２０１３年２月 电 力 科技与 环保 第２９卷第１期 重点地区燃煤电厂应对大气污染物环保新标准 控制对策研究 Ｔｈｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｃｏｕｎｔｅｒｍｅａｓｕｒｅｓ ｏｆ ｔｈｅ ｌａｔｅｓｔ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｓｔａｎｄａｒｄ ｏｆ Ａｉｒ Ｐｏｌｌｕｔａｎｔｓ ｆｏｒ ｃｏａｌ—－ｆｉｒｅｄ ｐｏｗｅｒ ｐｌａｎｔｓ ｏｎ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ ａｒｅａｓ 唐超光，涂银平 （深圳能源滨海电厂筹建办公室，广东深圳５１８０３４） 摘要：新颁布的《火电厂大气污染物排放标准》（ＧＢ １３２２３—２０１１），对重点地区燃煤电厂烟气污染物排放提出了更 高要求，将对燃煤电厂烟气处理技术产生重大影响。为满足新标准要求，分别对烟尘、ＳＯ 、氮氧化物、重金属汞的 控制对策和工艺进行了介绍，为重点地区燃煤电厂烟气处理技术选择提供参考。 关键词：重点地区；燃煤电厂；环保新标准；控制对策 Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｃｈｉｎｅｓｅ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｈａｓ ｒｅｖｉｓｅｄ ａｎｄ ｉｓｓｕｅｄ ｔｈｅ ｌａｔｅｓｔ。。Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｓｔａｎｄａｒｄ ｏｆ Ａｉｒ Ｐｏｌｌｕｔａｎｔｓ ｆｏｒ Ｔｈｅｒｍａｌ Ｐｏｗｅｒ Ｐｌａｎｔｓ”，ｗｈｉｃｈ ｗｉｌｌ ｒａｉｓｅ ｔｈｅ Ｃｈｉｎｅｓｅ ｃｏａｌ ｆｉｒｅｄ ｐｏｗｅｒ ｐｌａｎｔ ｆｌｕｅ ｇａｓ ｅｍｉｓｓｉｏｎ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔ ａｎｄ ｈａｖｅ ａ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ ｉｍｐａｃｔ ｏｎ ｃｏａｌ—ｆｉｒｅｄ ｐｏｗｅｒ ｐｌａｎｔ ｆｌｕｅ ｇａｓ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｅｓｐｅｃｉａｌｌｙ ｏｎ ｔｈｅ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ ｒｅｇｉｏｎ．Ｔｏ ｍｅｅｔ ｔｈｅ ｓｐｅｃｉａｌ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔ ｏｆ ｎｅｗ ｓｔａｎｄａｒｄ ｏｆ ｉｍｐｏ ｒｔａｎｔ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ ｒｅｇｉｏｎ ｏｆ ｌａｒｇｅ ｔｈｅｒｍａｌ ｐｏｗｅｒ ｐｌａｎｔ ｆｌｕｅ ｇａｓ ｐｏｌｌｕｔａｎｔｓ ｅｍｉｓｓｉｏｎ ｌｉｍｉｔｓ，ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ，ｓｕｌｆｕ ｒ ｄｉｏｘｉｄｅ，ｎｉｔｒｏｇｅｎ ｏｘｉｄｅｓ ｉｎ ｆｌｕｅ ｇａｓ ａｎｄ ｍｅｒｃｕ ｒｙ ｃｏｎｔｒｏｌ ｃｏｕｎｔｅｒｍｅａｓｕ ｒｅｓ ａｎｄ ｍｅｔｈｏｄｓ ａｒｅ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ，ａｎｄ ｉｔ ｐｒｏｖｉｄｅｓ ａ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ，ｆｏｒ ｔｈｅ ｔｈｅ ｃｈｏｉｃｅ ｏｆ ｃｏａｌ——ｆｉｒｅｄ ｐｏｗｅｒ ｐｌａｎｔ ｆｌｕｅ ｇａｓ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｆｏｒ ｔｈｅ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ ｒｅｇｉｏｎ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ ａｒｅａｓ；ｃｏａｌ—ｆｉｒｅｄ ｐｏｗｅｒ ｐｌａｎｔ；ｌａｔｅｓｔ ｓｔａｎｄａｒｄ；ｃｏｎｔｒｏｌ ｃｏｕｎｔｅｒｍｅａｓｕ ｒｅｓ 中图分类号：Ｘ７０１ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１６７４—８０６９（２０１３）叭一０１９—０３ １ 重点地区燃煤锅炉烟气排放新标准 ２分类应对策略 截至２０１１年底，全国电力装机容量达到１０．５ ２．１对烟尘的控制 亿ｋＷ，其中火电为７．６亿ｋＷ，占７２．３％。我国的 （１）布袋除尘技术。随着国家对火电厂锅炉烟 能源结构决定了今后相当长的时间内以煤电为主， 尘排放要求越来越严格和布袋滤料性能的提高，近 火电厂排放的ＳＯ，、氮氧化物、烟尘等将影响我国大 几年来布袋除尘技术得到了较快发展。例如ＰＰＳ 气节环境质量的改善和电力工业的可持续和健康发 滤料，由于它具有良好的抗酸碱性，基本上能满足锅 展。为了更好地适合“十二五”环境保护工作的要 炉烟气的净化要求，覆膜滤料、梯度滤料的研究成 求，新颁布的《火电厂大气污染物排放标准》 功，大大提高了过滤性能，使得布袋除尘器的除尘效 （ＧＢ １３２２３—２０１１）已于２０１２年１月１ Ｅｔ起开始实 率能达到９９．９９％，烟尘排放浓度小于２０ ｍｇ／ｍ ，完 施，重点地区排放限值见表１。 全能满足新火电厂锅炉烟尘排放标准的要求。复合 表１ 燃煤锅炉大气污染物排放限值（烟气黑度除外） 滤料（ＰＰＳ与Ｐ８４或ＰＴＦＥ纤维复合）的出现，可以 提高滤料的抗酸或抗高温能力，使得布袋除尘器的 适用性进一步提高。布袋除尘器的主要优点是除尘 效率高，煤种适应性广主。布袋除尘系统阻力一般 为Ｉ ２００～１ ８００ Ｐａ，滤袋寿命一般为３年左右。 （２）电袋复合除尘器。电袋复合除尘器是在锅 炉尾部烟道箱体内紧凑安装电场区和滤袋区，有机 结合了静电除尘和过滤除尘两种机理。电袋复合除 尘器工作时，烟气从进口喇叭进入电场区，粉尘在电 １ ９ ２０１３年２月 电 力 科技 与 环 保 第２９卷第１期 场区荷电并大部分（８０％～９０％）被收集，少量已荷 成硫酸铵化肥。其工艺流程：烟气经过烟道进入吸 电难收集的粉尘随烟气均匀进入滤袋区，通过滤袋 收塔，垂直向上穿过吸收液喷淋区域，与通过喷嘴喷 出的雾状吸收液粒珠接触反应，脱除烟气中的硫氧 化物、氮氧化物、重金属等有害物质，净化后的烟气 经烟囱排入大气。落入吸收塔底部的与碱性中和剂 反应生成稳定的盐液，当吸收塔浆池中的盐液浓度 达到一定浓度后，通过排放泵排致浆液分离器进行 过滤后完成烟气的净化过程。电袋复合除尘器除尘 效率能达到９９．９９％，烟尘排放浓度小于２０ ｍｇ／ｍ 。 因对粉尘荷电后的凝并现象在布袋表面堆积蓬松使 除尘器阻力低，系统阻力约为８００～１ ２００ Ｐａ，同时因 粉尘的电凝并现象，对ＰＭ 细微粉尘的脱除率比较 高。一般滤袋的使用寿命为４年左右。 （３）低低温电除尘器。所谓低低温电除尘器， 就是在电除尘器前面加了一套热媒体烟气加热器 （ＭＧＧＨ），通过ＭＧＧＨ进行热交换，使进入电除尘 器前的烟气温度降低到９Ｏ℃，烟气中粉尘的比电阻 降低，使得除尘效率提高，烟尘排放浓度也可达到 ２０ｍｇ／ｍ 以下。低低温电除尘器的主要优点是除 尘效率高、系统阻力低、耐高温、对机组安全性影响 小。此项技术在日本应用较成熟。 ２．２对ＳＯ 的控制 （１）活性焦脱硫技术。活性焦脱硫的基本原理 是利用活性焦巨大的比表面积和丰富的多孔径孔 隙，在活性焦表面活性点的催化作用下，将ＳＯ，氧化 为ＳＯ ，ＳＯ 与水蒸汽反应生成硫酸吸附在活性焦 孔隙内，吸附后ＳＯ 的活性焦被送往解析塔加热到 ４７０ ｃＩ＝左右，孔隙中吸附的硫酸分解脱附，释放出 ＳＯ：，活性焦得到再生，被送往吸附塔继续吸附完成 循环过程。在解析塔释放的ＳＯ，被抽吸到硫酸加工 设备制取硫酸附产品出售，实现综合利用后没有废 弃物，对环境无二次污染。活性焦脱硫技术主要特 点是脱硫效率达到９９％，ＳＯ，的排放浓度可达到小 于５０ ｍｇ／ｍ ，同时还具有脱氮和脱汞等重金属的作 用，可以实现一体化综合协同控制，可节水８０％以 上，适合在水资源缺乏地区应用。’ （２）有机催化技术。有机催化脱硫技术是在湿 法脱硫工艺技术的基础上开发而成，其技术核心是 采用一种专利生产的有机催化剂，该有机催化剂对 ＳＯ：等酸性气体具有强烈捕捉能力，对脱硫、脱硝有 正向催化作用，对重金属有吸附作用。脱硫原理：有 机催化剂亚硫酰基（＞Ｓ＝０）硫官能团孤对电子能 与烟气中的ＳＯ，遇水形成的不稳定的亚硫酸 （Ｈ：ＳＯ ）中空位电子形成配位键，生成稳定的络化 物，有效抑制了不稳定亚硫酸分解再次释放污染气 体，并促进它们持续氧化成硫酸，然后与催化剂自动 分离，并通过加入碱性中和剂（氨水）与硫酸中和制 ２０ 粉尘、盐液、催化剂分离，分离出来的催化剂重新回 到吸收塔重复使用，盐液进行结晶干燥制成化肥。 （３）有机胺脱硫技术。有机胺脱硫化学原理： 烟气中的ｓＯ 遇水形成不稳定的亚硫酸（Ｈ ＳＯ ）： ＳＯ：＋Ｈ：Ｏ．￣－－Ｈ ＋ＨＳＯ；，在水中加入缓冲剂，例如 胺，通过与水中的氢离子发生反应形成胺盐，Ｒ Ｎ＋ ＳＯ２＋Ｈ２０ Ｒ３ＮＨ ＋ＨＳＯ；，增加了对ＳＯ２的溶解 量，有利于胺液脱除烟气中的ＳＯ 。而使用蒸汽加 热，可以使胺液再生。其工艺流程是：烟气经过水喷 淋预洗涤器中急冷和饱和，同时除去小颗粒灰尘和 大部分强酸，烟气中的ＳＯ 逆流进入吸收塔与有机 胺接触反应吸收ＳＯ ，净化后的烟气送人烟道排放。 吸收ｓＯ 后的的胺液送入再生塔解吸，再生后的胺 液返回吸收塔循环利用。从再生塔解吸出来的ＳＯ， 可用于硫酸的生产。有机胺脱硫的主要特点是脱硫 效率大于９９％，工艺流程简单，系统运行可靠、简 便、容易维护、副产品回收利用。 （４）双循环回路石灰石一石膏法脱硫技术。其 主要特征是：采用双回路吸收塔喷淋系统，每个回路 有相对独立的喷淋层、浆液循环泵和浆液收集装置， 两个浆液收集装置之间有连接管道连通。原烟气首 先与下回路喷淋层喷出的浆液接触反应，同时冷却 降温，然后往上与上回路喷淋层喷出的浆液接触反 应，脱硫后的净烟气经过除雾器后，最终从吸收塔上 部净烟道排出。双回路吸收塔喷淋系统在不同的 ｐＨ下运行，上回路浆液的ｐＨ控制在５．５—６．８，下 回路浆液的ｐＨ控制在４～５。其主要特点是：对煤 种变化和锅炉负荷变化的适应性较强，对于燃煤硫 分在３．５％以上的高含硫烟气的净化处理，脱硫效 率可以达到９７％以上，对于含硫量低的煤的烟气净 化处理脱硫效率能达到９８％以上，且工程造价和运 行费用比较低、运行安全可靠。 ２．３对氮氧化物的控制 新的国家重点地区燃煤电厂对氮氧化物的控制 标准在１００ｍｇ／ｍ 以内。目前燃煤电厂应用最为广 ２０１３年 唐超光等：重点地区燃煤电厂应对大气污染物环保新标准控制对策研究 第１期 泛的是采用低氮燃烧器＋ＳＣＲ脱销技术。主要特点 电除尘器或袋式除尘器。燃煤产生的飞灰颗粒 对烟气中的汞有一定的吸附作用和催化作用。如飞 灰颗粒中末燃尽碳对气态汞有吸附作用、飞灰中的 是脱硝效率高，系统效率能达到９０％以上，满足新 的国家环保标准。运行可靠、维护方便，没有副产 品，不形成二次污染。 ２．４对汞及其化合物的控制 燃煤电厂汞的排放主要有三种：气态元素单质 汞Ｈｇ 、气态二价离子汞Ｈｇ“和固态颗粒汞Ｈｇ ，其 中气态元素单质汞Ｈｇ。是主要要形式，占８０％以 上。一般气态二价汞Ｈｇ“易溶于水，容易脱除。而 气态元素单质汞不溶于水，且挥发性极强，是汞难以 脱除的部分，对汞排放的治理难点就是在于对气态 元素汞的治理。目前，对于燃煤电厂烟气中汞的治 理国内外采取的方法主要是吸附法以及利用现有的 湿法脱硫装置脱汞。 （１）吸附剂脱汞。主要是在除尘器前喷射吸附 剂吸附汞化合物，通过除尘器收集除去汞。吸附剂 有很多种，如活性碳、飞灰、沸石、硅藻土、钙基类等 等，其中喷射活性碳吸附剂技术除汞应用最为成熟， 效果最好。其他吸附剂目前大多仅处于研究和试验 阶段。但喷射活性碳运行成本相当高，据有关文献 资料报道，若要达到９０％的脱汞效率，每处理一磅 汞需要２５０００～７００００美元，对于大型燃煤电厂烟 气量大，需要的活性碳量也大，价格昂贵，成本难以 接受，因此在实际大型燃煤电厂中应用的很少。目 前主要是在研究改良和提高活性碳的吸附能力以减 少活性碳的用量（如用卤素元素处理活性石灰碳 等）。只有等待研究出应用成本较低而又有较好的 吸附效率的脱汞吸附剂后，喷射吸附剂脱汞技术才 能在工程中得到广泛应用。 （２）利用现有的脱硫、脱氮、除尘等装置脱汞。 湿法烟气脱硫装置（ＷＦＧＤ）脱汞原理：由于烟气中 的气态二价汞可溶于水，当气态二价汞溶于ＷＦＧＤ 的溶液后，与浆液中溶解的硫化物反应形成不溶于 水的ＨｇＳ，进而得到脱除。其反应式为：ＨＳ一＋Ｈｇ 一Ｈｇｓ ＋Ｈ 。ＷＦＧＤ对Ｈｇ“的去除率较好，但对 于占烟气中总汞量８０％不溶于水的气态利元素单 质汞Ｈｇ。影响较小。在ＷＦＧＤ中加入氯化物和硫 化物添加剂，将Ｈｇ。转化为Ｈｇ“，再以ＨｇＳ沉淀形 式除去，可大大提高脱汞效率。此外，还可在运行上 降低烟气温度、降低溶液的ｐＨ值、增加浆液的液气 比等来提高ＷＦＧＤ对汞的脱除率。 化学成分如ＡＩ：Ｏ，、ＳｉＯ 、Ｆｅ Ｏ。等对Ｈｇ。有催化氧 化作用，使部分Ｈ 被除去。电除尘器对汞脱除主 要利用飞灰的吸附性，脱汞效率一般仅４％～２７％， 但当除尘器采用ＦＦ时，脱汞效率可达到５８％～ ８０％。由于脱汞效率与除尘效率及粉尘粒径有关， ＦＦ几乎可以捕集０．１ ｍ以上的尘粒，对于５ ｍ以 上尘粒捕集效率可达到９９％以上。 ＳＣＲ对汞的脱除主要是通过催化剂将Ｈｇ。氧 化为Ｈｇ“再通过ＷＦＧＤ装置去除。ＳＣＲ催化剂 Ｖ：Ｏ ／ＴｉＯ 的催化率为５．５％，吸收率为１６．６％，目 前国内有关厂家正在研制对汞的催化和吸附作用更 大的催化剂。而煤中ｃｌ对元素汞Ｈｇ０的氧化有重 要影响。有关研究表明在ＳＣＲ反应过程中ＨＣ１可 显著促进汞单质氧化和催化剂的吸附性能，而氨气 浓度的增大会使对汞的氧化效率和催化剂对其的吸 附效率都下降。 ３ 结语 随着新标准的颁布实施，尤其是重点地区燃煤 电厂大气污染物特别排放限值更加严格，达到了国 际先进水平或领先程度，一些脱除效率高、可靠性 高、协同控制和经济运行的燃煤电厂烟气治理技术 会得到越来越多的应用。 参考文献： ［１］ＧＢ １３２２３—２０１１，火电厂大气污染物排放标准［Ｓ］． ［２］张方炜．烟气活性焦干法脱硫工艺及其在电厂中的应用［Ｊ］．电 力勘测设计，２００９，（３）：３４—４１． ［３］许月阳，薛建明，管一明，等．燃煤电厂应对新标准ｓＯ：控制对策 研究［Ｊ］．中国电力，２０１２，（４）：７３—７７． ［４］吴其荣，杜云贵，聂华，等．燃煤电厂汞的控制及脱除［Ｊ］．热力 发电，２０１２，（１）：８—１１． ［５］刘汉强，汪德志，陈玉乐．双循环回路石灰石／石灰一石膏法烟气 脱硫方法［Ｐ］．中国：２００６１０２００２８５，２００６—１０．１１． ［６］翁颖，李国荣，胡卫．有机催化法脱硫、脱销、脱汞应用新技术一 第三代综合治理烟气排放技术［Ｃ］．第十四届ｓ０ 、氮氧化物、 汞、细颗粒物污染控制技术与管理国际交流会．上海：２０１０． 收稿日期：２０１２—１０－０８；修回日期：２０１２－１２－１６ 作者简介：唐超光（１９７１－），男，广东化州人，工程硕士，工程师， 从事燃煤电厂技术工作。Ｅ—ｍａｉｌ：ｔａ“ｇｃｈａ０ｇｕａｎｇ＠ｓｅｃ．ｔｏｍ．ｃｎ ２１