發(fā)電企業(yè)環(huán)保改造技術(shù)研究與經(jīng)濟(jì)效益分析

李再亮

摘 要：煤燃燒是造成中國大氣污染的主要原因之一，國家各級(jí)部門對(duì)燃煤發(fā)電機(jī)組的環(huán)保要求以及電廠自身的要求標(biāo)準(zhǔn)越來越高，對(duì)影響環(huán)保指標(biāo)的關(guān)鍵設(shè)備，如除塵器、吸收塔、燃燒器等進(jìn)行環(huán)保改造，以降低污染物排放，改善環(huán)保指標(biāo)，實(shí)現(xiàn)優(yōu)于燃?xì)廨啓C(jī)組排放的"超低"/"超清潔"排放。治理內(nèi)容為：氮氧化物（NOx），二氧化硫（SO2）及粉塵。結(jié)合國內(nèi)外現(xiàn)有技術(shù)方案及工程實(shí)例，對(duì)分項(xiàng)技術(shù)方案的比選做了研究，對(duì)改造經(jīng)濟(jì)效益和運(yùn)行狀況做了詳細(xì)的分析。

關(guān)鍵詞：污染物；環(huán)保改造；技術(shù)方案；經(jīng)濟(jì)效益

1 引言

近年來，隨著燃煤電廠超低排放政策的出臺(tái)和市場的推動(dòng)，火電行業(yè)燃煤煙氣污染物控制幾乎得到了快速發(fā)展，通過科技創(chuàng)新、應(yīng)用最先進(jìn)的環(huán)保技術(shù)，發(fā)展并初步探索了一系列新的大氣污染物控制技術(shù)，我國燃煤電廠現(xiàn)有大氣污染治理路線主要為脫硝、除塵和脫硫，每個(gè)處理系統(tǒng)獨(dú)立設(shè)計(jì)、安裝與運(yùn)行管理，但實(shí)際運(yùn)行過程中各裝置存在相互影響、相互制約，因此必須掌握這些影響因素，才可在設(shè)計(jì)過程中實(shí)現(xiàn)煙氣治理系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)，運(yùn)行和管理過程實(shí)現(xiàn)集成管控高效管理；脫硝、除塵和脫硫設(shè)施在脫除其自身污染物的同時(shí)，對(duì)其他污染物均有協(xié)同脫除作用，協(xié)同治理是超低排放設(shè)計(jì)最主要的理念。

當(dāng)前國內(nèi)外超低排放改造的主要技術(shù)方式包括：旋轉(zhuǎn)電極電除塵器、低低溫除塵器、濕式電除塵器、吸收塔除塵、管束式除塵裝置、美國巴威托盤、空塔串聯(lián)塔、石灰石粉活性激發(fā)性技術(shù)、旋匯耦合高效脫硫、鍋爐低氮燃燒器技術(shù)、SCR煙氣脫硝技術(shù)等。

2 發(fā)電企業(yè)環(huán)保改造技術(shù)路線工程實(shí)例介紹

2.1原有環(huán)保實(shí)施狀況

某公司四臺(tái)60萬千瓦超臨界燃煤發(fā)電機(jī)組，同步設(shè)計(jì)安裝了四套“石灰石—石膏”濕法脫硫裝置。脫硫劑為石灰石，一臺(tái)鍋爐配置一座吸收塔，原設(shè)計(jì)入口SO2濃度1414mg/Nm3（干態(tài)）脫硫效率96%。同步配置雙室五電場靜電除塵器，除塵裝置于2006年與主機(jī)同步投入使用。鍋爐煙氣流經(jīng)靜電除塵器的五個(gè)串聯(lián)電場進(jìn)行除塵后，由煙囪排出。脫硝系統(tǒng)采用選擇性催化還原技術(shù)，SCR煙氣脫硝裝置，液氨作為還原劑，蜂窩型催化劑2+1形式布置，脫硝效率按85%設(shè)計(jì)。

2.2 超低排放改造技術(shù)路線

改造目標(biāo)：二氧化硫不大于18mg/Nm3、氮氧化物不大于27mg/Nm3、粉塵不大于2.7mg/Nm3、消除“煙羽”。

2.2.1脫硫系統(tǒng)

脫硫增容改造具體改造為方案：吸收塔漿池加高，增加1臺(tái)漿液循環(huán)泵，增加1層漿液噴淋，噴淋層第4層為單向噴嘴，第1、2、3層改造為雙向切線空心噴嘴噴嘴，除霧器更改為2層屋脊+1層管式，吸收塔出口轉(zhuǎn)45°，除霧器出口煙氣攜帶的水滴（≥20？m）含量低于40mg/Nm3。

2.2.2脫硝系統(tǒng)

采用低氮燃燒器+SCR脫硝提效改造，鍋爐低氮燃燒器改造后鍋爐本體NOx排放濃度≤ 250mg/Nm3，SCR脫硝催化劑三層布置，脫硝出口NOx不大于27mg/Nm3。

2.2.3除塵系統(tǒng)：

原有靜電除塵器系統(tǒng)采用第一、第二、第三電場實(shí)施高頻電源改造、第五電場原有4臺(tái)高壓硅整流變壓器及其控制系統(tǒng)改造為脈沖電源方案，可達(dá)到煙塵排放濃度≤20mg/Nm3，并能一定程度上減少微細(xì)顆粒排放。在脫硫塔后與煙囪之間增設(shè)一臺(tái)濕式電除塵器，設(shè)備本體布置在脫硫塔出口，脫硫塔排出的煙氣經(jīng)過膨脹節(jié)后進(jìn)入濕式電除塵器的內(nèi)部電場，設(shè)計(jì)效率≥90%，最終達(dá)到粉塵排放濃度≤2.7mg/Nm3。

2.2.4消除石膏雨和煙羽

增設(shè)水媒式換熱器MGGH。在空預(yù)器后干式電除塵器前布置MGGH煙氣冷卻器，夏季按將煙氣溫度從125℃降到90℃、冬季按將煙氣溫度從115℃降到90℃設(shè)計(jì)；在濕式電除塵器之后煙道上布置MGGH煙氣再熱器，利用加熱后的熱媒水加熱脫硫后的凈煙氣，夏季按將煙氣溫度從50℃升到82℃、冬季按將煙氣溫度從50℃升到72℃設(shè)計(jì)，減輕石膏雨和煙羽現(xiàn)象。

2.3 超低改造后運(yùn)行情況

改造投入運(yùn)行后各項(xiàng)指標(biāo)通過省環(huán)境檢測中心環(huán)保驗(yàn)收檢測，以及環(huán)保廳監(jiān)測評(píng)估技術(shù)審查，排放值達(dá)到設(shè)計(jì)要求，主要煙氣污染物排放濃度（煙塵、二氧化硫、氮氧化物）達(dá)到燃?xì)廨啓C(jī)組的排放限值，在通過72小時(shí)后的在網(wǎng)運(yùn)行30天評(píng)估期內(nèi)，三項(xiàng)主要污染物濃度均遠(yuǎn)低于燃?xì)廨啓C(jī)排放標(biāo)準(zhǔn)允許值，排放限值的達(dá)標(biāo)保證率均達(dá)到100%，通過穩(wěn)定性評(píng)估。

綜合分析環(huán)?？⒐を?yàn)收監(jiān)測報(bào)告、季度性監(jiān)測報(bào)告、性能試驗(yàn)報(bào)告、運(yùn)行報(bào)表以及實(shí)時(shí)CEMS運(yùn)行數(shù)據(jù)，環(huán)保裝置系統(tǒng)投運(yùn)率、裝置的利用率、主要物料的消耗、脫硫石膏品質(zhì)滿足性能保證值，各項(xiàng)指標(biāo)滿足技術(shù)要求。

3 環(huán)境影響及經(jīng)濟(jì)效益分析

3.1環(huán)境影響分析

超低排放改造實(shí)施后，機(jī)組煙氣污染物排放值低于燃機(jī)的大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)。NOx、SO2及粉塵年排放量實(shí)現(xiàn)大幅度削減，實(shí)現(xiàn)減排，對(duì)改善區(qū)域環(huán)境有重大貢獻(xiàn)。同時(shí)，增設(shè)MGGH系統(tǒng)，有效的減輕了石膏雨和“煙羽”現(xiàn)象，提高了整體企業(yè)形象。

3.2經(jīng)濟(jì)效益分析

根據(jù)國家發(fā)改委、建設(shè)部2006年7月頒發(fā)的《建設(shè)項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)方法與參數(shù)》（第三版）及火力發(fā)電工程經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)導(dǎo)則（DL/T 5435-2009），對(duì)超低排放改造的增量資金進(jìn)行經(jīng)濟(jì)效益分析，資本金20%，每臺(tái)機(jī)組改造工期3個(gè)月，項(xiàng)目經(jīng)營期分別按20年和13年計(jì)算。年利用小時(shí)5500小時(shí)。經(jīng)營期20年計(jì)算，年總成本為2942萬元，廠用電考慮5.6%，單位售電成本9.44元/MWh；經(jīng)營期13年計(jì)算，年總成本為3358萬元，單位售電成本10.78元/MWh。

4 總結(jié)

針對(duì)超低排放改造眾多技術(shù)方案，選擇前時(shí)應(yīng)對(duì)各方案的應(yīng)用效果進(jìn)行論證，制定詳細(xì)調(diào)研目標(biāo)和計(jì)劃，對(duì)系統(tǒng)性問題進(jìn)行評(píng)估和深入研究，包括：超低排放的環(huán)境效益、經(jīng)濟(jì)效益及其對(duì)技術(shù)的影響、系統(tǒng)及設(shè)備的可靠性、資源節(jié)約或消耗情況、可能產(chǎn)生的二次污染及應(yīng)對(duì)措施、超低排放補(bǔ)貼潛在實(shí)施效果等。應(yīng)選用既能減少煙塵、二氧化硫、氮氧化物等的排放，又要盡量避免氨逃逸、二氧化碳和三氧化硫排放增加等現(xiàn)象，同時(shí)考慮成本降低問題。目前，關(guān)于SO3及氨逃逸的環(huán)境影響尚無法精確評(píng)判，燃煤電廠超低排放改造還會(huì)增加二氧化碳排放。此外，液氨、催化劑等原材料生產(chǎn)的全生命周期污染物排放也需系統(tǒng)測算和通盤考量。選擇避免環(huán)境效益差、經(jīng)濟(jì)代價(jià)大、能源消耗高、二次污染多的環(huán)保改造方案對(duì)發(fā)電企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益至關(guān)重要。

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