1、發(fā)展現(xiàn)狀
我國能源資源的稟賦決定了以煤為主的能源結(jié)構(gòu)將長期存在，燃煤發(fā)電無論在裝機(jī)容量，還是發(fā)電量占據(jù)絕對(duì)優(yōu)勢的格局不會(huì)發(fā)生根本性改變。為此，電力工業(yè)在安全經(jīng)濟(jì)發(fā)展的同時(shí)，持續(xù)深化綠色和諧發(fā)展，積極應(yīng)對(duì)生態(tài)文明建設(shè)的國家需求。電力工業(yè)在“十一五”大氣污染物控制取得巨大成就，煙塵、二氧化硫控制達(dá)世界先進(jìn)水平，在超額完成國家節(jié)能減排任務(wù)的基礎(chǔ)上，面臨世界上最嚴(yán)排放標(biāo)準(zhǔn)《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB13223-2011)。該標(biāo)準(zhǔn)與美國、歐盟和日本相比，無論是現(xiàn)役機(jī)組還是新建機(jī)組，煙塵、SO2和NOx排放限值全面超過了發(fā)達(dá)國家水平，科學(xué)分析，積極應(yīng)對(duì)，正確處理法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)、經(jīng)濟(jì)政策和實(shí)用技術(shù)與先進(jìn)技術(shù)的關(guān)系，充分發(fā)揮最佳可行技術(shù)，積極培育新興技術(shù)，健康發(fā)展新興產(chǎn)業(yè)，進(jìn)一步完善脫硝、除塵和脫硫相結(jié)合的綜合集成技術(shù)，實(shí)現(xiàn)大氣污染物的有效控制，以科技進(jìn)步和產(chǎn)業(yè)升級(jí)，促進(jìn)綠色和諧發(fā)展。“十二五”前2年電力工業(yè)在大氣污染控制方面邁出新步伐，取得新成就。截止2012年底：
(1)除塵：99%以上的火電機(jī)組建設(shè)了高效除塵器，其中電除塵約占90%，布袋除塵和電袋除塵約占10%。煙塵排放總量和排放績效分別由2010年的160萬噸和0.50g/kWh，下降到151萬噸和0.39g/kWh。
(2)脫硫：脫硫裝機(jī)容量達(dá)6.8億kW，約占煤電容量90%(比2011年的美國高約30個(gè)百分點(diǎn))，其中石灰石-石膏濕法占92%(含電石渣法等)、海水占3%、煙氣循環(huán)流化床占2%、氨法占2%。SO2排放總量和排放績效分別由2010年的926萬噸和2.70g/kWh，下降到883萬噸和2.26g/kWh(低于美國2011年的2.8克/kWh)。
(3)脫硝：約90%的機(jī)組建設(shè)或進(jìn)行了低氮燃燒改造，脫硝裝機(jī)容量達(dá)2.3億kW，約占煤電容量28.1%，規(guī)劃和在建的脫硝裝機(jī)容量超過5億千瓦，其中SCR法占99%以上。NOx排放總量和排放績效分別由2010年的1055萬噸和2.6g/kWh，下降到948萬噸和2.4g/kWh(高于美國2010年的249萬噸、0.95克/kWh)。
2、控制技術(shù)發(fā)展趨勢
隨著GB13223-2011《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》及特別排放限值、GB3095-2012《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》、《大氣污染防治行動(dòng)計(jì)劃》等極度嚴(yán)厲的環(huán)保法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施，火電行業(yè)要堅(jiān)持“創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)”和“推廣應(yīng)用”并重的方針，一方面要?jiǎng)?chuàng)新發(fā)展國際先進(jìn)水平的環(huán)保技術(shù)，構(gòu)建綠色環(huán)保型“增量”機(jī)組;另一方面要以“增量”的技術(shù)創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)“存量”技術(shù)的升級(jí)，持續(xù)提高現(xiàn)役機(jī)組“存量”的環(huán)保技術(shù)水平，并把先進(jìn)的環(huán)保技術(shù)盡快轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)力，全面推動(dòng)除塵、脫硫和脫硝技術(shù)及其裝備的進(jìn)步和升級(jí)，實(shí)現(xiàn)火電由煙塵、SO2、NOx治理階段向綜合治理(包括PM2.5、重金屬、SO3和CO2等)、循環(huán)經(jīng)濟(jì)和可持續(xù)方向發(fā)展。
總體而言，火電大氣污染控制技術(shù)發(fā)展趨勢主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面：一是脫硝、除塵、和脫硫單元式控制技術(shù)向高性能、高可靠性、高適用性、高經(jīng)濟(jì)性方向發(fā)展;二是由先除塵、再脫硫、再脫硝的單元式、漸進(jìn)式控制向常規(guī)大氣污染物加重金屬、氣溶膠等深度一體化、綜合治理、協(xié)同控制技術(shù)發(fā)展。實(shí)現(xiàn)“存量”環(huán)保技術(shù)的單元性向系統(tǒng)性協(xié)同化轉(zhuǎn)變、反應(yīng)的單一性向交叉性轉(zhuǎn)變，推動(dòng)多種煙氣污染物共同去除方面具有導(dǎo)向作用的重大技術(shù)產(chǎn)業(yè)化，培育和發(fā)展火電行業(yè)相關(guān)的節(jié)能環(huán)保戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)鏈，并最終從長期目標(biāo)上實(shí)現(xiàn)火電機(jī)組更低的大氣排放。
3、控制技術(shù)路線及相關(guān)技術(shù)
為有效應(yīng)對(duì)史上最嚴(yán)厲的環(huán)保法規(guī)，實(shí)現(xiàn)煙塵20-30mg/m3、二氧化硫50mg/m3和氮氧化物100mg/m3的排放限值，火電行業(yè)已在現(xiàn)役先進(jìn)的除塵、脫硫和脫硝技術(shù)的基礎(chǔ)上，積極研發(fā)、示范、推廣可行的新技術(shù)、新工藝和創(chuàng)新技術(shù)，并有機(jī)結(jié)合技術(shù)和管理等因素，“建設(shè)好、運(yùn)行好”煙氣治理設(shè)施，持續(xù)提高火電大氣污染物的達(dá)標(biāo)能力。對(duì)于“增量”機(jī)組在新建環(huán)保設(shè)施時(shí)，可采用以下2條綜合控制火電煙塵、SO2和NOX的技術(shù)路線：一是低氮燃燒+選擇性催化還原脫硝設(shè)施(SCR)+靜電除塵器(ESP)(其出口煙塵濃度應(yīng)<50-100mg/m3)+濕法煙氣脫硫(可取消GGH)+煙氣深度凈化設(shè)施(如濕式電除塵器等);二是低氮燃燒+SCR+袋式除塵器或電袋復(fù)合除塵器(其出口煙塵濃度應(yīng)<10-20mg/m3)+濕法脫硫(需設(shè)GGH)。
對(duì)于“存量”機(jī)組在對(duì)現(xiàn)役環(huán)保設(shè)施進(jìn)行技術(shù)改造時(shí)，應(yīng)綜合考慮工程技術(shù)和管理技術(shù)等因素，采用診斷評(píng)估、優(yōu)化調(diào)整和技術(shù)改造并重的方針：
一是要組織專家對(duì)環(huán)保設(shè)施的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行診斷，科學(xué)、合理地找出實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)要求的差異和存在問題，提出相應(yīng)的對(duì)策;
二是結(jié)合狀態(tài)診斷結(jié)果，采用先進(jìn)的優(yōu)化調(diào)整技術(shù)，對(duì)環(huán)保設(shè)施進(jìn)行最優(yōu)調(diào)整;
三是如優(yōu)化調(diào)整后仍達(dá)不到排放要求，則用采用“增量”機(jī)組先進(jìn)的環(huán)保技術(shù)進(jìn)行改造，并形成“五位一體”，即狀態(tài)評(píng)價(jià)明現(xiàn)狀、分析診斷找差距、優(yōu)化調(diào)整挖潛力、技術(shù)改進(jìn)提性能、監(jiān)督管理形體系的全過程閉環(huán)管理。
3.1、氮氧化物控制技術(shù)火電行業(yè)形成了以低氮燃燒和煙氣脫硝相結(jié)合的技術(shù)路線。
(1)低氮燃燒：技術(shù)成熟、投資和運(yùn)行費(fèi)用低，是控制NOX最經(jīng)濟(jì)的手段。主要是通過降低燃燒溫度、減少煙氣中氧量等方式減少NOX的生成量(約200-400mg/m3)，但它不利于煤燃燒過程本身，因此低氮燃燒改造應(yīng)以不降低鍋爐效率為前提。
(2)SCR：技術(shù)最成熟、應(yīng)用最廣泛的煙氣脫硝技術(shù)，是控制氮氧化物最根本的措施。其原理是在催化劑存在的情況下，通過向反應(yīng)器內(nèi)噴入脫硝還原劑氨，將NOx還原為N2。此工藝反應(yīng)溫度在300-450℃之間，脫硝效率通過調(diào)整催化劑層數(shù)能穩(wěn)定達(dá)到60-90%。與低氮燃燒相結(jié)合可實(shí)現(xiàn)100mg/m3及更低的排放要求。其主要問題是空預(yù)器堵塞、氨逃逸等。
(3)SNCR：在高溫條件下(900-1100℃)，由尿素/氨作為還原劑，將NOx還原成N2和水，脫硝效率為25%～50%。氨逃逸率較高，且隨著鍋爐容量的增大，其脫硝效率呈下降趨勢。
(4)正在研發(fā)的新技術(shù)
脫硫脫硝一體化技術(shù)：針對(duì)我國90%以上燃煤電廠采用石灰石-石膏濕法脫硫工藝的特征，國電科學(xué)技術(shù)研究院開展了“大型燃煤電站鍋爐濕法脫硫脫硝一體化技術(shù)與示范”研究，旨在石灰石石膏濕法工藝的基礎(chǔ)上，耦合研究開發(fā)的脫硝液、抑制劑、穩(wěn)定劑等，在不影響脫硫效率的前提下，實(shí)現(xiàn)氮氧化物的聯(lián)合控制。
低溫SCR技術(shù)：其原理與傳統(tǒng)的SCR工藝基本相同，兩者的最大區(qū)別是SCR法布置在省煤器和空氣預(yù)熱器之間高溫(300-450℃)、高塵(20-50g/m3)端，而低溫SCR法布置在鍋爐尾部除塵器后或引風(fēng)機(jī)后、FGD前的低溫(100-200℃)、低塵(<200mg/m3)端，可大大減小反應(yīng)器的體積，改善催化劑運(yùn)行環(huán)境，具有明顯的技術(shù)經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢，是具有與傳統(tǒng)SCR競爭的技術(shù)，是現(xiàn)役機(jī)組的脫硝改造性價(jià)比更高的技術(shù)。目前，國電科學(xué)技術(shù)研究院已完成該技術(shù)的實(shí)驗(yàn)研究，正在開展熱態(tài)中間放大試驗(yàn)。
炭基催化劑(活性焦)吸附技術(shù)：炭基催化劑(活性焦)具有比表面積大、孔結(jié)構(gòu)好、表面基團(tuán)豐富、原位脫氧能力高，且具有負(fù)載性能和還原性能等特點(diǎn)，既可作載體制得高分散的催化體系，又可作還原劑參與反應(yīng)。在NH3存在的條件下，用炭基催化劑(活性焦)材料做載體催化還原劑可將NOx還原為N2。
3.2、煙塵控制技術(shù)火電行業(yè)形成了以技術(shù)成熟可靠的電除塵器為主(90%)，日趨成熟的袋式除塵器和電袋復(fù)合除塵器為輔的格局。為適應(yīng)新標(biāo)準(zhǔn)要求，更高性能的除塵技術(shù)的正處于研發(fā)、示范、推廣階段。
(1)電除塵技術(shù)：應(yīng)用廣，國際先進(jìn)，同時(shí)涌現(xiàn)了一些改進(jìn)技術(shù)，如高頻電源、極配方式的改進(jìn)、煙塵凝聚技術(shù)、煙氣調(diào)質(zhì)技術(shù)、低低溫電除塵技術(shù)、移動(dòng)電極電除塵技術(shù)等。
(2)袋式和電袋復(fù)合除塵技術(shù)：近5年快速發(fā)展起來的除塵技術(shù)，正處于總結(jié)應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)、規(guī)范發(fā)展的階段。
(3)濕式電除塵技術(shù)：其工作原理與傳統(tǒng)干式電除塵相似，依靠的都是靜電力，所不同的是工作環(huán)境為一“濕”一“干”，其裝置通常布置在濕法脫硫設(shè)施的尾部。由于其處理的是濕法脫硫后的濕煙氣，在擴(kuò)散荷電的作用下，能有效捕集煙氣中的細(xì)顆粒物及易在大氣中轉(zhuǎn)化為PM2.5的前體污染物(SO3、NH3、SO2、NOX)、石膏液滴、酸性氣體(SO3、HCL、HF)、重金屬汞等，實(shí)現(xiàn)煙塵≤10mg/m3及煙氣多污染物的深度凈化。目前，國電科學(xué)技術(shù)研究院已開發(fā)了該技術(shù)，并建立了300MW、600MW的示范工程。
3.3、二氧化硫控制技術(shù)
火電行業(yè)形成了以石灰石石膏濕法脫硫?yàn)橹?92%)的技術(shù)路線。通過近10年來對(duì)脫硫工藝化學(xué)反應(yīng)過程和工程實(shí)踐的進(jìn)一步理解以及設(shè)計(jì)和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)的積累和改善，在脫硫效率、運(yùn)行可靠性、運(yùn)行成本等方面有很大的提升，對(duì)電廠運(yùn)行的影響明顯下降，運(yùn)行、維護(hù)更為方便。目前，正處于高效率、高可靠性、高經(jīng)濟(jì)性、資源化、協(xié)同控制新技術(shù)的研發(fā)、示范、推廣階段。
對(duì)新建的“增量”機(jī)組，新標(biāo)準(zhǔn)要求SO2排放限值為100mg/m3、重點(diǎn)地區(qū)為50mg/m3。要實(shí)現(xiàn)該限值，單靠傳統(tǒng)的濕法脫硫技術(shù)難于實(shí)現(xiàn)，需采用新技術(shù)，如已得到應(yīng)用的單塔雙循環(huán)、雙塔雙循環(huán)技術(shù)，正在開發(fā)的活性焦脫硫技術(shù)等。對(duì)現(xiàn)役的“存量”機(jī)組，要求的排放限值為50-200mg/m3、高硫煤地區(qū)為400mg/m3，且于2014年7月1日開始實(shí)施。由于脫硫設(shè)施“十一五”期間非常規(guī)的井噴式發(fā)展，無論是技術(shù)本身，還是工程建設(shè)、安裝調(diào)試、運(yùn)行維護(hù)等均需要適合國情的調(diào)整、改進(jìn)和優(yōu)化過程。如核心技術(shù)的消化、復(fù)雜多變工況的適應(yīng)能力;因建設(shè)工期緊造成設(shè)計(jì)投入力度低，缺乏對(duì)個(gè)案分析，簡單套用成功案例;受低價(jià)競爭影響，大多按400mg/m3設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)裕度小，關(guān)鍵設(shè)備、材料的質(zhì)量達(dá)不到工藝要求;系統(tǒng)調(diào)試不充分，缺乏優(yōu)化經(jīng)驗(yàn);運(yùn)行管理水平還達(dá)不到主機(jī)水平;電煤質(zhì)量不可控，硫份大多高于設(shè)計(jì)值等。因此，超過90%按照2003年版標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)的現(xiàn)役脫硫設(shè)施，要滿足新標(biāo)準(zhǔn)要求，需要優(yōu)化調(diào)整、技術(shù)改造、甚至推倒重建。
3.4 PM2.5控制技術(shù)火電行業(yè)對(duì)PM2.5的控制主要體現(xiàn)在3個(gè)方面：
(1)利用ESP、BP和電袋等高效除塵設(shè)施，最大限度地減少PM2.5一次顆粒物的排放;
(2)利用高效脫硫設(shè)施和脫硝設(shè)施，最大限度地減少易在大氣中形成PM2.5的前體污染物(如SO2、NOX、SO3、NH3等);
(3)在濕法脫硫設(shè)施后建設(shè)煙氣深度凈化設(shè)施(如濕式電除塵器等)，對(duì)燃煤煙氣排放的煙塵、SO2、NOX、SO3等多污染物進(jìn)行末端協(xié)同控制，實(shí)現(xiàn)煙塵排放≤10mg/m3、SO2≤50mg/m3、NOX≤100mg/m3。
4、結(jié)語
電力工業(yè)是重要的基礎(chǔ)性行業(yè)，也是社會(huì)經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展的重要條件和保證，面對(duì)資源約束趨緊、環(huán)境污染嚴(yán)重、生態(tài)退化的嚴(yán)峻形勢，以及生態(tài)文明建設(shè)的國家需求，必將按照國家大氣污染防治行動(dòng)計(jì)劃，長期承擔(dān)大氣污染物控制的減排重任。為此，火電行業(yè)本著創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)和推廣應(yīng)用并重的方針，以科技創(chuàng)新為動(dòng)力，以先進(jìn)環(huán)保技術(shù)為依托，以削減大氣污染物排放量為根本，遵循“高效清潔燃燒-污染物協(xié)同控制-廢物資源化”為一體的控制路線[8]，持續(xù)研發(fā)、應(yīng)用低能耗、低物耗、低污染、低排放，資源利用率高、安全性高、經(jīng)濟(jì)性高、環(huán)境性高的先進(jìn)的環(huán)保技術(shù)，“建設(shè)好、運(yùn)行好”環(huán)保設(shè)施，既構(gòu)建綠色環(huán)保型“增量”機(jī)組，又全面提高現(xiàn)役機(jī)組“存量”的環(huán)保技術(shù)水平，在保障電力安全、可靠和有效供應(yīng)的前提下，以科技進(jìn)步和產(chǎn)業(yè)升級(jí)，實(shí)現(xiàn)電力工業(yè)綠色發(fā)展、循環(huán)發(fā)展和低碳發(fā)展。
我國能源資源的稟賦決定了以煤為主的能源結(jié)構(gòu)將長期存在，燃煤發(fā)電無論在裝機(jī)容量，還是發(fā)電量占據(jù)絕對(duì)優(yōu)勢的格局不會(huì)發(fā)生根本性改變。為此，電力工業(yè)在安全經(jīng)濟(jì)發(fā)展的同時(shí)，持續(xù)深化綠色和諧發(fā)展，積極應(yīng)對(duì)生態(tài)文明建設(shè)的國家需求。電力工業(yè)在“十一五”大氣污染物控制取得巨大成就，煙塵、二氧化硫控制達(dá)世界先進(jìn)水平，在超額完成國家節(jié)能減排任務(wù)的基礎(chǔ)上，面臨世界上最嚴(yán)排放標(biāo)準(zhǔn)《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB13223-2011)。該標(biāo)準(zhǔn)與美國、歐盟和日本相比，無論是現(xiàn)役機(jī)組還是新建機(jī)組，煙塵、SO2和NOx排放限值全面超過了發(fā)達(dá)國家水平，科學(xué)分析，積極應(yīng)對(duì)，正確處理法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)、經(jīng)濟(jì)政策和實(shí)用技術(shù)與先進(jìn)技術(shù)的關(guān)系，充分發(fā)揮最佳可行技術(shù)，積極培育新興技術(shù)，健康發(fā)展新興產(chǎn)業(yè)，進(jìn)一步完善脫硝、除塵和脫硫相結(jié)合的綜合集成技術(shù)，實(shí)現(xiàn)大氣污染物的有效控制，以科技進(jìn)步和產(chǎn)業(yè)升級(jí)，促進(jìn)綠色和諧發(fā)展。“十二五”前2年電力工業(yè)在大氣污染控制方面邁出新步伐，取得新成就。截止2012年底：
(1)除塵：99%以上的火電機(jī)組建設(shè)了高效除塵器，其中電除塵約占90%，布袋除塵和電袋除塵約占10%。煙塵排放總量和排放績效分別由2010年的160萬噸和0.50g/kWh，下降到151萬噸和0.39g/kWh。
(2)脫硫：脫硫裝機(jī)容量達(dá)6.8億kW，約占煤電容量90%(比2011年的美國高約30個(gè)百分點(diǎn))，其中石灰石-石膏濕法占92%(含電石渣法等)、海水占3%、煙氣循環(huán)流化床占2%、氨法占2%。SO2排放總量和排放績效分別由2010年的926萬噸和2.70g/kWh，下降到883萬噸和2.26g/kWh(低于美國2011年的2.8克/kWh)。
(3)脫硝：約90%的機(jī)組建設(shè)或進(jìn)行了低氮燃燒改造，脫硝裝機(jī)容量達(dá)2.3億kW，約占煤電容量28.1%，規(guī)劃和在建的脫硝裝機(jī)容量超過5億千瓦，其中SCR法占99%以上。NOx排放總量和排放績效分別由2010年的1055萬噸和2.6g/kWh，下降到948萬噸和2.4g/kWh(高于美國2010年的249萬噸、0.95克/kWh)。
2、控制技術(shù)發(fā)展趨勢
隨著GB13223-2011《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》及特別排放限值、GB3095-2012《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》、《大氣污染防治行動(dòng)計(jì)劃》等極度嚴(yán)厲的環(huán)保法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施，火電行業(yè)要堅(jiān)持“創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)”和“推廣應(yīng)用”并重的方針，一方面要?jiǎng)?chuàng)新發(fā)展國際先進(jìn)水平的環(huán)保技術(shù)，構(gòu)建綠色環(huán)保型“增量”機(jī)組;另一方面要以“增量”的技術(shù)創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)“存量”技術(shù)的升級(jí)，持續(xù)提高現(xiàn)役機(jī)組“存量”的環(huán)保技術(shù)水平，并把先進(jìn)的環(huán)保技術(shù)盡快轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)力，全面推動(dòng)除塵、脫硫和脫硝技術(shù)及其裝備的進(jìn)步和升級(jí)，實(shí)現(xiàn)火電由煙塵、SO2、NOx治理階段向綜合治理(包括PM2.5、重金屬、SO3和CO2等)、循環(huán)經(jīng)濟(jì)和可持續(xù)方向發(fā)展。
總體而言，火電大氣污染控制技術(shù)發(fā)展趨勢主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面：一是脫硝、除塵、和脫硫單元式控制技術(shù)向高性能、高可靠性、高適用性、高經(jīng)濟(jì)性方向發(fā)展;二是由先除塵、再脫硫、再脫硝的單元式、漸進(jìn)式控制向常規(guī)大氣污染物加重金屬、氣溶膠等深度一體化、綜合治理、協(xié)同控制技術(shù)發(fā)展。實(shí)現(xiàn)“存量”環(huán)保技術(shù)的單元性向系統(tǒng)性協(xié)同化轉(zhuǎn)變、反應(yīng)的單一性向交叉性轉(zhuǎn)變，推動(dòng)多種煙氣污染物共同去除方面具有導(dǎo)向作用的重大技術(shù)產(chǎn)業(yè)化，培育和發(fā)展火電行業(yè)相關(guān)的節(jié)能環(huán)保戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)鏈，并最終從長期目標(biāo)上實(shí)現(xiàn)火電機(jī)組更低的大氣排放。
3、控制技術(shù)路線及相關(guān)技術(shù)
為有效應(yīng)對(duì)史上最嚴(yán)厲的環(huán)保法規(guī)，實(shí)現(xiàn)煙塵20-30mg/m3、二氧化硫50mg/m3和氮氧化物100mg/m3的排放限值，火電行業(yè)已在現(xiàn)役先進(jìn)的除塵、脫硫和脫硝技術(shù)的基礎(chǔ)上，積極研發(fā)、示范、推廣可行的新技術(shù)、新工藝和創(chuàng)新技術(shù)，并有機(jī)結(jié)合技術(shù)和管理等因素，“建設(shè)好、運(yùn)行好”煙氣治理設(shè)施，持續(xù)提高火電大氣污染物的達(dá)標(biāo)能力。對(duì)于“增量”機(jī)組在新建環(huán)保設(shè)施時(shí)，可采用以下2條綜合控制火電煙塵、SO2和NOX的技術(shù)路線：一是低氮燃燒+選擇性催化還原脫硝設(shè)施(SCR)+靜電除塵器(ESP)(其出口煙塵濃度應(yīng)<50-100mg/m3)+濕法煙氣脫硫(可取消GGH)+煙氣深度凈化設(shè)施(如濕式電除塵器等);二是低氮燃燒+SCR+袋式除塵器或電袋復(fù)合除塵器(其出口煙塵濃度應(yīng)<10-20mg/m3)+濕法脫硫(需設(shè)GGH)。
對(duì)于“存量”機(jī)組在對(duì)現(xiàn)役環(huán)保設(shè)施進(jìn)行技術(shù)改造時(shí)，應(yīng)綜合考慮工程技術(shù)和管理技術(shù)等因素，采用診斷評(píng)估、優(yōu)化調(diào)整和技術(shù)改造并重的方針：
一是要組織專家對(duì)環(huán)保設(shè)施的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行診斷，科學(xué)、合理地找出實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)要求的差異和存在問題，提出相應(yīng)的對(duì)策;
二是結(jié)合狀態(tài)診斷結(jié)果，采用先進(jìn)的優(yōu)化調(diào)整技術(shù)，對(duì)環(huán)保設(shè)施進(jìn)行最優(yōu)調(diào)整;
三是如優(yōu)化調(diào)整后仍達(dá)不到排放要求，則用采用“增量”機(jī)組先進(jìn)的環(huán)保技術(shù)進(jìn)行改造，并形成“五位一體”，即狀態(tài)評(píng)價(jià)明現(xiàn)狀、分析診斷找差距、優(yōu)化調(diào)整挖潛力、技術(shù)改進(jìn)提性能、監(jiān)督管理形體系的全過程閉環(huán)管理。
3.1、氮氧化物控制技術(shù)火電行業(yè)形成了以低氮燃燒和煙氣脫硝相結(jié)合的技術(shù)路線。
(1)低氮燃燒：技術(shù)成熟、投資和運(yùn)行費(fèi)用低，是控制NOX最經(jīng)濟(jì)的手段。主要是通過降低燃燒溫度、減少煙氣中氧量等方式減少NOX的生成量(約200-400mg/m3)，但它不利于煤燃燒過程本身，因此低氮燃燒改造應(yīng)以不降低鍋爐效率為前提。
(2)SCR：技術(shù)最成熟、應(yīng)用最廣泛的煙氣脫硝技術(shù)，是控制氮氧化物最根本的措施。其原理是在催化劑存在的情況下，通過向反應(yīng)器內(nèi)噴入脫硝還原劑氨，將NOx還原為N2。此工藝反應(yīng)溫度在300-450℃之間，脫硝效率通過調(diào)整催化劑層數(shù)能穩(wěn)定達(dá)到60-90%。與低氮燃燒相結(jié)合可實(shí)現(xiàn)100mg/m3及更低的排放要求。其主要問題是空預(yù)器堵塞、氨逃逸等。
(3)SNCR：在高溫條件下(900-1100℃)，由尿素/氨作為還原劑，將NOx還原成N2和水，脫硝效率為25%～50%。氨逃逸率較高，且隨著鍋爐容量的增大，其脫硝效率呈下降趨勢。
(4)正在研發(fā)的新技術(shù)
脫硫脫硝一體化技術(shù)：針對(duì)我國90%以上燃煤電廠采用石灰石-石膏濕法脫硫工藝的特征，國電科學(xué)技術(shù)研究院開展了“大型燃煤電站鍋爐濕法脫硫脫硝一體化技術(shù)與示范”研究，旨在石灰石石膏濕法工藝的基礎(chǔ)上，耦合研究開發(fā)的脫硝液、抑制劑、穩(wěn)定劑等，在不影響脫硫效率的前提下，實(shí)現(xiàn)氮氧化物的聯(lián)合控制。
低溫SCR技術(shù)：其原理與傳統(tǒng)的SCR工藝基本相同，兩者的最大區(qū)別是SCR法布置在省煤器和空氣預(yù)熱器之間高溫(300-450℃)、高塵(20-50g/m3)端，而低溫SCR法布置在鍋爐尾部除塵器后或引風(fēng)機(jī)后、FGD前的低溫(100-200℃)、低塵(<200mg/m3)端，可大大減小反應(yīng)器的體積，改善催化劑運(yùn)行環(huán)境，具有明顯的技術(shù)經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢，是具有與傳統(tǒng)SCR競爭的技術(shù)，是現(xiàn)役機(jī)組的脫硝改造性價(jià)比更高的技術(shù)。目前，國電科學(xué)技術(shù)研究院已完成該技術(shù)的實(shí)驗(yàn)研究，正在開展熱態(tài)中間放大試驗(yàn)。
炭基催化劑(活性焦)吸附技術(shù)：炭基催化劑(活性焦)具有比表面積大、孔結(jié)構(gòu)好、表面基團(tuán)豐富、原位脫氧能力高，且具有負(fù)載性能和還原性能等特點(diǎn)，既可作載體制得高分散的催化體系，又可作還原劑參與反應(yīng)。在NH3存在的條件下，用炭基催化劑(活性焦)材料做載體催化還原劑可將NOx還原為N2。
3.2、煙塵控制技術(shù)火電行業(yè)形成了以技術(shù)成熟可靠的電除塵器為主(90%)，日趨成熟的袋式除塵器和電袋復(fù)合除塵器為輔的格局。為適應(yīng)新標(biāo)準(zhǔn)要求，更高性能的除塵技術(shù)的正處于研發(fā)、示范、推廣階段。
(1)電除塵技術(shù)：應(yīng)用廣，國際先進(jìn)，同時(shí)涌現(xiàn)了一些改進(jìn)技術(shù)，如高頻電源、極配方式的改進(jìn)、煙塵凝聚技術(shù)、煙氣調(diào)質(zhì)技術(shù)、低低溫電除塵技術(shù)、移動(dòng)電極電除塵技術(shù)等。
(2)袋式和電袋復(fù)合除塵技術(shù)：近5年快速發(fā)展起來的除塵技術(shù)，正處于總結(jié)應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)、規(guī)范發(fā)展的階段。
(3)濕式電除塵技術(shù)：其工作原理與傳統(tǒng)干式電除塵相似，依靠的都是靜電力，所不同的是工作環(huán)境為一“濕”一“干”，其裝置通常布置在濕法脫硫設(shè)施的尾部。由于其處理的是濕法脫硫后的濕煙氣，在擴(kuò)散荷電的作用下，能有效捕集煙氣中的細(xì)顆粒物及易在大氣中轉(zhuǎn)化為PM2.5的前體污染物(SO3、NH3、SO2、NOX)、石膏液滴、酸性氣體(SO3、HCL、HF)、重金屬汞等，實(shí)現(xiàn)煙塵≤10mg/m3及煙氣多污染物的深度凈化。目前，國電科學(xué)技術(shù)研究院已開發(fā)了該技術(shù)，并建立了300MW、600MW的示范工程。
3.3、二氧化硫控制技術(shù)
火電行業(yè)形成了以石灰石石膏濕法脫硫?yàn)橹?92%)的技術(shù)路線。通過近10年來對(duì)脫硫工藝化學(xué)反應(yīng)過程和工程實(shí)踐的進(jìn)一步理解以及設(shè)計(jì)和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)的積累和改善，在脫硫效率、運(yùn)行可靠性、運(yùn)行成本等方面有很大的提升，對(duì)電廠運(yùn)行的影響明顯下降，運(yùn)行、維護(hù)更為方便。目前，正處于高效率、高可靠性、高經(jīng)濟(jì)性、資源化、協(xié)同控制新技術(shù)的研發(fā)、示范、推廣階段。
對(duì)新建的“增量”機(jī)組，新標(biāo)準(zhǔn)要求SO2排放限值為100mg/m3、重點(diǎn)地區(qū)為50mg/m3。要實(shí)現(xiàn)該限值，單靠傳統(tǒng)的濕法脫硫技術(shù)難于實(shí)現(xiàn)，需采用新技術(shù)，如已得到應(yīng)用的單塔雙循環(huán)、雙塔雙循環(huán)技術(shù)，正在開發(fā)的活性焦脫硫技術(shù)等。對(duì)現(xiàn)役的“存量”機(jī)組，要求的排放限值為50-200mg/m3、高硫煤地區(qū)為400mg/m3，且于2014年7月1日開始實(shí)施。由于脫硫設(shè)施“十一五”期間非常規(guī)的井噴式發(fā)展，無論是技術(shù)本身，還是工程建設(shè)、安裝調(diào)試、運(yùn)行維護(hù)等均需要適合國情的調(diào)整、改進(jìn)和優(yōu)化過程。如核心技術(shù)的消化、復(fù)雜多變工況的適應(yīng)能力;因建設(shè)工期緊造成設(shè)計(jì)投入力度低，缺乏對(duì)個(gè)案分析，簡單套用成功案例;受低價(jià)競爭影響，大多按400mg/m3設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)裕度小，關(guān)鍵設(shè)備、材料的質(zhì)量達(dá)不到工藝要求;系統(tǒng)調(diào)試不充分，缺乏優(yōu)化經(jīng)驗(yàn);運(yùn)行管理水平還達(dá)不到主機(jī)水平;電煤質(zhì)量不可控，硫份大多高于設(shè)計(jì)值等。因此，超過90%按照2003年版標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)的現(xiàn)役脫硫設(shè)施，要滿足新標(biāo)準(zhǔn)要求，需要優(yōu)化調(diào)整、技術(shù)改造、甚至推倒重建。
3.4 PM2.5控制技術(shù)火電行業(yè)對(duì)PM2.5的控制主要體現(xiàn)在3個(gè)方面：
(1)利用ESP、BP和電袋等高效除塵設(shè)施，最大限度地減少PM2.5一次顆粒物的排放;
(2)利用高效脫硫設(shè)施和脫硝設(shè)施，最大限度地減少易在大氣中形成PM2.5的前體污染物(如SO2、NOX、SO3、NH3等);
(3)在濕法脫硫設(shè)施后建設(shè)煙氣深度凈化設(shè)施(如濕式電除塵器等)，對(duì)燃煤煙氣排放的煙塵、SO2、NOX、SO3等多污染物進(jìn)行末端協(xié)同控制，實(shí)現(xiàn)煙塵排放≤10mg/m3、SO2≤50mg/m3、NOX≤100mg/m3。
4、結(jié)語
電力工業(yè)是重要的基礎(chǔ)性行業(yè)，也是社會(huì)經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展的重要條件和保證，面對(duì)資源約束趨緊、環(huán)境污染嚴(yán)重、生態(tài)退化的嚴(yán)峻形勢，以及生態(tài)文明建設(shè)的國家需求，必將按照國家大氣污染防治行動(dòng)計(jì)劃，長期承擔(dān)大氣污染物控制的減排重任。為此，火電行業(yè)本著創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)和推廣應(yīng)用并重的方針，以科技創(chuàng)新為動(dòng)力，以先進(jìn)環(huán)保技術(shù)為依托，以削減大氣污染物排放量為根本，遵循“高效清潔燃燒-污染物協(xié)同控制-廢物資源化”為一體的控制路線[8]，持續(xù)研發(fā)、應(yīng)用低能耗、低物耗、低污染、低排放，資源利用率高、安全性高、經(jīng)濟(jì)性高、環(huán)境性高的先進(jìn)的環(huán)保技術(shù)，“建設(shè)好、運(yùn)行好”環(huán)保設(shè)施，既構(gòu)建綠色環(huán)保型“增量”機(jī)組，又全面提高現(xiàn)役機(jī)組“存量”的環(huán)保技術(shù)水平，在保障電力安全、可靠和有效供應(yīng)的前提下，以科技進(jìn)步和產(chǎn)業(yè)升級(jí)，實(shí)現(xiàn)電力工業(yè)綠色發(fā)展、循環(huán)發(fā)展和低碳發(fā)展。
