連曉芳
(潞安礦業(yè)(集團(tuán))公司五陽熱電廠,山西長治 046200)
隨著我國環(huán)境形勢的日益嚴(yán)峻,為了保護(hù)生態(tài)平衡,凈化環(huán)境,2017年2月17日,國家環(huán)保部等十個部委、省、市人民政府聯(lián)合下發(fā)文件《關(guān)于印發(fā)〈京津冀及周邊地區(qū)2017年大氣污染防治工作方案〉的通知》,方案要求涉及到的地市10月底前燃煤發(fā)電機(jī)組(含自備電廠)全部達(dá)到超低排放,未達(dá)標(biāo)的全部停產(chǎn)。而五陽熱電廠改造前煙囪煙氣含塵濃度大約為40 mg/Nm3,NOX濃度大約為200 mg/Nm3,SO2濃度大約160 mg/Nm3,污染嚴(yán)重,影響環(huán)境;為響應(yīng)國家環(huán)保號召,潞安礦業(yè)(集團(tuán))公司五陽熱電廠投資6 500萬元,改造4臺75 t/h CFB鍋爐(鍋爐煙氣超低排放工程),以保證鍋爐煙囪煙氣含塵濃度5 mg/Nm3,NOX濃度50 mg/Nm3,SO2濃度35 mg/Nm3,汞及其化合物排放 0.03 mg/Nm3,(標(biāo)態(tài),干基,6%O2)[1-3],改造后滿足排放要求。
表1 五陽熱電廠煤種參數(shù)
表2 五陽熱電廠爐出口煙氣參數(shù)
2.1.1 鍋爐煙氣超低排放濕法工藝(見表3)
表3 鍋爐煙氣超低排放改造工藝(濕法)
2.1.2 鍋爐煙氣超低排放干法工藝(見表4)
表4 鍋爐煙氣超低排放改造工藝(干法)
(1)技術(shù)路徑對比:從技術(shù)成熟度、可靠性看,濕法早期在國內(nèi)大型火力發(fā)電廠中應(yīng)用較多,但其系統(tǒng)龐大復(fù)雜,運(yùn)行費(fèi)用較高,且產(chǎn)生的脫硫廢水中氯離子濃度較高;干法脫硫除塵一體化工藝在國內(nèi)外大中小型鍋爐中均有相當(dāng)規(guī)模的應(yīng)用業(yè)績,最高應(yīng)用的機(jī)組容量達(dá)660 MW,其系統(tǒng)相對簡單,運(yùn)行方便,技術(shù)也非常成熟。
(2)投資成本對比:濕法系統(tǒng)的組成設(shè)備多,防腐處理、廢水處理以及濕式電除塵器造價高。干法簡單,無需防腐處理,投資造價低。濕法投資規(guī)模比干法要大,資金投入較多。
(3)運(yùn)行維護(hù)成本對比:由于濕法設(shè)備比較多,電耗、水耗比較大,增加了廢水處理成本和煙囪定期防腐大修成本,運(yùn)行維護(hù)成本遠(yuǎn)大于干法。
(4)環(huán)保方面對比:濕法脫硫過程中會產(chǎn)生大量廢水,由于脫除的汞等重金屬污染物全部進(jìn)入廢水中,必須進(jìn)行單獨(dú)處理,難以實現(xiàn)廢水“零排放”;干法過程干態(tài),無廢水產(chǎn)生,為真正的“零排放”。
(5)建設(shè)工期對比:濕法改造必須對煙囪進(jìn)行防腐處理,需要停產(chǎn)或新建臨時煙囪。停產(chǎn)會中斷對五陽煤礦的供熱,新建煙囪需向當(dāng)?shù)丨h(huán)保部門備案,建設(shè)工期較長。干法不需要停產(chǎn),建設(shè)工期短。
(6)建設(shè)場地方面對比:五陽熱電廠在建廠初期,環(huán)保設(shè)施系統(tǒng)占地面積小。濕法脫硫設(shè)備多,需要的場地大,電廠目前的場地不能滿足要求。干法為一體化設(shè)備,占地面積小,適合五陽熱電廠現(xiàn)有場地情況。
表5 干法超低排放投資費(fèi)用
表6 濕法超低排放投資費(fèi)用
表7 鍋爐煙氣超低排放運(yùn)行費(fèi)用對比
表8 鍋爐煙氣超低排放維護(hù)費(fèi)用對比
綜合考慮工程技術(shù)先進(jìn)性、投資成本、運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用、建設(shè)工期、改造場地及實際達(dá)到的環(huán)保效果等各方面因素,決定采用干法工藝(爐內(nèi)噴鈣+脫硫除塵一體化干法工藝方案)。
圖1 五陽熱電廠干法工藝流程
脫硝系統(tǒng)改造包括鍋爐低氮燃燒系統(tǒng)+原有SN?CR脫硝系統(tǒng)升級改造。
(1)通過低氮燃燒技術(shù)(包括鍋爐燃燒調(diào)整、二次風(fēng)調(diào)整、旋風(fēng)分離器改造等),使鍋爐SNCR入口NOx濃度降低至120 mg/Nm3(干基,6%O2)以下。
(2)對現(xiàn)有SNCR脫硝裝置進(jìn)行優(yōu)化改造,通過優(yōu)化噴射流場及增加相應(yīng)設(shè)備,增加噴入點(diǎn)數(shù)量(現(xiàn)有噴槍數(shù)量為每爐6只),最終在氨氮比不超過2.5的前提下,提高脫硝效率到75%以上。
(3)通過改造使鍋爐煙氣出口NOx的排放值<50 mg/Nm3(干基,6%氧量)。
脫硫系統(tǒng)改造包括爐內(nèi)噴鈣系統(tǒng)+脫硫除塵一體化工藝。
(1)采用爐內(nèi)噴鈣干法系統(tǒng)(一級脫硫),使鍋爐脫硫除塵一體化工藝入口的SO2濃度降低至100 mg/Nm3(干基,6%O2)以下。
(2)二級脫硫采用脫硫除塵一體化工藝,最終使煙囪SO2排放值<35 mg/Nm3(干基,6%O2)。
除塵系統(tǒng)改造包括原除塵系統(tǒng)升級改造+脫硫除塵一體化工藝。
(1)通過采用布袋除塵器(一級布袋除塵器)升級改造,使脫硫除塵一體化工藝入口粉塵濃度降低至20 mg/Nm3(干基,6%O2)以下。
(2)二級除塵采用脫硫除塵一體化工藝,最終使煙囪中粉塵排放值<5 mg/Nm3(干基,6%O2)。
表9 4臺爐煙囪污染物取樣值
表10 4臺爐鍋爐爐膛溫度取樣值
根據(jù)表9可以得出:通過改造五陽熱電廠4×75 t/h CFB鍋爐煙氣脫硫、脫硝、除塵工程,可以滿足鍋爐煙氣超低排放要求。根據(jù)表10可以得出:相同的鍋爐出力,隨著鍋爐床溫的提高,煙囪氮氧化物排放隨之提高,特點(diǎn)在980℃左右時,煙囪氮氧化物排放顯著提高,驗證了循環(huán)流化床鍋爐超過950℃(床溫一般控制在850℃~950℃之間)時,鍋爐氮氧化物顯著提高。床溫對二氧化硫、粉塵影響不明顯。
3#爐超低排放改造結(jié)果見圖2。
圖2 五陽熱電廠3#爐超低排放改造結(jié)果
(1)3#爐改造后鍋爐煙氣含塵量濃度5.79 mg/Nm3,滿足超低排放要求。
(2)3#爐改造后鍋爐煙氣含NOX濃度為39.87 mg/Nm3,滿足超低排放要求。
(3)3#爐改造后鍋爐煙氣含SO2濃度為2.38 mg/Nm3,滿足超低排放要求。
4#爐超低排放改造結(jié)果見圖3。
圖3 五陽熱電廠4#爐超低排放改造結(jié)果
(1)4#爐改造后鍋爐煙氣含塵量濃度為5.47 mg/Nm3,滿足超低排放要求。
(2)4#改造后鍋爐煙氣含NOX濃度為39.78 mg/Nm3,滿足超低排放要求。
(3)4#改造后鍋爐煙氣含SO2濃度為1.86 mg/Nm3,滿足超低排放要求。
(1)潞安礦業(yè)(集團(tuán))五陽熱電廠干法脫硫工藝比濕法脫硫工藝優(yōu)勢多。
(2)潞安礦業(yè)(集團(tuán))五陽熱電廠通過改造脫硫、脫硝、除塵能夠滿足鍋爐煙氣超低排放要求(煙氣含塵濃度 5 mg/Nm3,NOX濃度 50 mg/Nm3,煙氣含二氧化硫濃度 35 mg/Nm3)。
(3)潞安礦業(yè)(集團(tuán))五陽熱電廠鍋爐煙氣超低排放改造工程對環(huán)保有益。