硫等特點，建議：
1)采用低NOX燃燒器+SCR+高效靜電除塵器、布袋(電袋)除塵器、低低溫電除塵器或移動極板電除塵器+濕法煙氣脫硫配套濕式靜電除塵器工藝、高效石灰石-石膏濕法脫硫除塵壹體化工藝;
2)采用低NOX燃燒器+SCR+高效電除塵器、低低溫靜電除塵器、布袋(電袋)除塵器或移動極板電除塵器+高效石灰石-石膏濕法煙氣脫硫、脫重金屬工藝+濕式靜電除塵器工藝。
內陸、邊遠地區綜合環保標準要求相對寬松，機組排放需滿足國家環保排放控制標準要求，煤質具有低熱值、高灰、低硫或中等熱值、高硫等特點，建議：1)采用低NOX燃燒器+SCR+高效電除塵器、布袋(電袋)除塵器、移動極板電除塵器+石灰石-石膏濕法煙氣脫硫(配高效除霧器)工藝，根據需要配置濕式靜電除塵器工藝;2)煙氣循環流化床鍋爐(或燃低硫煤鍋爐)+煙氣循環流化床半幹法脫硫工藝+布袋(電袋)除塵器或高效電除塵器。
缺水地區特點富煤缺水，機組排放需滿足國家環保排放控制標準要求，煤質具有低熱值、高灰、低硫或高熱值、高灰、中低硫特點，建議：需要采取節水型高效煙氣處理工藝，1)采用低NOX燃燒器+SCR+低低溫靜電除塵器、布袋(電袋)除塵器+移動極板電除塵器+石灰石石膏-濕法脫硫裝置，根據需要配置濕式靜電除塵器工藝;2)循環流化床鍋爐(或燃低硫煤鍋爐)+低溫煙氣循環流化床脫硫工藝+布袋(電袋)除塵器或高效電除塵器。
通過上述技術路線研究，目前國內已經形成了多種有針對性控制汙染物排放技術路線，通過煤質分析、區域位置、設備投資、排放要求等多種技術路線控制汙染物超凈排放，使我國火力發電廠綜合汙染物排放標準達到燃機排放標準是完全具備條件的。
4結論
通過上述介紹和分析，可知目前國內外火力發電廠煙氣超凈排放技術是復雜多樣的，根據地域不同通過各種環保設備組合優化，進壹步提高火力發電廠煙塵、SO2、NOX、Hg等重金屬脫除。隨著時間的推移和技術的進步，低低溫靜電除塵器系統和高效濕法除塵脫硫壹體化系統、高效石灰石-石膏濕法脫硫裝置配合濕式靜電除塵器等工藝技術的積澱，實現火力發電廠綜合汙染物脫除到超凈水平在技術上使完全可行的。
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