燃煤電廠排煙溫度控制協(xié)同減排效益分析

王 濱 廖國(guó)權(quán) 李 皎 馮梅堂 張文龍

(天津華能楊柳青熱電有限責(zé)任公司，天津 300380)

燃煤電廠煙囪排放煙氣處于飽和狀態(tài)，煙溫高于煙囪出口環(huán)境溫度，被急劇冷卻，煙氣中水蒸汽冷凝，會(huì)表現(xiàn)出煙羽現(xiàn)象[1-3]?！盁熡稹迸欧旁谀鏈貙觾?nèi)釋放，對(duì)周邊局部區(qū)域內(nèi)污染物的生成及擴(kuò)散產(chǎn)生不利影響，另外環(huán)境空氣能見(jiàn)度會(huì)隨環(huán)境相對(duì)濕度的增加而降低[4-7]。天津市《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(DB12/810-2018)[8]要求，現(xiàn)有火電廠燃煤發(fā)電鍋爐應(yīng)采取相應(yīng)技術(shù)降低煙氣排放溫度和含濕量，自2019年11月1日起，現(xiàn)有燃煤發(fā)電鍋爐及65t/h以上燃煤非發(fā)電鍋爐煙氣排放溫度應(yīng)達(dá)到煙氣排放控制要求，非采暖季(4月至10月)小于或等于48℃，采暖季(11月至次年3月)小于或等于45℃。天津華能楊柳青熱電有限責(zé)任公司(以下簡(jiǎn)稱楊柳青熱電廠)為滿足地方政策、法規(guī)要求，對(duì)7號(hào)機(jī)組進(jìn)行了煙氣深度治理改造，通過(guò)脫硫吸收塔漿液冷卻方式，降低排煙溫度和濕度，實(shí)現(xiàn)煙氣深度治理、輔助除塵、降低脫硫系統(tǒng)水耗有機(jī)的結(jié)合[9-11]。本文為綜合評(píng)價(jià)機(jī)組煙氣深度治理的環(huán)境效益，對(duì)7號(hào)機(jī)組改造后煙氣中脫出物質(zhì)進(jìn)行定量定性分析，確定污染物減排量。

楊柳青熱電廠7號(hào)機(jī)組改造設(shè)計(jì)脫硫吸收塔塔后煙氣量為1 173 185 m3/h(標(biāo)態(tài)、濕基、實(shí)際O2)，吸收塔入口原煙氣煙溫按90～110℃設(shè)計(jì)，吸收塔出口凈煙氣按53℃(非采暖季)/51℃(采暖季)設(shè)計(jì)。本次改造在每座吸收塔與煙囪之間設(shè)置一套煙氣冷凝裝置。要求如下：非采暖季(4月至11月)吸收塔出口溫度由53℃降至47℃；采暖季(11月至次年3月)吸收塔出口溫度由51℃冷凝至44℃。煙氣冷凝技術(shù)采用塔內(nèi)冷凝液-液換熱方案。塔內(nèi)冷凝液-液換熱方案即將吸收塔頂層、次頂層(作為備用)噴淋層作為低溫噴淋層，利用降溫后的循環(huán)漿液對(duì)飽和煙氣進(jìn)行冷凝除濕，在吸收塔頂層、次頂層(作為備用)噴淋層對(duì)應(yīng)的漿液循環(huán)泵出口豎直管道上分別設(shè)置一套液-液板式換熱器，換熱材質(zhì)需采用2205或強(qiáng)度和防腐性能高于2205的合金材質(zhì)。換熱器的冷卻水媒取自楊柳青熱電廠冷卻水塔的集水池，夏季冷卻水溫按32.5℃考慮，冬季冷卻水溫按20℃考慮。漿液冷卻裝置均采用單元式布置，不設(shè)置煙氣再熱裝置。

1 煙氣深度治理系統(tǒng)規(guī)范

1.1 脫硫系統(tǒng)煙氣主要參數(shù)

7號(hào)機(jī)組設(shè)計(jì)煤質(zhì)按收到基硫分Sar=0.8%，脫硫裝置入口SO2濃度為1 644 mg/m3(標(biāo)態(tài)、干基、6%O2)設(shè)計(jì)。脫硫裝置煙氣條件按表1設(shè)計(jì)。

表1 脫硫系統(tǒng)煙氣參數(shù)

1.2 煙氣深度治理系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求

煙氣冷凝裝置每臺(tái)機(jī)組共設(shè)置2套漿液冷卻換熱器，煙氣冷凝裝置的冷媒介質(zhì)采用冷卻水塔中的冷卻水，冷媒介質(zhì)在冷凝裝置與冷卻塔中閉式循環(huán)。設(shè)計(jì)參數(shù)見(jiàn)表2。

表2 煙氣冷凝裝置設(shè)計(jì)熱力參數(shù)

2 協(xié)同減排測(cè)試分析

2.1 測(cè)試項(xiàng)目

測(cè)試項(xiàng)目見(jiàn)表3。

表3 測(cè)試項(xiàng)目表

2.2 試驗(yàn)參考標(biāo)準(zhǔn)

主要采用標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表4。

表4 試驗(yàn)參考標(biāo)準(zhǔn)

2.3 試驗(yàn)過(guò)程及試驗(yàn)結(jié)果分析

2.3.1 測(cè)試位置

7號(hào)機(jī)組煙囪入口煙道截面。

2.3.2 測(cè)試工況

2019年7月24日9:30-18:00，機(jī)組負(fù)荷290 MW，煙氣深度治理系統(tǒng)未投運(yùn)；2019年7月25日9:00-18:00，機(jī)組負(fù)荷285 MW，煙氣深度治理系統(tǒng)未投運(yùn)；2019年7月26日11:00-19:20，機(jī)組負(fù)荷286 MW，煙氣深度治理系統(tǒng)投運(yùn)；2019年7月27日11:00-14:00，機(jī)組負(fù)荷271 MW，煙氣深度治理系統(tǒng)投運(yùn)。

2.3.3 測(cè)試指標(biāo)

排放煙氣溫度、SO2、NOX、O2濃度、總固體顆粒物濃度、含濕量、可凝結(jié)顆粒物含量、SO3含量。

2.3.4 煙氣流量測(cè)試

2019年7月25日，機(jī)組負(fù)荷285 MW，排放煙氣流量為147.98×104m3/h (標(biāo)態(tài)，濕基，實(shí)際O2)，折算后煙氣流量為121.66×104m3/h (標(biāo)態(tài)，干基，6%O2)。

2.3.5 測(cè)試結(jié)果匯總

測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表5。

表5 試驗(yàn)結(jié)果匯總

3 環(huán)境效益評(píng)價(jià)及結(jié)論

經(jīng)實(shí)際測(cè)試分析，楊柳青熱電廠7號(hào)機(jī)組煙氣深度治理改造通過(guò)排煙溫度控制，一方面極大減輕了煙囪“煙羽”視覺(jué)污染，提升電廠環(huán)保水平和外部形象；另一方面各種污染物協(xié)同減排效益明顯，主動(dòng)響應(yīng)了地方排放總量控制要求。主要結(jié)論如下(相關(guān)污染物減排量按年利用小時(shí)數(shù)5000h計(jì))：

(1)2019年7月25日，機(jī)組負(fù)荷285 MW，排放煙氣流量為147.98×104m3/h (標(biāo)態(tài)，濕基，實(shí)際O2)，折算后煙氣流量為121.66×104m3/h (標(biāo)態(tài)，干基，6%O2)。

(2)煙氣深度治理系統(tǒng)停運(yùn)時(shí)，排放煙氣平均溫度為53.2℃；煙氣深度治理系統(tǒng)投運(yùn)時(shí)，排放煙氣平均溫度為45.6℃。

(3)根據(jù)煙氣深度治理系統(tǒng)投運(yùn)前后排放煙氣的SO2濃度計(jì)算，7號(hào)機(jī)組煙氣SO2年減排量為11.15 t/a。

(4)根據(jù)7號(hào)機(jī)組煙氣深度治理系統(tǒng)投運(yùn)前后NOX濃度分別為35.0 mg/m3、33.8 mg/m3，變化微小，可以忽略。

(5)根據(jù)煙氣深度治理系統(tǒng)投運(yùn)前后排放煙氣的總固體顆粒物濃度計(jì)算，7號(hào)機(jī)組煙氣總固體顆粒物年減排量為4.67 t/a。

(6)根據(jù)煙氣深度治理系統(tǒng)投運(yùn)前后排放煙氣中的含濕量計(jì)算，7號(hào)機(jī)組煙氣水年減排量為194 441.76 t/a。

(7)根據(jù)煙氣深度治理系統(tǒng)投運(yùn)前后排放煙氣可凝結(jié)顆粒物含量計(jì)算，7號(hào)機(jī)組煙氣可凝結(jié)顆粒物年減排量為11.66 t/a。

(8)根據(jù)煙氣深度治理系統(tǒng)投運(yùn)前后排放煙氣SO3計(jì)算，7號(hào)機(jī)組SO3年減排量為17.30 t/a。