基于燃煤煙氣體積熱值比的污染物排放量計算方法

張金柱，陳啟召，吉金芳，梁新磊

(華電鄭州機(jī)械設(shè)計研究院有限公司 a.工程技術(shù)中心；b.質(zhì)控部，鄭州 450046)

基于燃煤煙氣體積熱值比的污染物排放量計算方法

張金柱a，陳啟召a，吉金芳b，梁新磊a

(華電鄭州機(jī)械設(shè)計研究院有限公司 a.工程技術(shù)中心；b.質(zhì)控部，鄭州 450046)

火電行業(yè)工作過程中經(jīng)常需要估算煙氣量和設(shè)備進(jìn)出口污染物排放量，但在缺少可靠燃煤資料的情況下很難估算。提出了基于燃煤煙氣體積熱值比的污染物排放量計算公式，通過與標(biāo)準(zhǔn)提供的公式及常規(guī)估算公式進(jìn)行對比，該計算方法方便、快速且計算結(jié)果誤差較小。

燃煤煙氣體積熱值比；煙塵；SO2；計算；誤差

0 引言

火電行業(yè)工作過程中需要經(jīng)常對排放到大氣中的污染物進(jìn)行監(jiān)測，以滿足國家要求的排放標(biāo)準(zhǔn)，主要監(jiān)測煙氣量、設(shè)備進(jìn)出口污染物(SO2，NOx，煙塵)質(zhì)量濃度等。目前常用手段有實測和理論計算。實測時針對實際工況(時間、煤質(zhì)、工況)，必須有相應(yīng)的測量裝置，理論計算則需要鍋爐各項參數(shù)、煤炭元素分析數(shù)據(jù)和工業(yè)分析數(shù)據(jù)。當(dāng)以上條件都不具備或某缺少個工業(yè)分析數(shù)據(jù)，需要估算對應(yīng)該煤質(zhì)數(shù)據(jù)的污染物排放量及需要的環(huán)保處理效率時，如果沒有相關(guān)的手冊，運行人員很難計算出來，通過“燃煤煙氣體積熱值比”則可以很方便地得到以上數(shù)據(jù)。

1 燃煤煙氣體積熱值比

燃煤煙氣體積熱值比VQ是指1 kJ收到基低位發(fā)熱量的燃煤燃燒所產(chǎn)生的煙氣量，計算公式如下

VQ=V0/Qnet,ar，

式中：V0為每kg燃煤煙氣體積，m3/kg；Qnet,ar為燃煤收到基低位發(fā)熱量，kJ/kg。

在相同的鍋爐系統(tǒng)中，該數(shù)值越高，表示燃用該煤質(zhì)產(chǎn)生的煙氣量越大。根據(jù)分析，燃煤煙氣體積熱值比(標(biāo)態(tài)、干基、6% O2，下同)在一個很小的范圍內(nèi)波動，可以取36.6×10-5m3/kJ。

2 污染物排放量計算方法

根據(jù)燃煤煙氣體積熱值比的概念，計算每小時燃煤產(chǎn)生煙氣的公式如下

Vy=36.6×10-5×Qnet,ar×Bj×103，

其中：Bj為計算燃煤耗量，t/h。

燃煤煙氣中SO2質(zhì)量濃度ρSO2的計算公式如下

ρSO2=Bj×103×2×0.9×w(St，ar)×10-2×106/Vy=

49.18×106×w(St，ar)/Qnet,ar，

式中：w(St，ar)為燃煤收到基全硫，%；0.9為燃煤中可燃硫占總硫的份額。

燃煤煙氣中煙塵質(zhì)量濃度ρs的計算公式如下

ρs=Bj×103×0.9×w(Aar)×10-2×106/Vy=

24.59×106×w(Aar)/Qnet,ar，

式中：w(Aar)為燃煤收到基灰分，%；0.9為飛灰份額。

3 煙氣中污染物排放量計算實例

以某2×660 MW機(jī)組項目為例，比較理論計算與通過燃煤煙氣體積熱值比數(shù)值計算的差別。該項目超低排放改造可研階段煤質(zhì)參數(shù)見表1。

表1 某2×660 MW機(jī)組超低排放改造設(shè)計煤質(zhì)參數(shù)

該項目鍋爐為哈爾濱鍋爐廠有限責(zé)任公司生產(chǎn)的HG-1970/25.4-PM18型超臨界變壓運行直流煤粉爐，鍋爐主要技術(shù)參數(shù)見表2(表中：BMCR工況為鍋爐最大出力工況；BRL工況為鍋爐額定工況)。

表2 鍋爐主要技術(shù)參數(shù)

表3 主要計算公式及結(jié)果

注：q4為機(jī)械未完全燃燒損失[1]；αfh為飛灰占灰分的份額[1]；Bg為實際耗煤量。

根據(jù)DL/T 5240—2010《火力發(fā)電廠燃燒系統(tǒng)設(shè)計計算技術(shù)規(guī)程》進(jìn)行燃燒計算，主要計算公式及結(jié)果見表3[2]。

采用煙氣體積熱值比估算方法計算得到的結(jié)果見表4。

根據(jù)以上對比分析可知，采用燃煤煙氣體積熱值比計算得到的數(shù)據(jù)與根據(jù)計算規(guī)程及燃煤完整元素分析結(jié)果進(jìn)行計算得到的數(shù)據(jù)誤差小于4%，完全可以滿足估算的精度要求。

4 根據(jù)節(jié)標(biāo)準(zhǔn)煤量計算污染物排放量實例

某660 MW機(jī)組實施了供熱改造，根據(jù)熱經(jīng)濟(jì)性計算，該項目實施后可節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤200 470.75 t/a。電廠已經(jīng)實施了超低排放技改，SO2，NOx，煙塵排放標(biāo)準(zhǔn)限值分別為35，50，5 mg/m3。本文選用標(biāo)準(zhǔn)煤收到基低位發(fā)熱量29 270 kJ/kg,計算節(jié)標(biāo)準(zhǔn)煤量情況下污染物SO2的減排量，通過兩種計算方法進(jìn)行對比。

表4 燃煤煙氣體積熱值比估算法計算結(jié)果

(1)采用常規(guī)煙氣量估算公式計算[3]。

11.096 (m3/kg) 。

可減少SO2的排放量=11.096×200 470.75×1 000×35×10-9=77.855(t/a)。

(2)采用燃煤煙氣體積熱值比計算。

V0=36.6×10-5×Qnet,ar=10.713 (m3/kg) 。

可減少SO2的排放量=10.713×200 470.75×1 000×35×10-9=75.168 (t/a)。

計算誤差為3.5%，由此可見，可以滿足污染物減排量估算精度要求。

5 結(jié)論

本文提出的燃煤煙氣體積熱值比的計算公式合理，用來估算煤質(zhì)的污染物排放量誤差較小，在工程項目缺少準(zhǔn)確可靠燃煤資料的情況下，可以用來估算燃煤產(chǎn)生的污染物質(zhì)量濃度及污染物減排量。

[1]丁立新.電廠鍋爐原理 [M].北京：中國電力出版社，2006：33-40.

[2]火力發(fā)電廠燃燒系統(tǒng)設(shè)計計算技術(shù)規(guī)程：DL/T 5240—2010[S].

[3]全國勘察設(shè)計注冊工程師公用設(shè)備專業(yè)管理委員會秘書處.注冊公用設(shè)備工程師動力專業(yè)職業(yè)資格考試教材[M].3版.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2013.

TK 16

A

1674-1951(2017)12-0050-03

2017-07-06；

2017-12-05

(本文責(zé)編：劉芳)

張金柱(1981—)，男，寧夏中衛(wèi)人，高級工程師，從事火力發(fā)電廠鍋爐專業(yè)設(shè)計研究(E-mail:6726386@qq.com)。