火電廠環(huán)保設(shè)施節(jié)能改造方案探索

楊青山

(佛山市順德五沙熱電有限公司，廣東 順德　528000)

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火電廠環(huán)保設(shè)施節(jié)能改造方案探索

楊青山

(佛山市順德五沙熱電有限公司，廣東 順德528000)

摘要：隨著火電廠環(huán)保排放要求的不斷提高，火電廠環(huán)保設(shè)施在性能和數(shù)量上都不斷提高。在全國(guó)完成“超潔凈排放”改造后，火電廠環(huán)保改造工作預(yù)計(jì)將告一段落，然而此項(xiàng)改造也將增加電廠的能耗，為在現(xiàn)有環(huán)保設(shè)施運(yùn)行基礎(chǔ)上進(jìn)一步降低能耗，實(shí)現(xiàn)節(jié)能與減排并行，提出了環(huán)保設(shè)施綜合利用的節(jié)能改造方案。在機(jī)組低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)利用此改造方案，既即能夠高效利用環(huán)保設(shè)施，又能夠大幅降低廠用電率。

關(guān)鍵詞：火電廠；環(huán)保設(shè)施；節(jié)能改造；超潔凈排放；能耗

0引言

近年來(lái)，國(guó)家對(duì)火電廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)不斷收緊，GB13223—2011《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》從2014 年7 月1 日開(kāi)始全面執(zhí)行，重點(diǎn)地區(qū)燃煤電廠氮氧化物、二氧化硫和煙塵排放限值分別降低至100，50，20mg/m3[1]；2014年9月,國(guó)家發(fā)展與改革委員會(huì)、環(huán)境保護(hù)部和國(guó)家能源局聯(lián)合頒發(fā)了發(fā)改能源〔2014〕2093號(hào)《煤電節(jié)能減排升級(jí)與改造行動(dòng)計(jì)劃(2014—2020年)》，該文件進(jìn)一步要求燃煤電廠氮氧化物、二氧化硫和煙塵排放限值參照燃?xì)廨啓C(jī)排放標(biāo)準(zhǔn)(亦稱(chēng)“超潔凈排放”標(biāo)準(zhǔn))執(zhí)行，分別為50，35，10mg/m3[2]，而事實(shí)上，很多電廠目前已經(jīng)完成此項(xiàng)環(huán)保排放改造工程，且部分地方上述煙塵排放限值僅為5mg/m3，標(biāo)志著環(huán)保排放邁向新臺(tái)階的同時(shí)，減排改造也將告一段落。

伴隨著環(huán)保設(shè)施的大量投運(yùn)，火電廠的廠用電率大幅攀升[3]。另外，隨著用電供過(guò)于求矛盾的不斷展現(xiàn)，很多電廠出現(xiàn)了發(fā)電利用小時(shí)數(shù)遠(yuǎn)低于設(shè)計(jì)值的情況，平均負(fù)荷低于60% 鍋爐最大連續(xù)蒸發(fā)量(BMCR)的時(shí)間占總運(yùn)行時(shí)間的一半以上，巨額投資新增或增容改造后的環(huán)保減排設(shè)施不僅使廠用電率占比隨之增大，變相增加煤耗，而且在機(jī)組長(zhǎng)期低負(fù)荷運(yùn)行下也不能充分發(fā)揮其應(yīng)有的污染物脫除能力，造成資源浪費(fèi)，因此，有必要對(duì)現(xiàn)有減排設(shè)施進(jìn)行節(jié)能挖潛，降低環(huán)保減排設(shè)施能耗。本文在上述火電廠普遍存在的實(shí)際問(wèn)題基礎(chǔ)上，大膽提出對(duì)燃煤電廠機(jī)組間煙道進(jìn)行改造，在機(jī)組長(zhǎng)時(shí)間低負(fù)荷運(yùn)行情況下，大幅提高電廠脫硫系統(tǒng)(含后續(xù)其他設(shè)備)的節(jié)能效果，并充分利用這些設(shè)備的減排能力，且在多臺(tái)機(jī)組單機(jī)運(yùn)行或多臺(tái)機(jī)組運(yùn)行中某臺(tái)機(jī)組環(huán)保設(shè)施故障時(shí)，避免故障機(jī)組被迫停運(yùn)，提高機(jī)組運(yùn)行安全性。

1常規(guī)鍋爐及環(huán)保設(shè)施布置和運(yùn)行情況

常規(guī)鍋爐煙氣自爐膛出口依次經(jīng)過(guò)后續(xù)省煤器、脫硝裝置(SCR)、空氣預(yù)熱器(以下簡(jiǎn)稱(chēng)空預(yù)器)、靜電除塵器(ESP)、引風(fēng)機(jī)、石灰石-石膏濕法煙氣脫硫(FGD)裝置等，最后進(jìn)入煙囪排放，如圖1所示。實(shí)現(xiàn)“超潔凈排放”改造的機(jī)組，在FGD裝置后普遍還設(shè)有濕式電除塵器(WESP)[4-6]；帶有凈煙氣排放加熱裝置的機(jī)組，在FGD裝置前和煙囪前還裝有煙氣換熱器(GGH)。

圖1　常規(guī)鍋爐及環(huán)保設(shè)施布置

當(dāng)機(jī)組低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)(低于60%BMCR)，目前電廠能夠采取的環(huán)保設(shè)施節(jié)能運(yùn)行模式為減少脫硫系統(tǒng)漿液循環(huán)泵投運(yùn)臺(tái)數(shù)，但考慮到機(jī)組和脫硫系統(tǒng)的安全運(yùn)行要求，以及環(huán)保排放要求，在任何負(fù)荷下均需至少投運(yùn)2臺(tái)漿液循環(huán)泵，而GGH和WESP的投運(yùn)模式與負(fù)荷變化沒(méi)有關(guān)聯(lián)性，故運(yùn)行方式基本維持不變。因此，機(jī)組低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，在GGH和WESP電耗不變、FGD電耗僅小幅減少的情況下，整個(gè)環(huán)保減排設(shè)施所占廠用電率大幅增加，而且從設(shè)計(jì)處理能力方面考慮，對(duì)于這3個(gè)裝置的實(shí)際運(yùn)行能力也是極大的浪費(fèi)，變相增加了電廠煤耗。

2改造后環(huán)保設(shè)施布置和節(jié)能運(yùn)行方式

由于每個(gè)電廠的機(jī)組數(shù)量均在2臺(tái)或以上，機(jī)組布置也呈對(duì)稱(chēng)分布模式，各環(huán)保設(shè)施設(shè)計(jì)性能參數(shù)也有足夠余量，能夠滿足110%以上實(shí)際運(yùn)行煙氣量的處理能力，故在單套煙氣處理設(shè)施處理能力范圍內(nèi)，可采取如圖2所示的方式，通過(guò)將2臺(tái)或以上數(shù)量臨近機(jī)組引風(fēng)機(jī)后的煙道相互連通，實(shí)現(xiàn)不同機(jī)組間的煙氣互通。當(dāng)2臺(tái)機(jī)組均低負(fù)荷運(yùn)行(或1臺(tái)機(jī)組啟停機(jī)過(guò)程)時(shí)，打開(kāi)2臺(tái)機(jī)組間的連通門(mén)擋板，關(guān)閉#1擋板門(mén)或#2擋板門(mén)，使2臺(tái)機(jī)組引風(fēng)機(jī)后的煙氣并入同一套FGD裝置及其他后續(xù)裝置內(nèi)，從而實(shí)現(xiàn)同一套減排設(shè)施處理2臺(tái)機(jī)組的煙氣量，既可使投運(yùn)設(shè)施在設(shè)計(jì)條件下滿負(fù)荷運(yùn)行，又能使停運(yùn)閑置的另一套減排設(shè)施降低能耗[7]。

圖2　改造后鍋爐及環(huán)保設(shè)施布置

3改造后環(huán)保設(shè)施節(jié)能及優(yōu)化效果分析

(1)低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，僅需投運(yùn)1臺(tái)機(jī)組引風(fēng)機(jī)后的環(huán)保減排設(shè)施(包括GGH)，另外一臺(tái)機(jī)組的相應(yīng)設(shè)施可完全停運(yùn)備用。按照2臺(tái)300MW燃煤機(jī)組每臺(tái)FGD滿負(fù)荷時(shí)運(yùn)行3臺(tái)漿液循環(huán)泵計(jì)算，低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，不考慮輔助設(shè)備能耗及各系統(tǒng)水耗，F(xiàn)GD本體每小時(shí)至少可節(jié)約用電450kW·h，GGH本體每小時(shí)可節(jié)約用電約50kW·h，WESP本體每小時(shí)至少可節(jié)約用電100kW·h，大幅降低了廠用電率。按每月30d、每天12h、上網(wǎng)電價(jià)0.47 元/(kW·h)計(jì)，每月可節(jié)約10萬(wàn)元以上。

(2)低負(fù)荷下，2臺(tái)機(jī)組運(yùn)行的煙氣量合并后，在能夠滿足單套環(huán)保設(shè)施的運(yùn)行條件時(shí)，環(huán)保減排設(shè)施既能達(dá)標(biāo)運(yùn)行，又能充分發(fā)揮其設(shè)計(jì)減排能力，可以大大提高環(huán)保減排設(shè)施的實(shí)際利用率。

(3)從安全運(yùn)行方面看，當(dāng)某臺(tái)機(jī)組引風(fēng)機(jī)后的環(huán)保減排設(shè)施故障不能正常運(yùn)行或需進(jìn)行某項(xiàng)重要維修等情況時(shí)(特別是廠內(nèi)單機(jī)運(yùn)行時(shí))，可采用上述低負(fù)荷合并2臺(tái)機(jī)組煙氣運(yùn)行的方式，實(shí)現(xiàn)此環(huán)保減排設(shè)施隔離停運(yùn)，避免在目前嚴(yán)格的環(huán)保政策下出現(xiàn)超標(biāo)排放而使整臺(tái)機(jī)組停運(yùn)的問(wèn)題，提高機(jī)組運(yùn)行的安全、可靠性。

(4)從水耗及廢水產(chǎn)生量方面看，低負(fù)荷下2臺(tái)機(jī)組煙氣合并由同一套環(huán)保減排設(shè)施處理后，停運(yùn)備用的FGD及WESP所需要的補(bǔ)給水、沖洗水、密封水、冷卻水等無(wú)需使用，大幅降低了電廠水耗，相應(yīng)地也大幅降低了廢水產(chǎn)生量。

(5)采用上述連通2臺(tái)機(jī)組煙氣系統(tǒng)的改造方式，在某臺(tái)機(jī)組啟、停機(jī)過(guò)程中，受此期間該機(jī)組煙氣含氧量高及部分環(huán)保減排設(shè)施不能正常投運(yùn)而引起污染物存在超標(biāo)排放現(xiàn)象時(shí)，將2臺(tái)機(jī)組煙氣合并由同一套環(huán)保減排設(shè)施處理后，完全能夠解決該機(jī)組的超標(biāo)排放問(wèn)題。

4結(jié)論與展望

(1)在火電企業(yè)全面實(shí)現(xiàn)“超潔凈排放”的背景下，特別是在電力供過(guò)于求的市場(chǎng)影響下，進(jìn)一步探索現(xiàn)有設(shè)備節(jié)能優(yōu)化運(yùn)行已經(jīng)成為電力行業(yè)共同關(guān)注的話題，而為提高現(xiàn)有設(shè)備的實(shí)際使用效率，采取單機(jī)組或多機(jī)組設(shè)備取長(zhǎng)補(bǔ)短相互關(guān)聯(lián)使用，必將成為今后開(kāi)發(fā)的新課題。

(2)本文將2臺(tái)機(jī)組煙氣在低負(fù)荷下實(shí)現(xiàn)合二為一集中處理，既能達(dá)到節(jié)能降耗的目的，又能提高機(jī)組運(yùn)行的安全性。

(3)將2臺(tái)機(jī)組煙氣在低負(fù)荷下合二為一集中處理，完全適合“兩爐一塔”向“一爐一塔”改造后的機(jī)組，同時(shí)，也適合環(huán)保設(shè)施近距離布置的機(jī)組改造，而對(duì)于新建機(jī)組，則完全可以參照該方式進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。

(4)隨著環(huán)保部門(mén)與節(jié)能評(píng)價(jià)部門(mén)對(duì)火電廠各項(xiàng)設(shè)施的深入了解，環(huán)保排放監(jiān)測(cè)逐步統(tǒng)一過(guò)渡到最終排放口的監(jiān)測(cè)將是環(huán)保政策發(fā)展的必然趨勢(shì)，同時(shí)也是在環(huán)保達(dá)標(biāo)運(yùn)行排放的前提下，提高火電廠環(huán)保設(shè)備靈活、優(yōu)化運(yùn)行能力，以實(shí)現(xiàn)節(jié)能目標(biāo)的需要。只有在環(huán)保下鼓勵(lì)節(jié)能，節(jié)能下發(fā)展環(huán)保，才能真正實(shí)現(xiàn)節(jié)能與環(huán)保并行。

參考文獻(xiàn)：

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(本文責(zé)編：白銀雷)

收稿日期:2016-03-22；修回日期:2016-05-02

中圖分類(lèi)號(hào)：X701

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B

文章編號(hào)：1674-1951(2016)05-0068-02

作者簡(jiǎn)介：

楊青山(1983—)，男，黑龍江佳木斯人，工程師，工學(xué)碩士，從事火電廠節(jié)能減排方面的工作(E-mail:yangqingshan123@163.com)。