生物質(zhì)直燃發(fā)電供汽過(guò)程中的污染物排放分析

李廉明，王魯生，李秋萍，俞燕，薛軍

(1.嘉興新嘉愛(ài)斯熱電有限公司；2.浙江嘉興環(huán)發(fā)環(huán)境科學(xué)技術(shù)有限公司，浙江 嘉興 314016)

生物質(zhì)直燃發(fā)電供汽過(guò)程中的污染物排放分析

李廉明1，王魯生1，李秋萍2，俞燕1，薛軍1

(1.嘉興新嘉愛(ài)斯熱電有限公司；2.浙江嘉興環(huán)發(fā)環(huán)境科學(xué)技術(shù)有限公司，浙江 嘉興 314016)

生物質(zhì)燃料具有分布廣泛、CO2零排放、可再生等特點(diǎn)，是一種前景非常廣闊的替代燃料。生物質(zhì)燃料的利用有利于CO2排放總量控制，符合我國(guó)綠色發(fā)展的需要。在眾多生物質(zhì)燃料的利用技術(shù)中，直燃發(fā)電技術(shù)是大規(guī)模直接利用生物質(zhì)燃料的有效途徑之一。在直燃發(fā)電基礎(chǔ)上的集中供汽更是充分利用了生物質(zhì)發(fā)電廠余熱，大大提高了熱效率，從根本上節(jié)約了能源。

生物質(zhì)燃料；CO2；可再生；綠色發(fā)展

生物質(zhì)燃料是一種綠色能源，但是燃料本身含有一定量的S、N、Cl元素，因此其在直燃發(fā)電供汽過(guò)程中鍋爐的污染物排放值得關(guān)注。另外，生物質(zhì)燃料在預(yù)處理過(guò)程中產(chǎn)生的粉塵、噪聲、在鍋爐煙氣處理工程中產(chǎn)生的污水、燃燒后產(chǎn)生的廢渣也不容忽視。只有做到統(tǒng)籌兼顧各類(lèi)環(huán)保指標(biāo)，生物質(zhì)直燃發(fā)電供汽過(guò)程才能稱(chēng)得上綠色環(huán)保。為了保證對(duì)生物質(zhì)直燃發(fā)電供汽過(guò)程中的污染物排放進(jìn)行有效檢測(cè)和合理分析，必須選取1個(gè)具有實(shí)際意義的項(xiàng)目?？紤]到研究對(duì)象的合理性，本文選擇的對(duì)象是嘉興新嘉愛(ài)斯熱電有限公司的生物質(zhì)發(fā)電供汽機(jī)組，對(duì)生物質(zhì)發(fā)電供汽過(guò)程中的污染物排放進(jìn)行分析、檢測(cè)，為生物質(zhì)直燃發(fā)電供汽項(xiàng)目向著更為環(huán)保的趨勢(shì)發(fā)展提供技術(shù)支撐。

1 項(xiàng)目基本情況

嘉興新嘉愛(ài)斯熱電有限公司生物質(zhì)發(fā)電供汽項(xiàng)目，建設(shè)規(guī)模為1×130t/h高溫高壓生物質(zhì)直燃循環(huán)流化床鍋爐，配套25MW汽輪發(fā)電機(jī)組。

整個(gè)項(xiàng)目組織流程如圖1所示。生物質(zhì)散料從設(shè)在周邊各個(gè)村鎮(zhèn)的收集點(diǎn)出發(fā)，通過(guò)汽運(yùn)、船運(yùn)的方式運(yùn)至廠區(qū)內(nèi)。周邊各鄉(xiāng)鎮(zhèn)不設(shè)置燃料加工車(chē)間，在廠區(qū)單獨(dú)設(shè)置。燃料經(jīng)過(guò)預(yù)處理后，經(jīng)輸送皮帶輸送進(jìn)入爐前料倉(cāng)，最終進(jìn)入爐膛燃燒放熱。在燃料的輸運(yùn)過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生噪聲和粉塵污染。廠區(qū)內(nèi)的生產(chǎn)用水取自運(yùn)河，經(jīng)一級(jí)反滲透+混床處理工藝后，進(jìn)入鍋爐吸收熱量變?yōu)檎羝苿?dòng)汽輪機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。汽輪機(jī)中的抽汽可以用來(lái)供熱。汽輪機(jī)的排汽冷凝并經(jīng)F=1250m2自然通風(fēng)冷卻塔冷卻后，再返回爐膛重復(fù)吸熱做功過(guò)程。在這幾個(gè)生產(chǎn)過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生噪聲污染。燃料在鍋爐燃燒放熱后，會(huì)產(chǎn)生廢氣和廢渣。鍋爐產(chǎn)生的廢氣經(jīng)過(guò)旋風(fēng)除塵+布袋除塵+濕電除塵三級(jí)除塵裝置、SCR脫硝、“1爐1塔”的濕法脫硫塔后，通過(guò)高80m的獨(dú)立煙囪排放到大氣中。鍋爐和脫硫系統(tǒng)運(yùn)行產(chǎn)生的廢渣由物資公司回收進(jìn)行綜合利用。脫硫產(chǎn)生的廢水經(jīng)過(guò)廠內(nèi)污水站處理后納入污水管網(wǎng)，由污水處理廠統(tǒng)一處理。

圖1 生物質(zhì)直燃發(fā)電供汽項(xiàng)目組織流程

縱觀生物質(zhì)直燃發(fā)電供汽的項(xiàng)目組織流程，可以發(fā)現(xiàn)廢氣、廢水、噪聲和廢渣是生物質(zhì)直燃發(fā)電供汽過(guò)程中產(chǎn)生的主要污染物。

2 各項(xiàng)污染物排放處理措施

2.1 廢氣和粉塵

廢氣主要包括鍋爐及配套環(huán)保設(shè)施排出煙塵、二氧化硫、氮氧化物、汞及其化合物、氯化氫氨、硫化氫、臭氣。針對(duì)這些廢氣，本項(xiàng)目采用旋風(fēng)除塵+布袋除塵+濕電除塵三級(jí)除塵裝置，并以“1爐1塔”形式新建脫硫塔，采用石灰石石膏法進(jìn)行煙氣脫硫、sncr+scr脫硝裝置，并預(yù)留活性炭噴入裝置加裝位置和爐外脫硝空間，處理后的煙氣經(jīng)80米煙囪高空排放。處理工藝流程如圖2所示。項(xiàng)目按規(guī)范建設(shè)了DSC系統(tǒng)，在煙道處單獨(dú)安裝1套在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，對(duì)SO2、煙塵、NOX等煙氣污染物進(jìn)行自動(dòng)連續(xù)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)。脫硝系統(tǒng)安裝了氨逃逸在線(xiàn)監(jiān)測(cè)裝置，以嚴(yán)控脫硝過(guò)程氨逃逸。燃料儲(chǔ)運(yùn)、輸送等工序及燃料倉(cāng)庫(kù)、灰渣庫(kù)等處的防塵、防臭措施均已落實(shí)。

圖2 鍋爐廢氣處理工藝（“◎”為廢棄監(jiān)測(cè)點(diǎn)位）

鍋爐煙氣排放已實(shí)現(xiàn)超低排放。經(jīng)嘉興市環(huán)保檢測(cè)站監(jiān)測(cè)，本項(xiàng)目煙囪排放口污染物煙塵、二氧化硫、氮氧化物、汞及其化合物濃度小時(shí)均值、煙氣黑度達(dá)到《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB13223-2011）中規(guī)定的大氣污染物特別排放限值要求，污染物氯化氫濃度小時(shí)均值達(dá)到《生活垃圾焚燒污染控制標(biāo)準(zhǔn)》（GB18485-2014）標(biāo)準(zhǔn)，氨、硫化氫、臭氣濃度達(dá)到《惡臭污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB14554-93）標(biāo)準(zhǔn)。浙江省環(huán)境監(jiān)測(cè)中心對(duì)煙囪排放口污染物二惡英到監(jiān)測(cè)結(jié)果顯示，煙囪排放口污染物二惡英濃度均值為0.058ng TEQ/m3。

本項(xiàng)目總廠界廢氣污染物顆粒物濃度最大值低于《大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB16297-1996）標(biāo)準(zhǔn)，NH3、H2S、臭氣濃度最大值低于《惡臭污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB14554-93）二級(jí)新擴(kuò)改建標(biāo)準(zhǔn)；廠界廢氣污染物氯化氫濃度最大值達(dá)到《大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB16297-1996）標(biāo)準(zhǔn)。

根據(jù)該項(xiàng)目生產(chǎn)設(shè)備的年運(yùn)行時(shí)間（以滿(mǎn)負(fù)荷6500小時(shí)計(jì)算）和監(jiān)測(cè)期間廢氣排放口排放速率監(jiān)測(cè)結(jié)果的平均值該項(xiàng)目廢氣中污染物二氧化硫和氮氧化物排放總量分別為1.29噸/年和6.10噸/年，均達(dá)到環(huán)評(píng)及環(huán)評(píng)批復(fù)中的總量控制指標(biāo)要求。

2.2 廢水

本項(xiàng)目生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的廢水主要有鍋爐排污水、脫硫廢水以及生活污水。鍋爐排污水經(jīng)定排擴(kuò)容器及連排擴(kuò)容器降溫、降壓后，回用為爐外濕法煙氣脫硫裝置補(bǔ)水。脫硫廢水和生活污水經(jīng)污水站處理后納入污水管網(wǎng)，最終排向污水處理廠。另外，項(xiàng)目設(shè)有專(zhuān)門(mén)工作人員對(duì)污水管道、廢水池及相關(guān)輔助設(shè)備定期檢查，確保不發(fā)生管道滲漏等事故，保證污水排放達(dá)標(biāo)。

圖3 污水處理流程（標(biāo)“★”為廢水監(jiān)測(cè)點(diǎn)位）

經(jīng)嘉興市環(huán)保檢測(cè)站監(jiān)測(cè)，本項(xiàng)目廢水入管網(wǎng)口污染物pH值、化學(xué)需氧量、懸浮物、五日生化需氧量、石油類(lèi)和動(dòng)植物油類(lèi)濃度日均值達(dá)到GB8978-1996《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》的三級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)，氨氮、總磷濃度日均值達(dá)到DB33/887-2013《工業(yè)企業(yè)廢水氮、磷污染物間接排放限值》標(biāo)準(zhǔn)。

嘉興新嘉愛(ài)斯熱電有限公司農(nóng)業(yè)廢棄物焚燒綜合利用發(fā)電、供汽項(xiàng)目廢水排放量為171.8噸/年，廢水中污染物化學(xué)需氧量、氨氮排放總量分別為0.0206噸/年、0.0043噸/年，均達(dá)到環(huán)評(píng)及環(huán)評(píng)批復(fù)中的總量控制指標(biāo)要求。

2.3 噪聲

噪聲主要是風(fēng)機(jī)、汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)、空壓機(jī)、破碎機(jī)、水泵、冷卻塔等生產(chǎn)設(shè)備發(fā)出。針對(duì)噪聲問(wèn)題，本項(xiàng)目?jī)?yōu)化了廠區(qū)布置方案，并注重生產(chǎn)設(shè)備的選型，優(yōu)先選用低噪聲的穩(wěn)定設(shè)備，對(duì)各類(lèi)高噪聲源設(shè)備采取減振、消聲、吸聲、隔聲等降噪措施，對(duì)生產(chǎn)設(shè)備定期檢查、維護(hù)。例如對(duì)所有轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械設(shè)備安裝時(shí)采取防振、減振、隔振等措施，加裝減振固肋裝置，減輕振動(dòng)引起的噪聲。各種泵的進(jìn)、出口均采用減振軟接頭，以減少泵的振動(dòng)和噪聲經(jīng)管道傳播；對(duì)噪聲值嚴(yán)重超標(biāo)設(shè)備，如送風(fēng)機(jī)進(jìn)口、鍋爐排汽口裝設(shè)消聲器；汽輪發(fā)電機(jī)組安置于汽機(jī)間內(nèi)，并相應(yīng)配套安裝隔聲罩。

采取降噪措施后，南、北廠界二日晝間、夜間噪聲均達(dá)到《工業(yè)企業(yè)廠界環(huán)境噪聲排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB12348-2008）3類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)的要求；東廠界二日晝間、（GB12348-2008）4類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)的要求；西廠界二日晝間、夜間噪聲未達(dá)到《工業(yè)企業(yè)廠界環(huán)境噪聲排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB12348-2008）3類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)的要求。

2.4 固體廢棄物

本項(xiàng)目產(chǎn)生的固體廢棄物有飛灰、爐渣和脫硫以及生活垃圾。按照“資源化、減量化、無(wú)害化”的固廢處置原則，對(duì)固廢進(jìn)行分類(lèi)收集、堆放，分質(zhì)處置。飛灰、爐渣和脫硫渣能夠全部綜合利用。項(xiàng)目專(zhuān)門(mén)建設(shè)有1×500m3灰?guī)煲约?×100m3渣庫(kù)用于項(xiàng)目運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的灰、渣，灰?guī)旌驮鼛?kù)庫(kù)頂均安裝有除塵器；脫硫渣存放在專(zhuān)門(mén)的脫硫渣庫(kù)內(nèi)，脫硫渣暫存時(shí)產(chǎn)生的廢水進(jìn)行有效收集后，回流至脫硫液池內(nèi)，不外排。灰、渣及脫硫渣均用密封性良好的車(chē)輛外運(yùn)至物資公司進(jìn)行綜合利用，貯存和處置須符合《一般工業(yè)固體廢物貯存、處置污染控制標(biāo)準(zhǔn)》（GB18599-2001）的要求，確保處置過(guò)程不對(duì)環(huán)境造成二次污染。項(xiàng)目產(chǎn)生的職工生活垃圾由環(huán)衛(wèi)部門(mén)清運(yùn)處理。本項(xiàng)目上所產(chǎn)生的一般固廢均設(shè)置有固定暫存場(chǎng)所，配備專(zhuān)人管理，并建立一般固廢管理臺(tái)帳。

3 結(jié)語(yǔ)

本文以嘉興新嘉愛(ài)斯熱電有限公司生物質(zhì)項(xiàng)目為例，分析了生物質(zhì)直燃發(fā)電供汽過(guò)程中的廢氣、廢水、廢渣、噪聲排放進(jìn)行了控制措施。實(shí)踐證明，在采取一定控制措施后，生物質(zhì)直接燃燒發(fā)電供汽工程中的各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到環(huán)?？刂颇繕?biāo)。

TK6

A

1671-0711（2017）05（上）-0032-03

浙江省重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目（項(xiàng)目編號(hào)：2016C01SA410507）。