特高硫煤SO2超低排放技术评估

以燃用特高硫煤的300 MW机组中应用的旋汇耦合脱硫除尘一体化技术为研究对象,对该类技术进行现场测试与评估。测试结果表明：燃煤硫分在5%左右时,脱硫系统的脱硫效率可稳定在99.70%~99.82%,SO₂排放质量浓度在23.4~30.8 mg/m³,能够满足SO₂超低排放小于35 mg/m³的要求;除尘效率在78.6%~87.8%,颗粒物排放质量浓度稳定在4.60~5.76 mg/m³,能够满足颗粒物超低排放浓度小于10 mg/m³的要求。与脱硫单塔双循环、双塔双循环系统技术改造方案相比,该类SO₂超低排放技术的改造与运行费用均有比较大的优势。     

基于CFB-FGD技术的烟气超低排放工程性能测试评估

以基于烟气循环流化床脱硫除尘技术的中国中部地区某新建350 MW循环流化床机组超低排放工程为研究对象,对100%和75%负荷工况下SO₂、颗粒物等常规污染物和PM_2.5、SO₃、汞等非常规污染物的浓度进行现场检测,评估CFB锅炉炉内脱硫+炉外CFB-FGD脱硫除尘技术实现SO₂和颗粒物超低排放的达标能力。现场监测及评估结果表明,该技术组合能实现SO₂小于35 mg/m³和颗粒物小于10 mg/m³的超低排放要求,对SO₃、汞等非常规污染物具有一定的协同脱除作用。     

燃气锅炉烟气NID脱硫工艺设计及应用

以490 t/h燃气锅炉烟气SO₂治理为例，介绍了NID脱硫工艺流程及脱硫塔、布袋除尘器、流化槽、混合器等核心设备设计要点和选型选材依据。运行结果表明，Ca/S摩尔比约1.5,进口SO₂质量浓度为194.8～199.7 mg/m³,出口SO₂质量浓度降低至5.3～6.8 mg/m³,脱硫效率高达96.6%～97.3%,出口颗粒物质量浓度为0.5～1.2 mg/m³,出口SO₂和颗粒物质量浓度均远低于超低排放上限值。采用NID脱硫工艺技术，系统占地面积小，操作简单，运行稳定，管理方便，可为今后同类工程设计及应用提供参考。     

国电泰州电厂2×1 000 MW二次再热机组NOx、SO2超低排放技术应用

为使烟气中NO_x、SO₂排放达到超低水平,国电泰州电厂二期2×1 000 MW超超临界二次再热燃煤发电机组SCR脱硝系统采用了驻窝混合技术,烟气脱硫采用了单塔双循环湿法脱硫技术。简介驻窝混合技术机理和单塔双循环脱硫技术原理,介绍国电泰州电厂1 000 MW机组烟气脱硝脱硫设计方案及实施效果。实践结果表明,国电泰州电厂1 000 MW机组采用上述2项技术后,烟气中NO_x和SO₂实现了超低排放,NO_x和SO₂脱除效率分别达到90.3%和99.6%,其排放质量浓度分别为31 mg/m³和15 mg/m³,远低于国家超低排放限值,且优于燃气轮机排放水平。     

高硫低温高灰烟气环境中SO3的行为研究

在高硫煤机组上抽取烟气搭建了低低温省煤器试验台,并在高硫低温高灰烟气环境下进行了SO₃协同脱除试验研究。试验结果表明：SO₃与SO₂浓度之比约为0.97%;高硫煤低低温省煤器出口SO₃浓度在150~120 ℃随着烟温的降低下降明显。烟温在120 ℃以下时,SO₃浓度随温度的降低变化不明显,且基本处于15 mg/m³以下。烟温在100 ℃以下时,SO₃浓度基本稳定在10 mg/m³左右;烟温降低至100 ℃左右时SO₃的脱除率为84.3%~88.8%;实测SO₃浓度与各个酸露点公式的吻合度均不好,烟温150 ℃以上时,实测数据明显低于计算值,烟温低于115 ℃时,实测数明显高于计算值;高硫煤低温烟气中SO₃浓度的变化受到烟温及飞灰的影响,通过试验研究得出经验公式可以预测烟气中的SO₃浓度。     

燃煤电厂超低排放的减排潜力及其PM2.5环境效益

燃煤机组在燃用低硫优质煤的基础上采用先进的大气污染控制技术设备,实施主要大气污染物的超低排放,在新建机组与改造机组上均是可行的。长三角、京津冀的燃煤电厂实施超低排放环保改造后,与现有燃煤电厂排放的污染物相比,SO₂、NO_x和烟尘以及烟尘中一次PM_2.5减排比例均在90%以上,SO₃减排幅度也达到70%左右。采用MM5+CULPUFF耦合模型,以江苏省为例,定量模拟研究了2012年江苏省火电厂排放的大气污染物对各地级市PM_2.5的影响,结果表明,对各市贡献的日均浓度最大值介于27.3~42.9 μg/m³,平均为35.28 μg/m³,其中二次PM_2.5占87.4%;实施超低排放后对各市贡献的日均浓度最大值介于6.2~12.5 μg/m³,平均为9.43 μg/m³,其中二次PM_2.5占91.7%。     

低低温电除尘技术特点及在高灰煤超低排放工程中的应用

低低温电除尘器在燃煤机组节能提效的同时,对SO₃也具有很高的脱除率。当灰硫比大于100时,低低温电除尘器不会发生低温腐蚀。从低低温电除尘器主要工艺参数选择、需关注问题及应对措施、污染物减排特性等方面进行了阐述和分析。重点介绍了典型工程案例淮北平山电厂660 MW机组,经测试,低低温电除尘器除尘效率为99.97%,出口烟尘浓度为4.47 mg/m³,PM_2.5浓度为2.4 mg/m³,湿法脱硫后烟尘浓度为2.3 mg/m³。表明低低温电除尘技术配合旋转电极式电除尘等技术组合,不但可以实现电除尘器出口5 mg/m³的烟尘浓度,而且还可实现高灰煤烟尘超低排放。     

基于中试平台的低低温电除尘器深度试验研究

基于50 000 m³/h实际烟气中试试验系统,采用常规采样枪+玻纤滤筒和一体化采样头+石英滤膜测定总尘,采用ELPI测定PM_2.5,采用自制的控制冷凝+异丙醇吸收系统测定SO₃,采用BDL型飞灰工况比电阻测试仪测定飞灰工况比电阻。试验结果表明,130℃、90℃、80℃时电除尘器出口烟尘浓度分别为11.7mg/m³、9.7 mg/m³、5.4 mg/m³,PM_2.5浓度分别为0.8 mg/m³、0.4 mg/m³、0.2 mg/m³,总尘及PM_2.5减排效果显著;电除尘器出口SO₃浓度分别为1.25 mg/m³、0.10 mg/m³、0.14 mg/m³,对应低低温电除尘系统的SO₃脱除效率分别为22.84%、96.15%、96.61%,低低温电除尘系统可脱除烟气中绝大部分SO₃;电除尘器入口飞灰工况比电阻分别为3.02×10¹³ Ω·cm、6.15×10¹² Ω·cm、5.24×10¹¹ Ω·cm。     

江苏省火电超低排放对环境空气中PM2.5质量浓度影响模拟研究

为研究火电行业的超低排放对环境空气中PM_2.5下降的贡献,以江苏省火电行业实施超低排放为研究对象,通过建立中尺度气象模型MM5与环境空气质量模型CALPUFF的耦合模型系统,分别模拟计算了超低排放实施前后2013年和2017年火电大气污染物排放对全省环境空气中PM_2.5质量浓度的影响及其下降情况。结果表明,全省火电厂对13个地级市贡献的PM_2.5年均质量浓度从2013年的8.0 μg/m³下降至2017年的4.6 μg/m³,平均下降幅度为42.5%。环境空气质量现状监测结果表明,2017年江苏省13个地级市PM_2.5年均质量浓度较2013年下降了24.1 μg/m³,下降幅度为32.9%,明显低于火电行业贡献的PM_2.5年均浓度下降幅度,相差9.6%,表明这5年间江苏省火电行业通过实施超低排放实现的污染物减排力度总体上超过其他行业的污染物减排力度。最后,提出江苏省未来污染物的治理思路。     

湿式电除尘器性能测试方法及排放特征研究

湿式电除尘器收尘极被水膜覆盖,放电区域存在水雾,无振打二次扬尘,且细颗粒物团聚现象显著,可有效减少细颗粒物、SO₃等排放。采用一体化采样头（内置滤膜）采集颗粒物,采用重量法（PM-10）和电荷法（ELPI）测定PM_2.5;采用冷凝法或冷凝法与异丙醇吸收相结合的采样方法测定SO₃。测定结果表明,不同型式的湿式电除尘器颗粒物、PM_2.5一般分别在2~5mg/m³及3mg/m³以下,除尘效率一般在75%~95%,金属极板湿式电除尘器为连续喷淋,因不存在细颗粒物的二次扬尘,颗粒物排放可达1mg/m³以下;不同型式的湿式电除尘器SO₃排放一般在5mg/m³以下,SO₃脱除效率一般在60%~80%,导电玻璃钢湿式电除尘器板电流密度一般比金属极板湿式电除尘器大,因此其SO₃脱除效率普遍更高一些。     

燃煤电厂烟气SO3迁移转化特性试验分析

对某电厂300 MW机组在不同煤种、不同负荷条件下,选择性催化还原（SCR）脱硝系统、空气预热器、低低温电除尘器、海水脱硫以及湿式电除尘器等装置中SO₃迁徙转化特性进行了试验分析。试验结果表明:低低温电除尘器对SO₃的脱除效率可达65%;海水脱硫对SO₃的脱除效率约为15%;湿式电除尘器对烟气中SO₃脱除效率约为5%;烟气经过SCR脱硝装置后SO₃明显增加,这是造成尾部烟气中SO₃质量浓度升高的主要原因;经低低温电除尘器、海水脱硫装置以及湿式电除尘器对烟气中SO₃的协同脱除,能实现最终SO₃排放质量浓度低于2 mg/m³。     

低低温电除尘器粉尘及SO3协同去除研究

为使燃煤电厂大气污染物超低排放,近年低低温电除尘技术开始得到应用。以浙能温州电厂660 MW机组低低温电除尘器为研究对象,对低低温电除尘器粉尘及SO₃协同去除效果进行了测试,对烟气的常规温度和低低温状态下飞灰比电阻的变化及其除尘提效幅度开展研究。结果表明：烟气冷却器投运后,低低温工况条件下的飞灰工况比电阻值较常规烟气工况降低了1个数量级,烟尘排放质量浓度由6.94 mg/m³降至3.25 mg/m³,达到超低排放要求 ;SO₃脱除率达96.6%。     

循环流化床锅炉超低排放技术研究

循环流化床（CFB）锅炉能够比较清洁地燃烧各种固体燃料,但其如何适应新的国家环保标准,实现SO₂及NO_x污染物的超低排放,需作进一步研究。结合CFB锅炉工程实例,根据煤折算硫分的高低和挥发分高低,分别提出了CFB锅炉深度脱硫及脱硝的技术方案,并对关键技术进行了分析讨论。研究结果表明：针对不同煤种采取相应措施后,CFB锅炉SO₂排放值可小于100 mg/m³,NO_x排放值可稳定在100 mg/m³以下;对于烟煤等高挥发分煤种,若结合SNCR技术, CFB锅炉NO_x排放值可达到小于50 mg/m³的超低排放水平。     

300 MW低热值煤超低排放循环流化床发电的设计与运行

介绍了山西国锋300 MW低热值煤综合利用亚临界循环流化床发电项目的设计与运行情况,讨论了超低排放电厂的污染物控制技术的原理与应用情况。该项目采用炉内喷钙脱硫和炉外半干法脱硫控制SO₂、流态重构的节能型循环流化床低氮燃烧技术和SNCR脱硝控制NO_x、布袋除尘控制粉尘。研究结果显示,锅炉运行稳定、高效,满负荷下热效率为90.61%;烟气SO₂排放质量浓度为18.75 mg/m³,NO_x排放质量浓度为40.30 mg/m³,烟尘排放质量浓度为4.9 mg/m³,均达到了超低排放指标,表明循环流化床锅炉采用低氮燃烧和SNCR、炉内脱硫和半干法循环流化床烟气净化、布袋除尘是实现超低排放的可行的技术路线。     

基于麻雀算法和深度极限学习机的NOx预测研究

准确的NO_x预测方法对脱硝超低排放和机组的安全稳定运行意义极大。基于烟气含氧量、一次风总量、一次风压、二次风总量、总煤量、各个二次风门开度等分布式控制系统(distributedcontrolsystem,DCS)数据,分别构建用于NO_x预测的基于麻雀算法(sparrow search algorithm,SSA)和深度极限学习机(deepextremelearningmachine,DELM)的SSA-DELM模型和DELM模型。结果表明,构建的预测模型能定量计算出延迟时间。延迟时间为2min时,脱硝入口NO_x浓度的SSA-DELM模型的预测值和实测值的误差较小,其中,SSA-DELM模型对测试样本的均方根误差为0.89mg/m³,DELM模型对测试样本的均方根误差为7.65mg/m³。延迟时间为3.3min时,脱硝出口NO_x浓度的SSA-DELM模型的预测值曲线与实测值曲线基本吻合,SSA-DELM模型对测试样本的的均方根误差为2.18mg/m     

石灰石脱硫对循环流化床锅炉现场试验中N2O排放的影响研究

以往对于石灰石脱硫过程中N₂O排放特性的研究多集中在机理和实验室研究方面,在现场进行实际测量的数据较少。为了探索现场试验中石灰石脱硫对循环流化床（CFB）中N₂O排放的影响,测量和分析了某150 MW CFB锅炉不同负荷下炉内石灰石脱硫对烟气中SO₂、N₂O和NO_x的影响规律。结果表明:投入石灰石后,SO₂排放质量浓度在短时间内从1 200 mg/m³下降到100 mg/m³以下;石灰石以一定速率给入时,N₂O排放质量浓度会一定程度地降低,这与CaO对N₂O的热催化作用相关,但NO_x排放质量浓度显著升高,呈现此消彼长趋势;随着锅炉负荷的升高,N₂O排放质量浓度整体出现下降趋势。在CFB的燃烧温度范围内,N₂O可能取代NO_x作为主要的氮氧化物污染物来源。     

前馈修正的循环流化床机组脱硝系统多模型预测控制研究

双碳政策的深入推进对燃煤机组负荷灵活调峰能力提出了更高要求,然而机组负荷大范围变化时会造成烟气NO_x浓度的大幅度波动,提升了NO_x超低排放控制的难度。针对大范围变负荷工况下难以快速、精准调控喷氨量的难题,以某循环流化床机组联合脱硝系统为研究对象,建立关键参数前馈修正与多模型预测控制耦合的控制策略,以炉膛出口烟气温度为依据划分工况子模型,根据阶跃扰动试验及改进粒子群算法对各子模型进行参数辨识,并通过隶属度加权方法建立多模型控制器。工程应用结果表明,前馈修正的多模型预测控制方法在平稳负荷工况时波动范围达到±5.8mg/m³,变负荷工况时为±8.1mg/m³,标准差分别为2.10和2.89mg/m³,应用结果证明了该控制方法的有效性。     

一种基于卷积特征的NOx排放浓度深度预测模型

为提高燃煤锅炉出口NO_x排放浓度的预测精度,该文提出一种基于卷积特征提取的NO_x排放浓度深度学习预测模型。首先,分析锅炉燃烧产生NO_x的机理,确定模型初选变量;然后,计算不同初选变量与NO_x排放浓度之间的最大相关系数,确定变量延迟时间;其次,为挖掘输入变量深层交互信息,设计二维卷积网络进行特征提取,获得高维预测模型输入候选集合;同时,通过偏最小二乘法计算候选集变量与NO_x排放浓度之间相关性,降低输入变量维数,确定最终模型的输入变量;最后,设计深度神经网络建立NO_x排放预测模型,预测NO_x排放浓度。基于1000MW锅炉实际运行数据的实验结果表明,所提出卷积深度神经网络预测算法的平均相对百分比误差小于4%,预测精度能够满足实际生产的需求。     

典型燃煤电厂浆液冷却烟气消白设施SO3治理效果测试研究

分别采用控制冷凝法和异丙醇吸收法对某1 000 MW燃煤发电机组浆液冷却烟气消白设施的烟气SO₃控制效果开展测试。结果表明,机组烟气湿法脱硫设施对SO₃去除效率为62.50%（控制冷凝法）和64.63%（异丙醇吸收法）。烟气经现有超低排放设施协同治理后SO₃质量浓度低于3 mg/m³。浆液冷却设施对SO₃的去除效率仅为6.68%（控制冷凝法）和5.55%（异丙醇吸收法）,烟气SO₃控制效果和环境效益相对较低。建议基于科学论证审慎实施燃煤电厂烟气消白工作,应进一步开展高效SO₃治理技术、测试标准和环境管理政策研究。     

燃煤电厂烟气中SO3协同控制情况及排放现状

燃煤电厂锅炉燃烧中SO₂/SO₃的转化率为0.5%~5%；超低排放条件下，SCR脱硝中SO₂/SO₃的转化率控制在1%以内。运行中为控制SO₃在脱硝催化剂下层和空预器中的消耗，应尽量减少H₂SO₄和NH₄HSO₄的冷凝吸附，保证催化剂的活性及空预器的安全运行。理论上低低温电除尘器（LL-ESP）对SO₃脱除效果显著，但不同工程实测表明，LL-ESP对SO₃的脱除效率差别较大，介于1.8%~96.6%之间。此外，研究认为，电袋复合除尘器对SO₃脱除效率为74.3%~85.9%。超低排放工况下，除空塔脱硫和海水脱硫技术外，大部分湿法脱硫技术对SO₃的脱除效率高于50%；SO₃在湿式电除尘器中的脱除效率也大于50%，但整体上与国外成熟案例相比稍有差距。总体而言，超低排放条件下，燃煤硫分低于1.5%时，燃煤电厂全流程环保净化设备对SO₃的综合脱除效率高于90%，大部分机组的SO₃排放浓度低于5 mg/m³。