電廠鍋爐節(jié)能減排技術(shù)探討

韓淑芬

摘? 要：綠色發(fā)展是十八大的重大發(fā)展理念，作為世界上最大的能源消耗國，我國節(jié)能減排的壓力巨大。因此本文的研究結(jié)合電廠鍋爐改造的實際需求，采用新工藝、新方法和新設(shè)計，對鍋爐系統(tǒng)進(jìn)行改造，實現(xiàn)節(jié)能減排的需求， 鍋爐是提供熱能動力的重要設(shè)備，從瓦特蒸汽機(jī)發(fā)明以來，鍋爐系統(tǒng)就深刻地改變了人類的生活。但是目前我國電廠鍋爐的能耗較高，能源利用效率較低，環(huán)保性還有很大的提升空間。

關(guān)鍵詞：電廠鍋爐? 節(jié)能減排? 熱能動力? 技術(shù)探討

中圖分類號：TM621? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-098X（2020）08（c）-0076-03

Abstract： Green development is a major development concept of the 18th CPC National Congress. As the largest energy consuming country in the world， China has great pressure on energy conservation and emission reduction. Therefore， the study of this paper combines the actual needs of power plant boiler transformation， using new technology， new methods and new design to reform the boiler system to achieve the demand of energy saving and emission reduction. The boiler is an important equipment to provide thermal power. Since the invention of watt steam engine， the boiler system has profoundly changed human life. But at present， the energy consumption of power plant boilers in China is high， the energy utilization efficiency is low， and there is still a lot of room for improvement of environmental protection.

Key Words： Power plant boiler; Energy saving and emission reduction; Thermal power ; Technicaldiscussion

1? 電廠鍋爐節(jié)能減排技術(shù)應(yīng)用的必要性

1.1 傳統(tǒng)電廠鍋爐排放情況

傳統(tǒng)電廠 一般采用固定直流式煤粉燃燒器，配送鋼球磨中儲式送分系統(tǒng)，處理的技術(shù)路線一般為低氮燃燒+SCR+靜電除塵器+石灰石-石膏濕法脫硫等方法。一般脫硫效率在95%左右，實際煤的含硫量為0.45%～0.8%之間。脫硝系統(tǒng)排放濃度能夠滿足《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》，氮氧化物排放濃度低于 100mg/m3，除塵器基本上能夠滿足高頻電源改造需求，除塵效率接近99.9%。

1.2 傳統(tǒng)電廠鍋爐節(jié)能減排技術(shù)改造的必要性

當(dāng)前，節(jié)能減排的要求已經(jīng)提高，傳統(tǒng)鍋爐的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)不能滿足《煤電節(jié)能減排升級與改造行動計劃 （2014-2020年）》的需求，要將除塵、脫硫和脫氮需求降低到5mg/m3、35mg/m3、50mg/m3之內(nèi)，就要進(jìn)行節(jié)能減排需求，這樣才能夠滿足抄底排放的需求。同時火電機(jī)組抄底排放改造也要和新設(shè)備和新裝置相符合，采用典型的技術(shù)進(jìn)行提效改造，降低燃煤的成本，高揮發(fā)分煙煤改造，提升燃燒的效率，降低制粉系統(tǒng)的電耗。也要提升系統(tǒng)的安全性，防止保障和自然現(xiàn)象的產(chǎn)生，降低磨煤機(jī)出口的溫度。最后，實現(xiàn)超清潔排放的目的。

2? 電廠鍋爐節(jié)能減排改造技術(shù)

2.1 中儲式貧煤鍋爐改燒煙煤直吹式制粉系統(tǒng)改造

首先對煤質(zhì)特性進(jìn)行分析，研究鍋爐對煙煤的適應(yīng)性，根據(jù)對鍋爐性能的影響，對系統(tǒng)進(jìn)行匹配性改造。一般來說，小鍋爐爐膛對低灰煤的適應(yīng)性較低，因此要選擇1300℃以上的爐煤，比如石炭系列煤和準(zhǔn)混系列煤。對系統(tǒng)機(jī)芯分析，4300kcal/kg 熱值入爐煤，磨煤機(jī)出力為 40t/h，入爐煤水分低于22%。出于節(jié)能減排的需要，要對鍋爐及輔機(jī)改造適應(yīng)性分析。為了降低爆炸的可能性，降低電耗，將制粉系統(tǒng)改為直吹式正壓送粉。拆除現(xiàn)有部分系統(tǒng)，增加正壓直吹式設(shè)備，并且根據(jù)需要對風(fēng)煙系統(tǒng)、燃燒系統(tǒng)和汽水系統(tǒng)等進(jìn)行改造?？傮w來說，改造后，磨煤機(jī)金屬耗量較小，自重輕，改造方便，成本低，運行維護(hù)費用低，通風(fēng)量小，檢修方面，監(jiān)測到的阻力在3kPa以下，阻力較小，一次風(fēng)機(jī)的壓頭也很低，改造費用較少。由于技術(shù)的成熟性較好，設(shè)備可靠性相對極高。鍋爐效率能夠提升0.5%左右，煤種適應(yīng)性能夠最高提高5%，系統(tǒng)簡單性和設(shè)備復(fù)雜性大大降低，由于煤粉停留時間短，防爆安全性大大提高，廠用電率下降0.75%左右，煤耗降低了3.7g/kW? h，NOx排放控制在 250mg/m3，能夠提供二次風(fēng)。

2.2 濕式電除塵器改造

傳統(tǒng)濕法除塵脫硫技術(shù)除塵效率很難達(dá)到50%，為了解決這一問題，要從終端入手，采用新工藝和新技術(shù)。濕式電除塵器性能不受到燃煤灰分的制約，對于重金屬、硫化物等處理效果較好，因此被廣泛采用。該除塵器經(jīng)過電暈放電、粒子荷電、集塵、沖刷除四個步驟，由于內(nèi)部沒有振打裝置，不會產(chǎn)生二次揚灰，脫塵效果好。出口煙塵濃度不高于 5mg/m3，將干煙囪改造為濕煙囪，減少改造工程量，改造能夠滿足在線監(jiān)測和運行維護(hù)的需求，系統(tǒng)阻力、漏風(fēng)率控制在合理范圍內(nèi)。改造采用一塔一爐方案，盡量利用原有設(shè)備，減少原有煙道的拆除，滿足系統(tǒng)阻力增加的需求。吸收塔出口總煙道先垂直向上再從上向下接入除塵器，出口設(shè)計煙塵含量<3mg/m3。本體裝置設(shè)計壽命同吸收塔，一般維修期為六年，內(nèi)部沒有轉(zhuǎn)動部件，檢修工作量非常小。陽極裝置包括沉淀極和支撐梁，具有連續(xù)工作的特點，不存在堵塞和結(jié)垢的問題。陰極裝置包括陰極線、上下部吊掛裝置、絕緣箱，抗腐蝕能力強(qiáng)。沖洗系統(tǒng)設(shè)置若干個電動閥可進(jìn)行分區(qū)作業(yè)，水均可以參加脫硫用水的循環(huán)。

2.3 煙氣加熱器和低溫省煤器改造

采用MGGH加熱器，以先進(jìn)的余熱利用技術(shù)節(jié)約能源。低溫省煤器出口煙溫高于煙氣酸露點10℃左右，降低排煙溫度，實現(xiàn)節(jié)能的目的。煙囪入口的煙道設(shè)置一套凈煙氣加熱器，利用煙的高跟加熱媒介水，引出的煙氣全部進(jìn)入FGD系統(tǒng)，在煙氣降溫之后，再進(jìn)入靜電除塵器和脫硫塔凈化。為了提高煙氣利用率，將煙囪加高，實現(xiàn)余溫利用的目的。對靜電除塵器進(jìn)行改造，提高其抗腐蝕能力，降低粉塵比電阻，提高電除塵效率，煙氣溫度從130℃降至 90℃左右。電除塵器吸附三氧化硫顆粒，避免下游設(shè)備腐蝕。

2.4 脫硫吸收塔入口噴淋系統(tǒng)改造

在煙溫高于160℃的情況下，容易造成設(shè)備損害，因此要對煙氣增加噴淋裝置，安裝于吸收塔入口處，對煙氣進(jìn)行冷卻。當(dāng)溫度達(dá)到閾值，自動啟動噴淋系統(tǒng)，溫度降到合理范圍內(nèi)，系統(tǒng)停止噴淋。在系統(tǒng)設(shè)計中應(yīng)該注意的是采用就近噴淋原則，在工藝水箱附近布置噴淋水泵。噴淋有效容易大于20m3，設(shè)置兩個以上噴淋設(shè)備。

2.5 脫硫吸收塔除霧系統(tǒng)改造

排除的煙氣帶有大量的脫硫產(chǎn)物，非常容易造成二次污染，而傳統(tǒng)的機(jī)械式除霧器只有排除20μm 以上的水霧顆粒，而一些氣溶膠顆粒和重金屬都無法去除在貧改煙處理后，排放濃度能夠控制在在30mg/m3左右，最低能夠控制在26mg/m3左右。濕式電除塵器出口要低于5mg/m3左右，因此其濃度要在20mg/m3以下，因此，需要對系統(tǒng)進(jìn)行改造。系統(tǒng)采用葉片形式，通過改變氣相流場分布及固體顆粒及液滴顆粒的濃度分布實現(xiàn)其目的。系統(tǒng)能夠?qū)?.5μm以上的固體顆粒收集，具有防堵塞功能，除霧功能大大提高。采用氣液固三相耦合及動態(tài)模擬技術(shù)，對煙氣流場進(jìn)行分析，對除霧器的布置方式進(jìn)行優(yōu)化，使煙氣速度方差小于 5%，實現(xiàn)適應(yīng)的目的。為了增強(qiáng)固體顆粒的搜集能力，在高速區(qū)域設(shè)計為葉片間距小的除霧器模塊，選用高效除霧器模塊，與煙氣流向平行改為呈一定夾角，實現(xiàn)對折彎通道煙氣截留的目的。安裝煙氣中滴捕集裝置進(jìn)行采集，對除霧器沖水管進(jìn)行改造。

2.6 煙氣改造技術(shù)路線和成效

改造后技術(shù)路線流程如下：爐內(nèi)低氮燃燒+SCR 脫硝+低溫省煤器+靜電除塵器+高效脫硫+濕式靜電除塵器+煙氣加熱器。進(jìn)過技術(shù)處理，鍋爐基本上實現(xiàn)了超低排放，煙塵、二氧化硫、氧化氮等排放分別小于4mg/m3，25mg/m3，35mg/m3，創(chuàng)造了大量經(jīng)濟(jì)效益，燃煤利用率明顯提升，節(jié)能減排效應(yīng)良好。

3? 結(jié)語

研究顯示，通過超低排放技術(shù)改造之后，鍋爐的效率大大提升，從源頭減少煙氣污染，有效地利用煙氣余熱，節(jié)能減排效益明顯。但是這還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，未來要將智能技術(shù)和鍋爐節(jié)能減排技術(shù)結(jié)合起來，采用新工藝，徹底實現(xiàn)從源頭杜絕污染。

參考文獻(xiàn)

[1] 龍輝，黃飛，黃晶晶.歐洲、日本燃煤火電機(jī)組大氣污染物控制標(biāo)準(zhǔn)及技術(shù)路線選擇[J].電力科技與環(huán)保，2018，34（1）：9-13.

[2] 吳志紅.電袋復(fù)合除塵器在燃煤循環(huán)流化床鍋爐除塵中的應(yīng)用[J].化工設(shè)計通訊，2017，43（6）：203-204.

[3] 楊瑞星.煤化工企業(yè)電廠鍋爐節(jié)能減排技術(shù)研究進(jìn)展[J].化工管理，2019（23）：110-111.

[4] 黃序華.電廠鍋爐運行中節(jié)能降耗技術(shù)的應(yīng)用策略探討[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2019（16）：175-176.

[5] 李建新.AH電廠節(jié)能減排技術(shù)研究及工程應(yīng)用[D].北京：北京工業(yè)大學(xué)，2019.

[6] 陳云峰.燃煤電廠煙氣余熱利用節(jié)能及環(huán)保技術(shù)研究[D].北京：華北電力大學(xué)，2017.