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。在全國完成“超潔凈排放”改造后，火電廠環(huán)保改造工作預(yù)計將告一段落，然而此項改造也將增加電廠的能耗，為在現(xiàn)有環(huán)保設(shè)施運行基礎(chǔ)上進一步降低能耗，實現(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。在機組低負荷運行時利用此改造方案，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，國家對火電廠污染物排放標(biāo)準不斷收緊，GB13223—2011《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準》從2014 年7 月1 日開始全面執(zhí)行，重點地區(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,國家發(fā)展與改革委員會、環(huán)境保護部和國家能源局聯(lián)合頒發(fā)了發(fā)改能源〔2014〕2093號《煤電節(jié)能減排升級與改造行動計劃(2014—2020年)》，該文件進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氣輪機排放標(biāo)準(亦稱“超潔凈排放”標(biāo)準)執(zhí)行，分別為50，35，10mg/m3[2]，而事實上，很多電廠目前已經(jīng)完成此項環(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)保排放邁向新臺階的同時，減排改造也將告一段落。

伴隨著環(huán)保設(shè)施的大量投運，火電廠的廠用電率大幅攀升[3]。另外，隨著用電供過于求矛盾的不斷展現(xiàn)，很多電廠出現(xiàn)了發(fā)電利用小時數(shù)遠低于設(shè)計值的情況，平均負荷低于60% 鍋爐最大連續(xù)蒸發(fā)量(BMCR)的時間占總運行時間的一半以上，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，而且在機組長期低負荷運行下也不能充分發(fā)揮其應(yīng)有的污染物脫除能力，造成資源浪費，因此，有必要對現(xiàn)有減排設(shè)施進行節(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際問題基礎(chǔ)上，大膽提出對燃煤電廠機組間煙道進行改造，在機組長時間低負荷運行情況下，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，且在多臺機組單機運行或多臺機組運行中某臺機組環(huán)保設(shè)施故障時，避免故障機組被迫停運，提高機組運行安全性。

1常規(guī)鍋爐及環(huán)保設(shè)施布置和運行情況

常規(guī)鍋爐煙氣自爐膛出口依次經(jīng)過后續(xù)省煤器、脫硝裝置(SCR)、空氣預(yù)熱器(以下簡稱空預(yù)器)、靜電除塵器(ESP)、引風(fēng)機、石灰石-石膏濕法煙氣脫硫(FGD)裝置等，最后進入煙囪排放，如圖1所示。實現(xiàn)“超潔凈排放”改造的機組，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)機組低負荷運行時(低于60%BMCR)，目前電廠能夠采取的環(huán)保設(shè)施節(jié)能運行模式為減少脫硫系統(tǒng)漿液循環(huán)泵投運臺數(shù)，但考慮到機組和脫硫系統(tǒng)的安全運行要求，以及環(huán)保排放要求，在任何負荷下均需至少投運2臺漿液循環(huán)泵，而GGH和WESP的投運模式與負荷變化沒有關(guān)聯(lián)性，故運行方式基本維持不變。因此，機組低負荷運行時，在GGH和WESP電耗不變、FGD電耗僅小幅減少的情況下，整個環(huán)保減排設(shè)施所占廠用電率大幅增加，而且從設(shè)計處理能力方面考慮，對于這3個裝置的實際運行能力也是極大的浪費，變相增加了電廠煤耗。

2改造后環(huán)保設(shè)施布置和節(jié)能運行方式

由于每個電廠的機組數(shù)量均在2臺或以上，機組布置也呈對稱分布模式，各環(huán)保設(shè)施設(shè)計性能參數(shù)也有足夠余量，能夠滿足110%以上實際運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，通過將2臺或以上數(shù)量臨近機組引風(fēng)機后的煙道相互連通，實現(xiàn)不同機組間的煙氣互通。當(dāng)2臺機組均低負荷運行(或1臺機組啟停機過程)時，打開2臺機組間的連通門擋板，關(guān)閉#1擋板門或#2擋板門，使2臺機組引風(fēng)機后的煙氣并入同一套FGD裝置及其他后續(xù)裝置內(nèi)，從而實現(xiàn)同一套減排設(shè)施處理2臺機組的煙氣量，既可使投運設(shè)施在設(shè)計條件下滿負荷運行，又能使停運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)低負荷運行時，僅需投運1臺機組引風(fēng)機后的環(huán)保減排設(shè)施(包括GGH)，另外一臺機組的相應(yīng)設(shè)施可完全停運備用。按照2臺300MW燃煤機組每臺FGD滿負荷時運行3臺漿液循環(huán)泵計算，低負荷運行時，不考慮輔助設(shè)備能耗及各系統(tǒng)水耗，F(xiàn)GD本體每小時至少可節(jié)約用電450kW·h，GGH本體每小時可節(jié)約用電約50kW·h，WESP本體每小時至少可節(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0.47 元/(kW·h)計，每月可節(jié)約10萬元以上。

(2)低負荷下，2臺機組運行的煙氣量合并后，在能夠滿足單套環(huán)保設(shè)施的運行條件時，環(huán)保減排設(shè)施既能達標(biāo)運行，又能充分發(fā)揮其設(shè)計減排能力，可以大大提高環(huán)保減排設(shè)施的實際利用率。

(3)從安全運行方面看，當(dāng)某臺機組引風(fēng)機后的環(huán)保減排設(shè)施故障不能正常運行或需進行某項重要維修等情況時(特別是廠內(nèi)單機運行時)，可采用上述低負荷合并2臺機組煙氣運行的方式，實現(xiàn)此環(huán)保減排設(shè)施隔離停運，避免在目前嚴格的環(huán)保政策下出現(xiàn)超標(biāo)排放而使整臺機組停運的問題，提高機組運行的安全、可靠性。

(4)從水耗及廢水產(chǎn)生量方面看，低負荷下2臺機組煙氣合并由同一套環(huán)保減排設(shè)施處理后，停運備用的FGD及WESP所需要的補給水、沖洗水、密封水、冷卻水等無需使用，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臺機組煙氣系統(tǒng)的改造方式，在某臺機組啟、停機過程中，受此期間該機組煙氣含氧量高及部分環(huán)保減排設(shè)施不能正常投運而引起污染物存在超標(biāo)排放現(xiàn)象時，將2臺機組煙氣合并由同一套環(huán)保減排設(shè)施處理后，完全能夠解決該機組的超標(biāo)排放問題。

4結(jié)論與展望

(1)在火電企業(yè)全面實現(xiàn)“超潔凈排放”的背景下，特別是在電力供過于求的市場影響下，進一步探索現(xiàn)有設(shè)備節(jié)能優(yōu)化運行已經(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)備的實際使用效率，采取單機組或多機組設(shè)備取長補短相互關(guān)聯(lián)使用，必將成為今后開發(fā)的新課題。

(2)本文將2臺機組煙氣在低負荷下實現(xiàn)合二為一集中處理，既能達到節(jié)能降耗的目的，又能提高機組運行的安全性。

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

(4)隨著環(huán)保部門與節(jié)能評價部門對火電廠各項設(shè)施的深入了解，環(huán)保排放監(jiān)測逐步統(tǒng)一過渡到最終排放口的監(jiān)測將是環(huán)保政策發(fā)展的必然趨勢，同時也是在環(huán)保達標(biāo)運行排放的前提下，提高火電廠環(huán)保設(shè)備靈活、優(yōu)化運行能力，以實現(xiàn)節(jié)能目標(biāo)的需要。只有在環(huán)保下鼓勵節(jié)能，節(jié)能下發(fā)展環(huán)保，才能真正實現(xiàn)節(jié)能與環(huán)保并行。

參考文獻：

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[2]帥偉,李立,崔志敏,等.基于實測的超低排放燃煤電廠主要大氣污染物排放特征與減排效益分析[J].中國電力,2015,48(11):131-137.

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[7]楊青山.一種用于提高電廠環(huán)保減排設(shè)施經(jīng)濟性的多機組系統(tǒng)： 201520762374.7[P].2015-12-08.

(本文責(zé)編：白銀雷)

收稿日期:2016-03-22；修回日期:2016-05-02

中圖分類號：X701

文獻標(biāo)志碼：B

文章編號：1674-1951(2016)05-0068-02

作者簡介：

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)。