為實現煤炭資源綜合高效利用,促進節能減排,解決低熱值煤資源利用的問題,2015年山西省發改委下發了《山西省低熱值煤發電“十二五”專項規劃》。《規劃》實施對促進山西省煤炭資源綜合利用,減少煤矸石、煤泥堆存及由此產生的不利環境影響,為北京、天津、河北、江蘇、山東等東部地區輸送清潔能源等具有積極意義[1]。推進低熱值煤發電項目建設是我省調結構、轉方式、促轉型的戰略之舉,也是促進企業提高污染治理水平、改善區域環境質量的現實需要[2]。
根據山西省煤炭資源分布特征,“十二五”期間圍繞大型煤電基地建設低熱值煤電廠,主要形成晉北、晉中和晉東三大煤電基地,重點依托大型洗煤廠(群)規劃建設大型煤電一體化低熱值煤電廠。三大煤電基地規劃新建低熱值煤發電項目29個、裝機2420萬千瓦。
低熱值燃煤電廠執行的超低排放標準與現行的燃煤電廠污染物排放國家環保標準比較
2014年8月山西省人民政府辦公廳關于推進全省燃煤發電機組超低排放的實施意見中,提出新建燃煤火電機組排放煙塵濃度需執行超低排放標準[3]。表1給出了我國現行的燃煤電廠煙塵排放國家標準和超低排放標準的比較。
從表1可以看出,煙塵超低排放標準限值與2011年頒布的火電廠污染物控制標準相比較而言,更為嚴格。2015年12月發改委等發布了《關于印發全面實施燃煤電廠超低排放和節能改造工作方案》的通知中明確要求全國有條件的新建燃煤發電機組達到超低排放水平,并加快現役燃煤發電機組超低排放改造步伐。可以看出,超清潔排放將是我國燃煤電站綠色火電的大方向,煤電進入超低排放階段。
燃煤電廠煙氣污染物煙塵治理常規工藝方案
目前,國內燃煤電廠鍋爐尾部現有的常規煙氣治理島工藝流程一般是由脫硝、除塵器、濕法脫硫組成,煙氣從濕法脫硫后直接進入煙囪,如圖1所示。
目前電廠采取的除塵設施主要有靜電除塵器、布袋除塵器和電袋除塵器除塵。在采取上述的除塵措施后,煙氣中的污染物煙塵可以滿足現行的火電廠煙塵排放標準(GB13223-2011)的相關要求。但要滿足超低排放的標準要求還有一定的難度。
低熱值煤電廠實現煙塵超低排放的總體思路
對于山西省內的低熱值煤電廠而言,其煤質硫份高、灰分高和熱值低等是山西省低熱值煤煤質的主要特點,在燃此種煤質的情況下,煙塵排放要想達到山西省政府提出的超低排放標準,若采用常規的燃煤火電污染物控制技術工藝方案,難度較大。
在進行低熱值煤發電環境影響評價過程中,經過與建設單位、設計單位反復溝通、調研,同時借鑒發達國家先進的除塵技術,對污染防治措施經過詳細的技術經濟論證后,針對山西省的低熱值燃煤電廠為實現煙塵“超低排放”,最終提出采用“末端治理”和“協同控制”的技術工藝方案。
針對低熱值煤電廠污染物煙塵超低排放提出的工藝技術路線
為滿足超低排放,前端采用干式除塵,同時在濕法脫硫尾部煙氣增加濕式電除塵器的末端治理的工藝方案:
組合方案1.靜電除塵器+濕法脫硫+濕式靜電除塵器
組合方案2.低低溫靜電除塵器+濕法脫硫+濕式靜電除塵器
組合方案3.電袋除塵器+濕法脫硫+濕式靜電除塵器
采用低低溫靜電除塵或超凈電袋+高效除霧器的煙氣協同治理技術工藝方案:
組合方案1.低低溫靜電除塵器+濕法脫硫(配高效除霧器
組合方案2.超凈電袋除塵器+濕法脫硫(配高效除霧器
尾部煙氣增加濕式電除塵器的末端治理工藝方案
采用濕式電除塵技術可有效的避免因濕法脫硫產生的二次顆粒物污染、石膏雨、酸雨等現場,完成了對脫硫后煙氣的再處理,有效吸收煙氣夾帶的液滴中溶解的脫硫產物,避免液滴中溶解的脫硫產物在大氣中結晶析出造成二次顆粒物污染。
除塵效率不受粉塵比電阻影響,可有效捕集微細顆粒物(PM2.5粉塵、SO3酸霧、氣溶膠)、重金屬(Hg、As、Se、Pb、Cr)、有機污染物(多環芳烴、二惡英)等;可捕集濕法脫硫系統產生的污染物,消除石膏雨,緩解下游煙道、煙囪的腐蝕,節約防腐成本;可達到其它除塵設備難以達到的極低的煙塵排放限值(<5mg/m3),實現超低排放。