章丘發(fā)電公司超低排放改造分析

任尚坤，何衛(wèi)國，盛虎，李海平

(華電章丘發(fā)電有限公司，山東 章丘 250216)

0 引言

自2013年以來，我國中東部地區(qū)出現(xiàn)持續(xù)霧霾天氣，給人民群眾的生產(chǎn)生活和身體健康造成了嚴(yán)重影響，火電廠煙氣污染物排放的治理也更加引起了國家發(fā)改委、環(huán)保部等國家部委的高度重視。2014年9月12日，國家環(huán)保部、發(fā)改委、國家能源局下發(fā)了“關(guān)于印發(fā)《煤電節(jié)能減排升級與改造行動計劃(2014—2020年)》的通知”，要求到2020年，現(xiàn)役600 MW及以上燃煤機(jī)組、東部地區(qū)300 MW及以上公用燃煤發(fā)電機(jī)組、100MW級以上自備燃煤發(fā)電機(jī)組及其他有條件的燃煤發(fā)電機(jī)組，改造后大氣污染物排放質(zhì)量濃度達(dá)到燃?xì)廨啓C(jī)機(jī)組排放限值。經(jīng)過華電國際山東分公司充分調(diào)研，決定對華電章丘發(fā)電有限公司(以下簡稱章丘發(fā)電公司)#3機(jī)組進(jìn)行超低排放示范改造，使機(jī)組煙氣的主要污染物排放濃度達(dá)到燃?xì)廨啓C(jī)機(jī)組的排放標(biāo)準(zhǔn)，從而帶動華電集團(tuán)公司其他火電企業(yè)積極進(jìn)行設(shè)備技術(shù)改造。

1 項目概述

根據(jù)國家環(huán)保形勢和地方政策要求，章丘發(fā)電公司履行“綠色華電”社會責(zé)任，積極開展機(jī)組環(huán)保升級改造。2014年，山東省環(huán)保廳探索燃煤機(jī)組超低排放模式，章丘發(fā)電公司在上級公司的指導(dǎo)下，積極爭取將#3機(jī)組列入山東省超低排放環(huán)保改造示范項目。該項目從2014年上半年開始實施，于2014年11月10日改造完成，2014年12月10日完成168 h試運(yùn)行，12月12日通過山東省環(huán)保廳驗收，章丘發(fā)電公司#3機(jī)組煙氣排放低于燃?xì)鈾C(jī)組的排放標(biāo)準(zhǔn)，達(dá)到超低排放示范標(biāo)準(zhǔn)要求。

2 項目改造技術(shù)路線

章丘發(fā)電公司#3機(jī)組污染物超低排放改造按照燃?xì)鈾C(jī)組標(biāo)準(zhǔn)(SO2質(zhì)量濃度在35 mg/m3以下、NOx質(zhì)量濃度在50 mg/m3以下、煙塵質(zhì)量濃度在5 mg/m3以下)進(jìn)行，改造技術(shù)路線主要分為3部分。

(1)降低氮氧化物排放質(zhì)量濃度的技術(shù)路線:爐內(nèi)低氮燃燒器改造，確保鍋爐出口NOx質(zhì)量濃度全工況小于350 mg/m3;爐外脫硝選擇性催化還原技術(shù)(SCR)改造(催化劑采取“3+0”布置方案)，確保煙囪出口氮氧化物排放質(zhì)量濃度小于50 mg/m3;空氣預(yù)熱器(以下簡稱空預(yù)器)改造，滿足抗堵塞、抗腐蝕的要求，并削弱SCR脫硝改造對下游空預(yù)器的影響。

(2)降低煙塵排放質(zhì)量濃度的技術(shù)路線:干式電除塵器進(jìn)行新增五電場改造，確保其出口煙塵排放質(zhì)量濃度在30 mg/m3以下;電除塵器高頻電源改造，確保節(jié)能改造成效顯著，節(jié)省廠用電;增加濕式靜電除塵器，確保煙囪出口煙塵排放質(zhì)量濃度在5 mg/m3以下。

(3)降低SO2排放質(zhì)量濃度的技術(shù)路線:增設(shè)一個二級脫硫塔，實現(xiàn)雙塔雙循環(huán)，將SO2排放質(zhì)量濃度控制在35 mg/m3以下，同時將脫硫效率由原來的95%提高到99%以上;引增風(fēng)機(jī)合一改造，滿足機(jī)組風(fēng)煙系統(tǒng)以及脫硫、脫硝系統(tǒng)的出力要求。

3 投資成本核算及效益分析

3.1 項目發(fā)生費(fèi)用

#3機(jī)組超低排放改造總體費(fèi)用:靜態(tài)投資為2.06億元，單位投資約614.9元/kW，其中，脫硫增容改造費(fèi)用8180萬元，脫硝改造項目費(fèi)用7238萬元，除塵系統(tǒng)改造費(fèi)用為5182萬元。

3.2 運(yùn)行成本估算

改造后年增加投資利息、材料費(fèi)、維修費(fèi)、管理費(fèi)、人工費(fèi)等成本80 446 219.79元，每年發(fā)電量按18.425億kW·h計算，增加成本0.0437元/(kW·h)。

3.3 經(jīng)濟(jì)效益分析

脫硫增容改造后，以串聯(lián)脫硫塔入口SO2質(zhì)量濃度為6500 mg/m3，一級吸收塔出口SO2質(zhì)量濃度為243 mg/m3，二級塔出口 SO2質(zhì)量濃度為 35 mg/m3計算，雙塔脫硫效率可達(dá)到99.462%。按鍋爐每年5500 h滿負(fù)荷運(yùn)行計算，脫硫增容改造后SO2每年減排1 338.7 t，每年節(jié)約排污費(fèi)約152.6萬元。

經(jīng)過對爐內(nèi)低氮燃燒器改造、鍋爐燃燒優(yōu)化改造、脫硝系統(tǒng)改造、空預(yù)器擴(kuò)容改造后，可有效實現(xiàn)NOx質(zhì)量濃度小于50 mg/m3的控制目標(biāo)，脫硝效率達(dá)87.5%。按未改造前 NOx質(zhì)量濃度為700 mg/m3，改造后NOx質(zhì)量濃度為50 mg/m3計算，按鍋爐每年5500 h滿負(fù)荷運(yùn)行計算，每年可減排NOx4182.75 t，每年節(jié)約排污費(fèi)約528.35萬元。

對原靜電除塵器進(jìn)行除塵高效電源改造和電除塵器內(nèi)部提效大修，在四電場后新增五電場，在二級脫硫吸收塔頂端布置濕式除塵器，投運(yùn)后灰塵排放質(zhì)量濃度由原236 mg/m3降至5 mg/m3。按鍋爐每年5 500 h滿負(fù)荷運(yùn)行計算，每年可減排灰塵1486.7 t，每年節(jié)約排污費(fèi)約81.84萬元。

#3機(jī)組超低排放綜合改造后，每年節(jié)約排污費(fèi)約762.79萬元。

鬼算盤似乎受到了蕭飛羽凝視的沖擊，他失去從容神不守舍地低聲喃喃：“在下語出至誠，愿意為三少灑盡一腔熱血?！笔掞w羽翻掌指點鬼算盤的胸口上，鬼算盤哆嗦，被武成龍制住的穴道隨之而解。

3.4 社會效益分析

污染物排放濃度大為降低，空氣質(zhì)量提高，減少了對人體及整個生態(tài)的危害。環(huán)保設(shè)施運(yùn)行穩(wěn)定、效率提高，是對國家環(huán)保政策的積極響應(yīng)，同時也大大提高了企業(yè)形象。

4 技術(shù)改造

根據(jù)改造技術(shù)路線和投資成本核算及效益分析情況，章丘發(fā)電公司決定進(jìn)行技術(shù)改造，從而實現(xiàn)#3燃煤機(jī)組煙氣排放達(dá)到天然氣機(jī)組標(biāo)準(zhǔn)的目標(biāo)，實現(xiàn)超低排放。

4.1 增加脫硝裝置降低氮氧化物質(zhì)量排放濃度

為了滿足脫硝裝置入口氮氧化物質(zhì)量濃度低于400 mg/m3的要求，章丘發(fā)電公司進(jìn)行了爐內(nèi)低氮燃燒器改造，增加了SCR脫硝裝置，利用水平濃淡+偏置周界風(fēng)+燃盡風(fēng)(SOFA)燃燒技術(shù)方案將省煤器出口煙氣中 NOx質(zhì)量濃度降低到350 mg/m3。為了解決空預(yù)器冷端腐蝕及飛灰堵塞問題，對空預(yù)器進(jìn)行了技術(shù)改造，傳熱元件由3層布置改為2層布置，同時對傳熱元件材質(zhì)也進(jìn)行了更換，使其既能適應(yīng)安裝SCR脫硝裝置后運(yùn)行工況變化的需要，又可保證空預(yù)器原設(shè)計強(qiáng)度和漏風(fēng)率。脫硝裝置入口煙氣中NOx的質(zhì)量濃度降到400mg/m3以后，利用液氨作為還原劑，催化劑按“3+0”模式布置，最終保證#3機(jī)組煙氣中NOx排放質(zhì)量濃度降到50 mg/m3以下。

4.2 增加濕式靜電除塵器和高頻電源降低煙塵排放質(zhì)量濃度

對原有干式電除塵器進(jìn)行高頻電源改造，對內(nèi)部電場進(jìn)行檢修，并增加五電場等，使煙塵排放質(zhì)量濃度由原來的236 mg/m3降至30 mg/m3以下。同時，通過增加濕式除塵器，使#3機(jī)組煙氣中煙塵排放質(zhì)量濃度降低到5 mg/m3以下。

4.3 雙塔雙循環(huán)脫硫增效降低SO2排放質(zhì)量濃度

首先對#3機(jī)組原有的吸收塔進(jìn)行增容改造，通過改造塔內(nèi)噴淋層及其氧化風(fēng)管道，保證其脫硫效率，并將增壓風(fēng)機(jī)、煙氣換熱器(GGH)及其附屬設(shè)備全部拆除，保證系統(tǒng)內(nèi)阻力滿足要求。通過改造使A塔入口煙氣SO2質(zhì)量濃度在6500 mg/m3的情況下，出口煙氣SO2質(zhì)量濃度降到600 mg/m3以下。通過在系統(tǒng)內(nèi)串聯(lián)一個B吸收塔進(jìn)一步脫除系統(tǒng)中的硫分。同時，為克服改造后增加的系統(tǒng)阻力，提高風(fēng)機(jī)效率，對現(xiàn)有引風(fēng)機(jī)進(jìn)行擴(kuò)容改造，更換為雙級動葉可調(diào)風(fēng)機(jī)，從而使煙氣中SO2的質(zhì)量濃度降低到35 mg/m3以下。

5 改造效果

#3機(jī)組污染物超低排放改造后，于2014年12月3至10日進(jìn)行168 h試運(yùn)行，試運(yùn)行期間各環(huán)保設(shè)施運(yùn)行穩(wěn)定，煙囪入口SO2排放小時均值為7.70 mg/m3，NOx排放小時均值為 42.20 mg/m3，煙塵排放小時均值為2.21 mg/m3，各項環(huán)保指標(biāo)優(yōu)于燃?xì)鈾C(jī)組排放標(biāo)準(zhǔn)，達(dá)到設(shè)計要求。

6 結(jié)束語

燃煤機(jī)組超低排放項目在章丘發(fā)電公司#3機(jī)組上成功應(yīng)用，既解決了電力行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的問題，也解決了大氣環(huán)境質(zhì)量改善的問題。同時，為山東其他單位燃煤機(jī)組超低排放改造提供了范例，為華電集團(tuán)公司系統(tǒng)內(nèi)的燃煤機(jī)組超低排放改造提供了可靠的數(shù)據(jù)支撐。