山东寻求燃煤锅炉节能优化及超低排放技术方案

碳中和战略合作网讯：　　●转变燃煤锅炉污染治理思路，由末端治理转变为全过程控制，由单纯的污染减排转变为节能、提效与减排的多赢
　　●实施锅炉燃烧过程优化，改变锅炉的运行参数，在满足限定条件的同时，可以实现污染物减排和锅炉性能改善，是硬件改造的有成本效益的替代方案，能够发挥设备的最大效能，达到污染物排放标准所需费用最低
　　山东省环境科学学会日前联合美国里海大学等单位共同主办了燃煤锅炉节能优化及超低排放技术讲座，专门邀请国内外专家，重点讲解燃煤蒸汽循环发电装置和耗热率技术发展。
　　100多名企业代表和山东省17市环保局的相关负责人齐聚一堂，聆听专家讲授，寻求答疑解惑。
　　山东省环保厅副厅长谢锋告诉记者：“通过举办此次技术讲座，了解并引进国外先进的燃煤锅炉燃烧及污染排放控制技术，转变燃煤锅炉污染治理思路，由末端治理转变为全过程控制，由单纯的污染减排转变为节能、提效与减排的多赢，以提高全省燃煤锅炉燃烧及污染排放控制技术水平。”
　　燃煤锅炉燃烧系统必须全面优化
　　实施煤改气、提高排放标准等措施，但清洁能源供应量不能满足需求、污染治理设施投资运行费用高
　　据介绍，作为耗煤大省，山东省每年燃烧煤炭约4亿吨，燃煤引起的煤烟型污染是全省大气污染的主要类型，烟尘排放量的80%，二氧化硫排放量的90%来自燃煤。而锅炉是燃煤大户，年用煤量占煤炭总消费的70%左右，因此，控制锅炉污染物排放是改善大气环境质量的一个重要方面。
　　谢锋向记者介绍，针对锅炉大气污染，国家及山东省出台了一系列政策措施，如实施煤改气、提高以燃煤电厂为重点的工业点源排放标准等措施，但这些措施往往存在清洁能源供应量不能满足需求、污染治理设施投资运行费用较高等影响因素。
　　来自大唐滨州发电有限公司的一名企业人员坦言，《山东省区域性大气污染物综合排放标准》及火电、钢铁等5项地方大气污染物排放标准已经正式实施了，规划利用8年时间分4个时段，逐步实现由行业标准向区域性大气污染物排放标准过渡，这要求企业必须持续提升污染治理水平，既有压力也有动力。
　　当前的现实需要对锅炉燃烧系统进行优化，提高锅炉的清洁生产水平，同时还能降低煤耗节约运行费用，实现企业环境效益与经济效益的双赢。
　　对于燃煤企业而言，目前燃煤锅炉节能优化及超低排放技术研究进展如何?技术是否实用?从哪里寻得最适合的技术?对于燃煤企业来说，是他们面临的一大难题。
　　针对以上问题，山东省环境科学学会联合美国里海大学等单位决定共同主办燃煤锅炉节能优化及超低排放技术讲座。
　　山东环境科学学会秘书长丁卫建对记者说：“技术讲座模仿在美国非常成功的短期课程，由讲师为发电厂的工程师、公用事业公司的经理与高管，以及燃煤锅炉提供服务设备公司的工程师授课，以此推广先进的污染治理技术和理念。”
　　哪些因素影响机组性能?
　　机组性能同飞灰未燃尽碳的关系很大，锅炉漏风也是影响机组性能的因素之一，采用低氮燃烧器，可以改变空气和燃料的混合方式
　　在技术讲座上，美国里海大学能源研究中心主任艾德华・利维博士、首席研究科学家卡洛斯・罗梅罗博士分别从热耗原因、影响机组性能的因素、锅炉燃烧过程优化、粉尘排放控制等方面进行了讲授。
　　艾德华・利维认为，电厂机组性能与很多因素有关。其中，机组性能同飞灰未燃尽碳的关系很大，当飞灰未燃尽碳含量升高时，机组热耗以及优化的省煤器出口氧量增大，而飞灰未燃尽碳含量与煤的反应性、煤粉细度、燃烧器维护状态、燃烧器风门设定等参数有关。煤水分会随着天气的变化而变化，水分增加将导致机组热耗和厂用电增加，总发电量降低。
　　锅炉漏风也影响机组性能的因素之一，对于平衡通风锅炉，冷空气从炉膛和对流受热面炉墙开口以及打开的观火口等处漏入锅炉。部分锅炉漏风进入温度较低的对流受热面区域，这个区域的温度不足以支持燃料和空气之间的化学反应。随着锅炉漏风的增加，机组性能将会降低。
　　专家表示，为实现优化机组性能，有必要定期检查锅炉漏风量。此外，空气预热器密封漏风将导致送风机和引风机电耗、烟气流量和蒸汽抽汽加热器的抽汽量增大，漏风增加会引起机组热耗的恶化以及优化氧量的略微降低。
　　针对氮氧化物的控制，卡洛斯・罗梅罗说，采用低氮燃烧器，可以改变空气和燃料的混合方式，以降低混合速率、降低NOx在重要生成区域中的氧气供给、减少在火焰高温区燃烧的燃料量。同常规燃烧器相比，低氮燃烧器可降低30%~60%的NOx排放。具有更好的湍流混合和加大分级的先进火上风系统，可以增加NOx移除率。
　　卡洛斯・罗梅罗还对SNCR技术和SCR技术进行了简单比较，他指出，SNCR技术占地面积小，改造容易，在负荷范围内的控制程度高，满足要求的费用低。典型的反应物包括氨水和尿素，NOx减排率在30%~75%，影响SNCR性能的因素包括温度急剧降低、不完全混合、烟气成分、氨逃逸等。
　　SCR技术在400华氏度~1025华氏度温度范围内有效，通常应用的温度范围是650华氏度~750华氏度，属于资本密集型技术，投资高，也是一种非常有效的NOx控制技术，脱硝效率在70%~90%或者更高。
　　卡洛斯・罗梅罗提出，实施锅炉燃烧过程优化，改变锅炉(或其他设备如SCR)的运行参数，在满足限定条件的同时，可以实现污染物减排和锅炉性能改善，是硬件改造的有成本效益的替代方案，能够发挥现有设备或新的污染物控制设备的最大效能，达到污染物排放标准所需费用最低。
　　基于15年的电厂机组性能和锅炉燃烧优化经验，里海大学能源研究中心开发出了用于燃烧优化的技术，已经在美国、加拿大、墨西哥、中国和欧盟的30多台机组上得到应用。实施优化后，达到目标NOx排放值，同时对机组的影响最小，可以实现脱氮5%~35%，脱汞30%~70%，热耗改善50Btu/kWh~120Btu/kWh。
　　国内企业探索综合排放技术组合
　　湿式静电除尘技术应用于火电机组，实现了对脱硫湿烟气细颗粒物、气溶胶、酸性雾滴等多种污染物深度净化治理
　　记者了解到，山东省内很多环保企业一直关注从事燃煤污染物超低排放技术的研发，并已应用到工程项目上，取得了显著的实效。
　　作为环境保护部首批环保服务试点企业，山东国舜建设集团有限公司积极探索超低排放工艺，开展了湿式电除尘的研究、设计、制造、安装、调试、运营工作，拥有自主知识产权的湿式电除尘核心技术，可以对燃煤电厂烟气进行深度净化处理，达到燃机排放标准。
　　早在2011年，国舜集团成功把湿式静电除尘技术应用于火电机组、烧结脱硫湿烟气深度净化处理工程中，实现了对脱硫湿烟气细颗粒物、气溶胶、酸性雾滴等多种污染物深度净化治理，提高了工业尾气的排放品质。
　　据介绍，湿式静电除尘装置可与脱硫塔一体化或分体式设计，结构紧凑，流程短，造价低，不增加占地面积。到目前为止，共有8套湿式静电除尘项目投入运行。
　　另外，正在施工和设计的湿式静电除尘项目计20套，包括烧结机烟气治理和火电锅炉烟气治理，处理烟气量从50万立方米到400万立方米。
　　2014年3月21日，国舜集团委托国家环境分析测试中心对已经运行的4套脱硫后湿式静电除尘器进行了检测，二氧化硫排放浓度小于35mg/Nm3，烟尘排放浓度小于5mg/Nm3，实现了“燃煤尾气”污染物排放“燃气化”。
　　山东建筑大学教授郑忠才告诉记者，湿式静电除尘技术可实现微细颗粒物去除率60%~90%，将颗粒物排放浓度降至5mg/Nm3~20mg/Nm3以内。
　　围绕燃煤装置的二氧化硫如何实现燃气机组的排放标准，国舜集团研发了单塔增效脱硫工艺和双塔双循环脱硫工艺。对于新建和改造条件充裕的项目，采用单塔增效脱硫工艺，脱硫效率能够提升至98.5%~99.5%。对于不能较长时间停产或场地不允许的机组，采用双塔双循环脱硫工艺，可以利用原有设备，减少资源浪费，实现稳定高效脱硫。
　　其中，华能淄博白杨河电厂2×300MW发电机组建设双塔脱硫增效及湿式静电除尘深度净化设备，污染物排放可达到颗粒物

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