2015年12月2日召開的國務院常務會議決定，在2020年前，對燃煤機組全面實施超低排放和節(jié)能改造，使所有現役電廠每千瓦時平均煤耗低于310克、新建電廠平均煤耗低于300克，對落后產能和不符合相關強制性標準要求的堅決淘汰關停，東、中部地區(qū)要提前至2017年和2018年達標。對超低排放和節(jié)能改造要加大政策激勵，改造投入以企業(yè)為主。
超低排放的概念
對于超低排放，目前國內比較普遍的概念是指，燃煤電廠的污染物排放標準基本達到GB13223—2011標準中燃氣輪機組排放限值(即在基準氧含量6%條件下，煙塵、二氧化硫、氮氧化物排放濃度分別不高于10、35、50mg/m3)，但在該標準中，天然氣燃機與燃煤鍋爐排放限值所對應的煙氣氧含量分別為15%、6%，如果折算到相同氧含量條件時，天然氣燃機排放限值實際上是燃煤機組限值的2.5倍，由此可見，完成超低排放改造后，燃煤機組的排放標準比燃氣機組的還低。
改造技術路線
脫硝技術路線
目前被燃煤電廠廣泛采用的脫硝技術主要為“低氮燃燒器+選擇性催化還原法”，低氮燃燒技術主要是通過調整二次風和燃盡風的配比，增加燃盡風的比例，大幅減少燃盡風區(qū)域產生的NOX，目前最新的低氮燃燒技術可將鍋爐出口煙氣中的氮氧化物濃度控制在200mg/m3左右，煙氣進入脫硝反應器后煙氣中的氮氧化物和氨氣進一步反應，將煙氣中的氮氧化物濃度降低至100mg/m3以下。
要達到超低排放標準，主要通過兩條途徑來實現，一種是增加脫硝反應器中催化劑面積，增加噴氨量提高脫硝效率來降低氮氧化物的排放濃度;另一種是對鍋爐的燃燒器進行低氮燃燒改造(對燃燒器已改造過的鍋爐只能采取前一種)。目前在各大電廠超低排放改造中基本將兩種途徑結合起來進行實施，先對燃燒器進行低氮改造,爾后再適當增加脫硝催化劑面積，尤其在對四角切圓燃燒方式的鍋爐被廣泛采用。對于對沖布置的旋流燃燒器的鍋爐，一般多采用只增加脫硝催化劑的面積，增加噴氨量實現降低氮氧化物的濃度。
脫硫技術路線
現役燃煤機組在2014年7月1日開始執(zhí)行《火電廠大氣污染物排放標準》(GB13223—2011)標準中的二氧化硫達標改造中，一般通過增加吸收塔的高度、增加吸收塔石灰石漿液的噴淋層等工藝來實現。在進行超低排放改造中，脫硫系統(tǒng)主要采用以下幾種方法：
一是脫硫除塵一體化技術。單塔一體化脫硫除塵深度凈化技術可在一個吸收塔內同時實現脫硫效率99%以上，除塵效率90%以上，滿足二氧化硫排放35mg/m3、煙塵5mg/m3的超凈排放要求。脫硫除塵一體化裝置是旋匯耦合裝置、高效節(jié)能噴淋裝置、管束式除塵裝置三套系統(tǒng)優(yōu)化結合的一體化設備，應用于濕法脫硫塔二氧化硫去除。如圖1所示。
二是單塔雙分區(qū)高效脫硫除塵技術。使用一個吸收塔，漿液采用雙分區(qū)漿液池設計，將漿液池分隔成上下兩層(上層低PH值區(qū)和下層高PH值區(qū))，上層主要負責氧化，下層主要負責吸收，同時通過安裝提效環(huán)、噴淋層加層、多孔分布器等措施明顯提高脫硫效果，并在原煙道處設置噴霧除塵系統(tǒng)可以有效提高除塵效果。
三是雙托盤技術。雙托盤脫硫系統(tǒng)在原有單層托盤的基礎上新增一層合金托盤，雙托盤比單托盤多了一層液膜，氣液相交換更為充分，從而起到脫硫增效的作用。該技術在脫硫效率高于98%或煤種高含硫量時優(yōu)勢更為明顯。
四是雙塔雙循環(huán)技術。雙塔雙循環(huán)技術其實是將輔助罐體升級為吸收塔，利用雙循環(huán)技術，同時設置噴淋層和除霧器，使雙循環(huán)的脫硫和除塵效果進一步增強。但是占地很大，不適合布置比較緊湊的電廠，且輔機增設較多，運營成本高。
除塵技術路線
現役燃煤機組為達到《火電廠大氣污染物排放標準》(GB13223—2011)標準中煙塵的排放標準，對除塵器多采用高頻電源改造、加裝低低溫省煤器、增加除塵器電場、末電場小分區(qū)供電等被廣泛應用。在進行超低排放改造中，除塵系統(tǒng)主要采用以下幾種方法：
一是濕式電除塵。濕式電除塵器收塵原理與干式電除塵器相同，其主要處理含水較高乃至飽和的濕氣體。能有效去除煙氣中的塵、酸霧、水滴、PM2.5等有害物質，除塵效率高，運行也較可靠。
二是電袋復合除塵。電袋復合式除塵器是有機結合了靜電除塵和布袋除塵的特點，通過前級電場的預收塵、荷電作用和后級濾袋區(qū)過濾除塵的一種高效除塵器，具有效率高、穩(wěn)定性強的優(yōu)點。但是存在布袋壽命較短、維護費用高等缺點。
在近兩年的超低排放改造中，往往是將以上幾種技術路線組合后用于對現役機組的改造，主要有以下幾種：
脫硫除塵一體化+脫硝催化劑加層+高頻電源。單機投資5000萬-1億，同時運行維護成本低，停機工期最短可以控制在40天以內，屬于近兩年的新型技術，運行可靠性有待檢驗;
脫硫除塵一體化+脫硝催化劑加層+高頻電源改造+MGGH。性能穩(wěn)妥、投資和運維成本相對較低。單臺機投資大約1-1.5億，停機工期40天，同時能夠解決“白煙”和煙囪腐蝕問題;
脫硫除塵一體化+脫硝催化劑加層+高頻電源改造+濕電除塵。單臺機投資約1-1.3億，停機工期50天，終端除塵效果會更明顯，但是無法消除“白煙”和解決煙囪腐蝕問題;
單塔雙分區(qū)脫硫除塵技術+脫硝催化劑加層+高頻電源改造+MGGH。投資與路線與(1)接近，停機工期50天，該技術既能達到超低排放要求，還能夠消除“白煙”和解決煙囪腐蝕問題，但除塵效果相對較差。
技術路線的選擇
自2014年開始，國內燃煤電廠已陸續(xù)實施超低排放改造，從已完成改造的電廠來看，選用的超低排放改造技術主要仍以電袋除塵器、濕法脫硫技術、選擇性催化還原技術為主，隨著超低排放改造工作的全面推進，新型的超低排放技術將快速發(fā)展，結合現場使用實踐中積累的經驗對超低排放改造技術不斷完善和優(yōu)化，超低排放技術將會越來越成熟，同時改造成本也會逐漸降低。
以“十一五”末投產的某電廠為例，該電廠單機容量為600MW，鍋爐為前后墻對沖燃燒方式，采用低氮燃燒技術，同步建設脫硫設施，按照環(huán)評批復該電廠煙氣中主要污染物排放執(zhí)行《火電廠大氣污染物排放標準》(GB13223—2003)第3時段限值(即在基準氧含量6%條件下，煙塵、二氧化硫、氮氧化物排放濃度分別不高于50、400、450mg/m3)。2011年7月《火電廠大氣污染物排放標準》(GB13223—2011)頒布后，該電廠在2012年至2014年期間投資約1.6億元增設了煙氣脫硝系統(tǒng)，對電除塵實施了“高頻電源+低低溫省煤器”改造(該機組脫硫設計富余量相對較大未做改造)，通過達標改造后該電廠煙氣中三項主要污染物煙塵、二氧化硫、氮氧化物2015年的平均排放濃度分別為18、65、60mg/m3。
超低排放改造工作啟動后，該電廠選派技術人員對改造技術路線進行了詳細考察，結合現場設備系統(tǒng)情況，改擴建空間小等實際情況，并依據目前該機組三項污染物的排放濃度進行綜合分析得出，在降低氮氧化物方面只需增加備用層催化劑即可滿足排放要求，重點對降低煙塵、二氧化硫的改造技術路線要結合實際進行選擇，通過對以上改造技術路線的比較，“脫硫除塵一體化+脫硝催化劑加備用層+吸收塔擴容”具有改造資金投資少、停機施工期短、占地小等優(yōu)點，被該電廠確定為本次改造的技術路線。根據測算單臺機組完成改造投資約0.6億元，完成改造后煙氣中三項主要污染物煙塵、二氧化硫、氮氧化物排放濃度分別可達6、25、35mg/m3以下，可滿足超低排放的要求。
改造產生的效益
燃煤電廠進行超低排放改造，對電廠本身產生不了經濟效益，但是，改造產生的環(huán)境效益非常明顯，對改善區(qū)域環(huán)境空氣質量意義重大。
經濟效益
以上述電廠為例，1臺600MW機組實施超低排放改造需投入資金約0.6億元。按照對典型的燃煤電廠項目進行測算(按20年運行周期)，進行超低排放改造后，典型的600MW等級機組運營成本增加約1.08分/kWh，因此，進行超低排放改造不僅要投入大量的資金，而且增加了電廠的運營成本，對電廠產生的經濟效益是負值。
環(huán)境效益
根據有關資料統(tǒng)計，按照2014年全國燃煤電廠燃煤量、煤質為基準，以單機容量600MW的機組參數為參照，經初步測算，與達標排放限值相比，達到超低排放情況下，全國燃煤電廠每年煙塵、SO2、NOX三項污染物排放量可以再削減132萬噸左右，其中煙塵量可下降10萬噸左右。以某電廠單機容量為600MW為例，該電廠目前機組運行期間污染物排放情況(以環(huán)保部門最近一次的監(jiān)督性監(jiān)測數據為例)如表1所示。
將該電廠監(jiān)督性監(jiān)測數據與正在編制的《可研報告》中預測的數據進行比較，三項主要污染物煙塵、二氧化硫、氮氧化物的排放濃度、減排量見表2。
由此看出，該電廠完成超低排放改造后，一臺600MW機組按設計利用小時計每年可減排三項污染物1088.7噸，污染物排放量下降約55%;按照當地2015燃煤發(fā)電機組實際平均利用小時3502小時計，實際每年減排三項污染物693.2噸，減排效果非常顯著，有效改善區(qū)域的環(huán)境空氣質量，尤其煙塵的減排比例高達68.4%，對降低區(qū)域空氣中的PM2.5貢獻重大，將產生良好的環(huán)境效益。
“十三五”是我國環(huán)保工作的關鍵時期，環(huán)保工作將面臨很大的挑戰(zhàn)。超低排放改造加大了電廠的運營成本，影響了電廠效益，但是，做為排污主體責任的企業(yè)有義務、有責任對排放的污染物進行治理，我們要不計成本打造綠色環(huán)保企業(yè)，為使天更藍、水更綠的生態(tài)文明建設貢獻力量。
