山東尋求燃煤鍋爐節(jié)能優(yōu)化及超低排放技術(shù)方案
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●轉(zhuǎn)變?nèi)济哄仩t污染治理思路，由末端治理轉(zhuǎn)變?yōu)槿^程控制，由單純的污染減排轉(zhuǎn)變?yōu)楣?jié)能、提效與減排的多贏
●實施鍋爐燃燒過程優(yōu)化，改變鍋爐的運(yùn)行參數(shù)，在滿足限定條件的同時，可以實現(xiàn)污染物減排和鍋爐性能改善，是硬件改造的有成本效益的替代方案，能夠發(fā)揮設(shè)備的最大效能，達(dá)到污染物排放標(biāo)準(zhǔn)所需費用最低
山東省環(huán)境科學(xué)學(xué)會日前聯(lián)合美國里海大學(xué)等單位共同主辦了燃煤鍋爐節(jié)能優(yōu)化及超低排放技術(shù)講座，專門邀請國內(nèi)外專家，重點講解燃煤蒸汽循環(huán)發(fā)電裝置和耗熱率技術(shù)發(fā)展。
100多名企業(yè)代表和山東省17市環(huán)保局的相關(guān)負(fù)責(zé)人齊聚一堂，聆聽專家講授，尋求答疑解惑。
山東省環(huán)保廳副廳長謝鋒告訴記者：“通過舉辦此次技術(shù)講座，了解并引進(jìn)國外先進(jìn)的燃煤鍋爐燃燒及污染排放控制技術(shù)，轉(zhuǎn)變?nèi)济哄仩t污染治理思路，由末端治理轉(zhuǎn)變?yōu)槿^程控制，由單純的污染減排轉(zhuǎn)變?yōu)楣?jié)能、提效與減排的多贏，以提高全省燃煤鍋爐燃燒及污染排放控制技術(shù)水平。”
燃煤鍋爐燃燒系統(tǒng)必須全面優(yōu)化
實施煤改氣、提高排放標(biāo)準(zhǔn)等措施，但清潔能源供應(yīng)量不能滿足需求、污染治理設(shè)施投資運(yùn)行費用高
據(jù)介紹，作為耗煤大省，山東省每年燃燒煤炭約4億噸，燃煤引起的煤煙型污染是全省大氣污染的主要類型，煙塵排放量的80％，二氧化硫排放量的90％來自燃煤。而鍋爐是燃煤大戶，年用煤量占煤炭總消費的70％左右，因此，控制鍋爐污染物排放是改善大氣環(huán)境質(zhì)量的一個重要方面。
謝鋒向記者介紹，針對鍋爐大氣污染，國家及山東省出臺了一系列政策措施，如實施煤改氣、提高以燃煤電廠為重點的工業(yè)點源排放標(biāo)準(zhǔn)等措施，但這些措施往往存在清潔能源供應(yīng)量不能滿足需求、污染治理設(shè)施投資運(yùn)行費用較高等影響因素。
來自大唐濱州發(fā)電有限公司的一名企業(yè)人員坦言，《山東省區(qū)域性大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》及火電、鋼鐵等5項地方大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)正式實施了，規(guī)劃利用8年時間分4個時段，逐步實現(xiàn)由行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)向區(qū)域性大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)過渡，這要求企業(yè)必須持續(xù)提升污染治理水平，既有壓力也有動力。
當(dāng)前的現(xiàn)實需要對鍋爐燃燒系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，提高鍋爐的清潔生產(chǎn)水平，同時還能降低煤耗節(jié)約運(yùn)行費用，實現(xiàn)企業(yè)環(huán)境效益與經(jīng)濟(jì)效益的雙贏。
對于燃煤企業(yè)而言，目前燃煤鍋爐節(jié)能優(yōu)化及超低排放技術(shù)研究進(jìn)展如何？技術(shù)是否實用？從哪里尋得最適合的技術(shù)？對于燃煤企業(yè)來說，是他們面臨的一大難題。
針對以上問題，山東省環(huán)境科學(xué)學(xué)會聯(lián)合美國里海大學(xué)等單位決定共同主辦燃煤鍋爐節(jié)能優(yōu)化及超低排放技術(shù)講座。
山東環(huán)境科學(xué)學(xué)會秘書長丁衛(wèi)建對記者說：“技術(shù)講座模仿在美國非常成功的短期課程，由講師為發(fā)電廠的工程師、公用事業(yè)公司的經(jīng)理與高管，以及燃煤鍋爐提供服務(wù)設(shè)備公司的工程師授課，以此推廣先進(jìn)的污染治理技術(shù)和理念。”
哪些因素影響機(jī)組性能？
機(jī)組性能同飛灰未燃盡碳的關(guān)系很大，鍋爐漏風(fēng)也是影響機(jī)組性能的因素之一，采用低氮燃燒器，可以改變空氣和燃料的混合方式
在技術(shù)講座上，美國里海大學(xué)能源研究中心主任艾德華·利維博士、首席研究科學(xué)家卡洛斯·羅梅羅博士分別從熱耗原因、影響機(jī)組性能的因素、鍋爐燃燒過程優(yōu)化、粉塵排放控制等方面進(jìn)行了講授。
艾德華·利維認(rèn)為，電廠機(jī)組性能與很多因素有關(guān)。其中，機(jī)組性能同飛灰未燃盡碳的關(guān)系很大，當(dāng)飛灰未燃盡碳含量升高時，機(jī)組熱耗以及優(yōu)化的省煤器出口氧量增大，而飛灰未燃盡碳含量與煤的反應(yīng)性、煤粉細(xì)度、燃燒器維護(hù)狀態(tài)、燃燒器風(fēng)門設(shè)定等參數(shù)有關(guān)。煤水分會隨著天氣的變化而變化，水分增加將導(dǎo)致機(jī)組熱耗和廠用電增加，總發(fā)電量降低。
鍋爐漏風(fēng)也影響機(jī)組性能的因素之一，對于平衡通風(fēng)鍋爐，冷空氣從爐膛和對流受熱面爐墻開口以及打開的觀火口等處漏入鍋爐。部分鍋爐漏風(fēng)進(jìn)入溫度較低的對流受熱面區(qū)域，這個區(qū)域的溫度不足以支持燃料和空氣之間的化學(xué)反應(yīng)。隨著鍋爐漏風(fēng)的增加，機(jī)組性能將會降低。
專家表示，為實現(xiàn)優(yōu)化機(jī)組性能，有必要定期檢查鍋爐漏風(fēng)量。此外，空氣預(yù)熱器密封漏風(fēng)將導(dǎo)致送風(fēng)機(jī)和引風(fēng)機(jī)電耗、煙氣流量和蒸汽抽汽加熱器的抽汽量增大，漏風(fēng)增加會引起機(jī)組熱耗的惡化以及優(yōu)化氧量的略微降低。
針對氮氧化物的控制，卡洛斯·羅梅羅說，采用低氮燃燒器，可以改變空氣和燃料的混合方式，以降低混合速率、降低NOx在重要生成區(qū)域中的氧氣供給、減少在火焰高溫區(qū)燃燒的燃料量。同常規(guī)燃燒器相比，低氮燃燒器可降低30%~60%的NOx排放。具有更好的湍流混合和加大分級的先進(jìn)火上風(fēng)系統(tǒng)，可以增加NOx移除率。
卡洛斯·羅梅羅還對SNCR技術(shù)和SCR技術(shù)進(jìn)行了簡單比較，他指出，SNCR技術(shù)占地面積小，改造容易，在負(fù)荷范圍內(nèi)的控制程度高，滿足要求的費用低。典型的反應(yīng)物包括氨水和尿素，NOx減排率在30%~75%，影響SNCR性能的因素包括溫度急劇降低、不完全混合、煙氣成分、氨逃逸等。
SCR技術(shù)在400華氏度~1025華氏度溫度范圍內(nèi)有效，通常應(yīng)用的溫度范圍是650華氏度~750華氏度，屬于資本密集型技術(shù)，投資高，也是一種非常有效的NOx控制技術(shù)，脫硝效率在70%~90%或者更高。
卡洛斯·羅梅羅提出，實施鍋爐燃燒過程優(yōu)化，改變鍋爐（或其他設(shè)備如SCR）的運(yùn)行參數(shù)，在滿足限定條件的同時，可以實現(xiàn)污染物減排和鍋爐性能改善，是硬件改造的有成本效益的替代方案，能夠發(fā)揮現(xiàn)有設(shè)備或新的污染物控制設(shè)備的最大效能，達(dá)到污染物排放標(biāo)準(zhǔn)所需費用最低。
基于15年的電廠機(jī)組性能和鍋爐燃燒優(yōu)化經(jīng)驗，里海大學(xué)能源研究中心開發(fā)出了用于燃燒優(yōu)化的技術(shù)，已經(jīng)在美國、加拿大、墨西哥、中國和歐盟的30多臺機(jī)組上得到應(yīng)用。實施優(yōu)化后，達(dá)到目標(biāo)NOx排放值，同時對機(jī)組的影響最小，可以實現(xiàn)脫氮5%~35%，脫汞30%~70%，熱耗改善50Btu/kWh~120Btu/kWh。
國內(nèi)企業(yè)探索綜合排放技術(shù)組合
濕式靜電除塵技術(shù)應(yīng)用于火電機(jī)組，實現(xiàn)了對脫硫濕煙氣細(xì)顆粒物、氣溶膠、酸性霧滴等多種污染物深度凈化治理
記者了解到，山東省內(nèi)很多環(huán)保企業(yè)一直關(guān)注從事燃煤污染物超低排放技術(shù)的研發(fā)，并已應(yīng)用到工程項目上，取得了顯著的實效。
作為環(huán)境保護(hù)部首批環(huán)保服務(wù)試點企業(yè)，山東國舜建設(shè)集團(tuán)有限公司積極探索超低排放工藝，開展了濕式電除塵的研究、設(shè)計、制造、安裝、調(diào)試、運(yùn)營工作，擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的濕式電除塵核心技術(shù)，可以對燃煤電廠煙氣進(jìn)行深度凈化處理，達(dá)到燃機(jī)排放標(biāo)準(zhǔn)。
早在2011年，國舜集團(tuán)成功把濕式靜電除塵技術(shù)應(yīng)用于火電機(jī)組、燒結(jié)脫硫濕煙氣深度凈化處理工程中，實現(xiàn)了對脫硫濕煙氣細(xì)顆粒物、氣溶膠、酸性霧滴等多種污染物深度凈化治理，提高了工業(yè)尾氣的排放品質(zhì)。
據(jù)介紹，濕式靜電除塵裝置可與脫硫塔一體化或分體式設(shè)計，結(jié)構(gòu)緊湊，流程短，造價低，不增加占地面積。到目前為止，共有8套濕式靜電除塵項目投入運(yùn)行。
另外，正在施工和設(shè)計的濕式靜電除塵項目計20套，包括燒結(jié)機(jī)煙氣治理和火電鍋爐煙氣治理，處理煙氣量從50萬立方米到400萬立方米。
2014年3月21日，國舜集團(tuán)委托國家環(huán)境分析測試中心對已經(jīng)運(yùn)行的4套脫硫后濕式靜電除塵器進(jìn)行了檢測，二氧化硫排放濃度小于35mg/Nm3，煙塵排放濃度小于5mg/Nm3，實現(xiàn)了“燃煤尾氣”污染物排放“燃?xì)饣?rdquo;。
山東建筑大學(xué)教授鄭忠才告訴記者，濕式靜電除塵技術(shù)可實現(xiàn)微細(xì)顆粒物去除率60%~90%，將顆粒物排放濃度降至5mg/Nm3~20mg/Nm3以內(nèi)。
圍繞燃煤裝置的二氧化硫如何實現(xiàn)燃?xì)鈾C(jī)組的排放標(biāo)準(zhǔn)，國舜集團(tuán)研發(fā)了單塔增效脫硫工藝和雙塔雙循環(huán)脫硫工藝。對于新建和改造條件充裕的項目，采用單塔增效脫硫工藝，脫硫效率能夠提升至98.5%~99.5%。對于不能較長時間停產(chǎn)或場地不允許的機(jī)組，采用雙塔雙循環(huán)脫硫工藝，可以利用原有設(shè)備，減少資源浪費，實現(xiàn)穩(wěn)定高效脫硫。
其中，華能淄博白楊河電廠2×300MW發(fā)電機(jī)組建設(shè)雙塔脫硫增效及濕式靜電除塵深度凈化設(shè)備，污染物排放可達(dá)到顆粒物≦5mg/Nm3，SO2≦32mg/Nm3。
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