陳銘 張維初 趙宇君 深能合和電力（河源）有限公司

浙能集團(tuán)在2011 年首次提出燃煤電廠“超凈排放”理念，發(fā)起了燃煤電廠“近零排放”“超凈排放”改造，目前已基本全部改造完成。受到地方政策、企業(yè)經(jīng)營狀況、設(shè)備基本配置等方面差異的影響，改造路線也存在較大的差異，濕電作為迎合超低排放標(biāo)準(zhǔn)的新產(chǎn)業(yè)得以快速的發(fā)展，但實(shí)際系統(tǒng)配置中，在當(dāng)前超低排放標(biāo)準(zhǔn)下，濕電并非不可替代。某廠一、二期4 臺機(jī)組煙氣治理系統(tǒng)均配置了濕式電除塵，近年來環(huán)保排放指標(biāo)始終保持在先進(jìn)水平，具備一定的節(jié)能運(yùn)行優(yōu)化潛力，我們進(jìn)行了相關(guān)數(shù)據(jù)收集和試驗(yàn)，初步確定了一套有效的濕電經(jīng)濟(jì)運(yùn)行策略，在今后運(yùn)行中可為公司節(jié)省每年數(shù)百萬元的運(yùn)營成本，并為集團(tuán)在運(yùn)和新建電廠相關(guān)決策提供參考。

1 設(shè)備狀態(tài)分析

1.1 濕電設(shè)計(jì)功能探討

我國自超低排放標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行以來，實(shí)現(xiàn)超低排放的技術(shù)路線出現(xiàn)百家爭鳴的景象，由于除塵器性能的提升和高效脫硫技術(shù)的應(yīng)用，濕電成為了超低排放系統(tǒng)配置中的非必要設(shè)備，國內(nèi)有包括保定電廠在內(nèi)的很多電廠未配置濕電，粉塵排放依然可保持在較好水平。相比其他系統(tǒng)，濕電雖增加了一定的電耗、水耗，但在治理PM2.5、霧滴濃度、SO3、汞等方面有更高的效用，只是相關(guān)效果較難直觀監(jiān)控。

為解決SO3污染問題，美國已有22 個(gè)州對燃煤電廠SO3提出了排放限值要求，其中有14 個(gè)州的排放限值低于6mg?m-3，弗羅里達(dá)州最為嚴(yán)格，排放限值為0.6mg?m-3。德國規(guī)定燃煤電廠的SOX排放限值為50mg?m-3。日本將硫酸霧作為顆粒物，按顆粒物的總量進(jìn)行控制。新加坡規(guī)定固定源SO3排放標(biāo)準(zhǔn)為10mg?m-3。國內(nèi)雖沒有新的國家標(biāo)準(zhǔn)推出，但杭州于2018 年已出臺地方標(biāo)準(zhǔn)DB3301T 0250-2018《鍋爐大氣污染排放標(biāo)準(zhǔn)》，其中新建鍋爐排放規(guī)定：新建鍋爐SO3排放小于5mg/Nm3，霧滴小于50mg/Nm3，若不配置濕電則不一定能實(shí)現(xiàn)。表1 為某廠3 臺機(jī)組性能試驗(yàn)中濕電進(jìn)出口指標(biāo)情況。

表1 清潔生產(chǎn)目標(biāo)設(shè)置一覽表 單位：mg/ Nm3

從表1 可知，兩期脫硫除霧器效能較好，濕電入口霧滴濃度指標(biāo)已低于杭州標(biāo)準(zhǔn)，但SO3排放僅有二期機(jī)組可以滿足，說明脫硫塔設(shè)計(jì)性能對SO3指標(biāo)控制存在較大影響，而濕電的存在，可明顯的降低該指標(biāo)排放效果。另外，PM2.5指標(biāo)經(jīng)濕電處理后，也有明顯的下降。

1.2 兩期煙塵排放控制系統(tǒng)配置介紹

一、二期煙塵排放控制系統(tǒng)配置均為典型的帶濕電配置（見圖1）。

圖1 一期煙塵排放控制系統(tǒng)配置圖

詳細(xì)的系統(tǒng)配置及設(shè)備狀態(tài)比較見表2。

表2 一、二期煙塵排放控制系統(tǒng)配置及設(shè)備狀態(tài)比較

從配置和設(shè)備狀來看，二期在煙冷器材料防腐性能、干電除塵能力、脫硫島脫硫及洗塵能力上有明顯優(yōu)勢，一期由于煙冷器長期腐蝕、磨損等導(dǎo)致的泄漏故障，引起電除塵電場故障較多，且煙溫偏離設(shè)計(jì)值較大，影響了干電除塵效率，導(dǎo)致脫硫和濕電的除塵需求更大。

1.3 排放情況

表3 為2022 年一、二期4 臺機(jī)組全年顆粒物排放情況。從表3 可知，4#機(jī)在長期未投濕電的情況下，粉塵排放濃度僅2.46mg/Nm3，一期煙囪總排也處于較低狀態(tài)，排放量和單位濃度均優(yōu)于各項(xiàng)指標(biāo)要求，具備經(jīng)濟(jì)運(yùn)行優(yōu)化潛力。

表3 2022年一、二期4臺機(jī)組全年顆粒物排放情況

2 經(jīng)濟(jì)運(yùn)行試驗(yàn)及經(jīng)濟(jì)性評估

2.1 風(fēng)險(xiǎn)評估

2.1.1 設(shè)備腐蝕風(fēng)險(xiǎn)

濕電運(yùn)行中長期噴入弱堿性循環(huán)水，降低酸洗氣體排放的同時(shí)，降低了煙氣的酸腐蝕強(qiáng)度，若全面退出循環(huán)水系統(tǒng)，濕電本體、煙道、煙再器等設(shè)備防腐壓力會有提升。由于系統(tǒng)防腐性能已按耐酸要求設(shè)計(jì)，且二期煙再器采用氟塑料材質(zhì)，二期設(shè)備腐蝕風(fēng)險(xiǎn)可控。

一期濕電基本采用316L 材質(zhì)，煙道殼體為碳鋼+玻璃絲布防腐，經(jīng)過多年運(yùn)行和消缺，防腐能力已可控，但煙再器選用了ND 鋼，可能存在腐蝕加劇情況。目前一期煙再器已投產(chǎn)6a 以上，腐蝕情況可控，若僅退出濕電電場，應(yīng)影響較小，若退出循環(huán)水運(yùn)行，則需對腐蝕情況進(jìn)行嚴(yán)密監(jiān)視，另外還需進(jìn)一步監(jiān)視確認(rèn)一期煙囪腐蝕情況。

2.1.2 除霧器及煙再器積灰堵塞風(fēng)險(xiǎn)

若失去濕電洗塵和除霧效果，則進(jìn)入濕電除霧器和煙再器的粉塵濃度加大，可能存在積灰問題，鑒于濕電入口排放濃度已降至較低水平，按以往經(jīng)驗(yàn)來看，可在臨?；蛴?jì)劃檢修時(shí)進(jìn)行針對性檢查和處理，堵塞風(fēng)險(xiǎn)可控。

2.2 優(yōu)化方案

鑒于兩期設(shè)備狀況有較大差異，為確保機(jī)組排放指標(biāo)在可控水平，經(jīng)各部門共同協(xié)商后，對兩期設(shè)備分別制定經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方案。

2.2.1 二期方案

退出3#機(jī)濕電全部電場和循環(huán)水噴淋系統(tǒng)。

保持絕緣室密封風(fēng)運(yùn)行，以防止高壓絕緣室進(jìn)入潮氣和粉塵，保持電場冷備用。

觀察3#機(jī)凈煙氣粉塵排放情況，若小時(shí)均值指標(biāo)高于5mg/Nm3，則投入循環(huán)水噴淋，觀察是否降低至5mg/Nm3以內(nèi)；若小時(shí)均值指標(biāo)高于10mg/Nm3，則繼續(xù)投入一半或全部電場運(yùn)行。

2.2.2 一期方案

由于2#機(jī)干電存在4 個(gè)電場無法投運(yùn)故障， 1#機(jī)干電有2個(gè)電場無法投運(yùn)，在雙機(jī)運(yùn)行、總排放共同監(jiān)測控制的情況下，選擇1#機(jī)先開展試驗(yàn)。

先退出1#機(jī)濕電全部電場運(yùn)行24h 以上，觀察煙囪總排和1#機(jī)凈煙氣粉塵排放情況。若煙囪總排出現(xiàn)接近或超過10mg/Nm3情況，則逐步投回1#機(jī)濕電，或保持退出部分電場，以維持粉塵排放在5 ～10mg/Nm3之間運(yùn)行。

若第2 步執(zhí)行后排放情況均低于5mg/Nm3，則繼續(xù)退出2#機(jī)濕電全部電場運(yùn)行24h 以上，繼續(xù)觀察2#機(jī)凈煙氣和煙囪總排粉塵排放情況，若煙囪總排出現(xiàn)接近或超過10 mg/Nm3情況，則逐步投回2#機(jī)濕電，或保持退出部分電場，以維持粉塵排放在5 ～10 mg/Nm3之間運(yùn)行。

若第3 步執(zhí)行后排放情況均低于5mg/Nm3，則繼續(xù)退出1#機(jī)濕電循環(huán)水系統(tǒng)，運(yùn)行24h 以上，繼續(xù)觀察1#機(jī)凈煙氣和煙囪總排粉塵排放情況，若依然可維持在5mg/Nm3以下，則繼續(xù)退出2#機(jī)濕電循環(huán)水系統(tǒng)。

保持絕緣室密封風(fēng)運(yùn)行，以防止高壓絕緣室進(jìn)入潮氣和粉塵，保持電場冷備用。

在1#、2#機(jī)煙冷器、干電缺陷消除，干電性能提升后，重新執(zhí)行上述流程，確定一期濕電經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方案。

2.3 試驗(yàn)情況

制定上述優(yōu)化方案后，在2023 年2 月23 日起，開始開展兩期濕電經(jīng)濟(jì)運(yùn)行試驗(yàn)，至3 月1 日，已開展5d 試驗(yàn)。其中3#機(jī)效果良好，凈煙氣粉塵濃度僅從1%上漲至2.5%左右，可保持全部系統(tǒng)停運(yùn)。一期機(jī)組僅開展了多天1#機(jī)濕電電場退出試驗(yàn)，但由于時(shí)常出現(xiàn)煙囪和1#機(jī)凈煙氣粉塵濃度高于5mg/Nm3情況，下一步試驗(yàn)未繼續(xù)進(jìn)行。

2 月28 日14 點(diǎn)前兩臺機(jī)濕電電場和循環(huán)水均投入，之后退出1#機(jī)濕電電場，由于正好遇到加負(fù)荷至兩臺機(jī)滿負(fù)荷，粉塵排放在15 點(diǎn)達(dá)到9.4mg/Nm3，此后維持在4 ～8mg/Nm3之間。由于多天觀察確認(rèn)，一期目前的設(shè)備狀態(tài)下，僅能退出1#機(jī)濕電電場，若要進(jìn)一步退出2#機(jī)濕電和循環(huán)水系統(tǒng)，則需要待煙冷器和干電缺陷消除后再試驗(yàn)確定可行性。

2.4 初步降耗效果

若實(shí)現(xiàn)濕電逐步退出，將從電耗、水耗、設(shè)備維護(hù)費(fèi)等方面實(shí)現(xiàn)成本控制效果，具體評估如表4。

表4 某廠濕電經(jīng)濟(jì)運(yùn)行降耗效果評估

根據(jù)試驗(yàn)情況，現(xiàn)階段某廠可采用1#機(jī)濕電停電場+二期濕電系統(tǒng)全停方案執(zhí)行，4#機(jī)濕電在完成消缺和系統(tǒng)調(diào)試后繼續(xù)保持停運(yùn)狀態(tài)，預(yù)期可實(shí)現(xiàn)降耗成果約230萬元/a。目前我廠已計(jì)劃于2023、2024 年對一期兩臺機(jī)組煙冷器和電除塵進(jìn)行消缺整治，在設(shè)備整治合格后，濕電經(jīng)濟(jì)運(yùn)行可逐步開展全停試驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)約400 萬元/a 的降耗目標(biāo)。

3 結(jié)語

在持續(xù)上漲的燃料價(jià)格和激烈的電力市場競爭壓力下，燃煤電廠正面臨嚴(yán)峻的生存危機(jī)，降本增效、轉(zhuǎn)型發(fā)展是首要任務(wù)。

已投產(chǎn)的配套濕電新型百萬機(jī)組，配置較為先進(jìn)，設(shè)備性能優(yōu)越，可直接停運(yùn)濕電，以達(dá)到最大的降本增效效果。

已投產(chǎn)配套濕電的60 萬及以下等級機(jī)組，可通過降低電耗、水耗、藥耗等措施，在合理控制排放指標(biāo)的前提下達(dá)到降低成本的目的，但需注意長期監(jiān)控設(shè)備腐蝕和堵塞風(fēng)險(xiǎn)。

停運(yùn)的濕電設(shè)備需做好每年定期檢查保養(yǎng)，確保設(shè)備長期良好備用，在前級除塵設(shè)備異常時(shí)可隨時(shí)投用。

新建燃煤機(jī)組，建議先預(yù)留濕電基礎(chǔ)和布置空間，暫不同步配套濕電設(shè)備，通過優(yōu)化防腐性能和脫硫除塵配置，實(shí)現(xiàn)超低排放的同時(shí)，降低初投資和運(yùn)行成本。

若國家出臺新的環(huán)保排放標(biāo)準(zhǔn)，可對運(yùn)行方式進(jìn)行調(diào)整，或針對排放指標(biāo)開展技術(shù)改造，以實(shí)現(xiàn)新的達(dá)標(biāo)排放。