1000MW超超臨界機組超低排放改造工程分析

北極星環(huán)保網(wǎng)訊:目前國內(nèi)眾多燃煤火力發(fā)電廠已經(jīng)或正在進行多種污染物超低排放工程改造,進一步降低SO2、NOx和煙塵等污染物排放以減輕對嚴重霧霾天氣的影響。在分析某電廠1000MW超超臨界機組SCR煙氣脫硝、濕法煙氣脫硫以及靜電除塵器運行現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上,提出并實施了采用“SCR脫硝增容+低低溫靜電除塵器+高頻電源靜電除塵器改造+脫硫吸收塔提效與協(xié)同除塵”的超低排放技術(shù)改造方案。

對該機組超低排放改造前后煙氣脫硫、脫硝、除塵系統(tǒng)進行了性能試驗,結(jié)果表明煙囪入口煙塵、SO2、NOx質(zhì)量濃度分別為4.0、21.5和38.2mg/m3,達到了煙塵、SO2、NOx的排放濃度分別控制在5、35、50mg/m3以內(nèi)的超低排放要求。改造后,在現(xiàn)有煙氣脫硫、脫硝、靜電除塵裝置的基礎(chǔ)上每年可減少煙塵排放量543t、SO2排放量2633t、NOx排放量634t,改善了重點區(qū)域空氣質(zhì)量。

煤炭是我國的主要一次能源,煤燃燒過程中產(chǎn)生的SO2、NOx和煙塵是我國大氣的主要污染物。近年來我國頻繁發(fā)生了大面積的嚴重霧霾天氣,給工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人民的身體健康帶來嚴重的影響,燃煤污染物控制形勢日趨嚴峻。為此,2011年我國頒布了嚴格的《火電廠大氣污染物排放標準》(GB13223—2011),將燃煤火力發(fā)電廠煙塵、SO2、NOx等污染物排放濃度限值分別降至30、100、100mg/m3,重點地區(qū)降至20、50、100mg/m3。

2014年《煤電節(jié)能減排升級與改造行動計劃(2014—2020年)》對燃煤煙氣中煙塵、SO2、NOx的排放濃度提出了要求新建燃煤機組大氣污染物排放基本達到燃氣輪機機組排放限值,即在基準氧含量6%的條件下,煙塵、SO2、NOx的排放濃度分別不高于10、35、50mg/m3。

目前國內(nèi)外對燃煤電廠煙氣多種污染物超低排放與協(xié)同脫除開展了大量的研究與工程應(yīng)用,歐美日等發(fā)達國家部分電廠已率先實現(xiàn)了燃煤煙氣主要污染物排放濃度達到超低排放的要求。

日本碧南電廠1000MW機組采用低NOx燃燒器和空氣分級燃燒技術(shù)、SCR煙氣脫硝、低低溫靜電除塵器、濕法煙氣脫硫和濕式靜電除塵器實現(xiàn)了煙塵、SO2、NOx排放濃度分別為3、30和25mg/m3。

2014年5月浙江能源集團嘉興電廠1000MW機組率先實施超低排放改造并投入運行,測試結(jié)果表明主要污染物煙塵、SO2、NOx排放濃度分別達到了2.12、17.47和38.94mg/m3。目前我國各發(fā)電集團相繼實施了燃煤發(fā)電機組的超低排放技術(shù)改造,并制定了明確時間表,開啟了我國燃煤火力發(fā)電機組超低排放改造的新局面。

本文針對國內(nèi)某1000MW燃燒發(fā)電機組主要污染物的排放現(xiàn)狀,分析了燃煤機組主要污染物超低排放的技術(shù)路線,實施了切實可行的超低排放技術(shù)改造工程,進行了超低排放改造前后煙氣脫硫、脫硝和除塵性能測試,煙氣主要污染物煙塵、SO2、NOx排放濃度分別低于5、35、50mg/m3,有效改善了重點區(qū)域空氣質(zhì)量。

1、1000MW燃煤機組污染物排放現(xiàn)狀

某電廠2臺1000MW機組鍋爐為東方鍋爐廠制造的超超臨界一次中間再熱直流鍋爐,為超超臨界參數(shù)變壓直流爐、對沖燃燒方式、固態(tài)排渣、單爐膛、一次再熱、全懸吊п型結(jié)構(gòu)。采用東方鍋爐廠引進技術(shù)生產(chǎn)的旋流燃燒器前后墻對沖燃燒,燃用晉南、晉東南地區(qū)貧煤、煙煤的混合煤種。燃燒系統(tǒng)采用空氣分級燃燒和濃淡燃燒等技術(shù),可有效降低NOx排放量和降低鍋爐最低穩(wěn)燃負荷。

煙氣脫硫裝置為一爐一塔配置的噴淋塔,采用石灰石-石膏濕法煙氣脫硫工藝,吸收塔配置4層噴淋層和4臺漿液循環(huán)泵。在燃用收到基含硫量為1.8%的設(shè)計煤種時(對應(yīng)的脫硫塔入口SO2質(zhì)量濃度為3900mg/m3)設(shè)計脫硫效率不小于95%,脫硫塔出口SO2排放濃度在195mg/m3左右。

選擇性催化還原煙氣脫硝(SCR)裝置催化劑層數(shù)按“2+1”模式布置,初裝2層預(yù)留1層。目前投運2層催化劑,SCR脫硝裝置可有效地控制NOx排放濃度在80mg/m3。鍋爐尾部配備2臺3室4電場的干式靜電除塵器,對原有除塵器進行了高頻電源改造后,除塵器出口煙塵質(zhì)量濃度可達到39.8mg/m3。

從以上數(shù)據(jù)可以看出,雖然該機組依據(jù)2011年的排放標準進行了增容提效改造,但現(xiàn)有的煙氣脫硫、脫硝、除塵裝置不能滿足超低排放NOx、SO2、煙塵排放分別低于50、35、5mg/m3。因此,該機組于2016年底實施了超低排放技術(shù)改造。

2、1000MW燃煤機組超低排放改造工程

環(huán)保島超低排放技術(shù)是對目前燃煤電站的污染物控制技術(shù)的整合,在實現(xiàn)超低排放目標的同時有機協(xié)調(diào)各部分污染物減排裝置,以達到NOx、SO2和煙塵等污染物的協(xié)同脫除。其中低低溫靜電除塵器和濕式靜電除塵器以其高效的除塵性能及污染物聯(lián)合脫除性能,逐漸成為多種污染物協(xié)同脫除技術(shù)的核心。

2.1、煙氣脫硫系統(tǒng)改造

該電廠2臺1000MW機組脫硫裝置自2012年投運以來,凈煙氣SO2濃度滿足小于200mg/m3排放限值環(huán)保要求,但無法滿足《火電廠大氣污染物排放標準》中關(guān)于重點地區(qū)不超過50mg/m3的SO2排放限值,更無法滿足超低排放SO2濃度不超過35mg/m3的要求。

為了滿足新的超低排放要求,需要對1000MW燃煤機組脫硫裝置進行增容提效改造。根據(jù)電廠近年來實際燃用煤種硫含量,結(jié)合當前石灰石-石膏濕法單塔脫硫裝置提效改造的技術(shù)水平及改造后要達到的出口SO2質(zhì)量濃度不超過35mg/m3的控制目標,本次脫硫提效改造設(shè)計煤種收到基含硫量(Sar)按1.5%考慮,即原煙氣中SO2濃度按3350mg/m3(標態(tài),干基,6%O2,下同)考慮,要求脫硫系統(tǒng)效率≥99%。

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