火电厂环保设施节能改造方案探索

杨青山

(佛山市顺德五沙热电有限公司，广东 顺德　528000)



火电厂环保设施节能改造方案探索

杨青山

(佛山市顺德五沙热电有限公司，广东 顺德528000)

摘要：随着火电厂环保排放要求的不断提高，火电厂环保设施在性能和数量上都不断提高。在全国完成“超洁净排放”改造后，火电厂环保改造工作预计将告一段落，然而此项改造也将增加电厂的能耗，为在现有环保设施运行基础上进一步降低能耗，实现节能与减排并行，提出了环保设施综合利用的节能改造方案。在机组低负荷运行时利用此改造方案，既即能够高效利用环保设施，又能够大幅降低厂用电率。

关键词：火电厂；环保设施；节能改造；超洁净排放；能耗

0引言

近年来，国家对火电厂污染物排放标准不断收紧，GB13223—2011《火电厂大气污染物排放标准》从2014 年7 月1 日开始全面执行，重点地区燃煤电厂氮氧化物、二氧化硫和烟尘排放限值分别降低至100，50，20mg/m3[1]；2014年9月,国家发展与改革委员会、环境保护部和国家能源局联合颁发了发改能源〔2014〕2093号《煤电节能减排升级与改造行动计划(2014—2020年)》，该文件进一步要求燃煤电厂氮氧化物、二氧化硫和烟尘排放限值参照燃气轮机排放标准(亦称“超洁净排放”标准)执行，分别为50，35，10mg/m3[2]，而事实上，很多电厂目前已经完成此项环保排放改造工程，且部分地方上述烟尘排放限值仅为5mg/m3，标志着环保排放迈向新台阶的同时，减排改造也将告一段落。

伴随着环保设施的大量投运，火电厂的厂用电率大幅攀升[3]。另外，随着用电供过于求矛盾的不断展现，很多电厂出现了发电利用小时数远低于设计值的情况，平均负荷低于60% 锅炉最大连续蒸发量(BMCR)的时间占总运行时间的一半以上，巨额投资新增或增容改造后的环保减排设施不仅使厂用电率占比随之增大，变相增加煤耗，而且在机组长期低负荷运行下也不能充分发挥其应有的污染物脱除能力，造成资源浪费，因此，有必要对现有减排设施进行节能挖潜，降低环保减排设施能耗。本文在上述火电厂普遍存在的实际问题基础上，大胆提出对燃煤电厂机组间烟道进行改造，在机组长时间低负荷运行情况下，大幅提高电厂脱硫系统(含后续其他设备)的节能效果，并充分利用这些设备的减排能力，且在多台机组单机运行或多台机组运行中某台机组环保设施故障时，避免故障机组被迫停运，提高机组运行安全性。

1常规锅炉及环保设施布置和运行情况

常规锅炉烟气自炉膛出口依次经过后续省煤器、脱硝装置(SCR)、空气预热器(以下简称空预器)、静电除尘器(ESP)、引风机、石灰石-石膏湿法烟气脱硫(FGD)装置等，最后进入烟囱排放，如图1所示。实现“超洁净排放”改造的机组，在FGD装置后普遍还设有湿式电除尘器(WESP)[4-6]；带有净烟气排放加热装置的机组，在FGD装置前和烟囱前还装有烟气换热器(GGH)。

图1　常规锅炉及环保设施布置

当机组低负荷运行时(低于60%BMCR)，目前电厂能够采取的环保设施节能运行模式为减少脱硫系统浆液循环泵投运台数，但考虑到机组和脱硫系统的安全运行要求，以及环保排放要求，在任何负荷下均需至少投运2台浆液循环泵，而GGH和WESP的投运模式与负荷变化没有关联性，故运行方式基本维持不变。因此，机组低负荷运行时，在GGH和WESP电耗不变、FGD电耗仅小幅减少的情况下，整个环保减排设施所占厂用电率大幅增加，而且从设计处理能力方面考虑，对于这3个装置的实际运行能力也是极大的浪费，变相增加了电厂煤耗。

2改造后环保设施布置和节能运行方式

由于每个电厂的机组数量均在2台或以上，机组布置也呈对称分布模式，各环保设施设计性能参数也有足够余量，能够满足110%以上实际运行烟气量的处理能力，故在单套烟气处理设施处理能力范围内，可采取如图2所示的方式，通过将2台或以上数量临近机组引风机后的烟道相互连通，实现不同机组间的烟气互通。当2台机组均低负荷运行(或1台机组启停机过程)时，打开2台机组间的连通门挡板，关闭#1挡板门或#2挡板门，使2台机组引风机后的烟气并入同一套FGD装置及其他后续装置内，从而实现同一套减排设施处理2台机组的烟气量，既可使投运设施在设计条件下满负荷运行，又能使停运闲置的另一套减排设施降低能耗[7]。

图2　改造后锅炉及环保设施布置

3改造后环保设施节能及优化效果分析

(1)低负荷运行时，仅需投运1台机组引风机后的环保减排设施(包括GGH)，另外一台机组的相应设施可完全停运备用。按照2台300MW燃煤机组每台FGD满负荷时运行3台浆液循环泵计算，低负荷运行时，不考虑辅助设备能耗及各系统水耗，FGD本体每小时至少可节约用电450kW·h，GGH本体每小时可节约用电约50kW·h，WESP本体每小时至少可节约用电100kW·h，大幅降低了厂用电率。按每月30d、每天12h、上网电价0.47 元/(kW·h)计，每月可节约10万元以上。

(2)低负荷下，2台机组运行的烟气量合并后，在能够满足单套环保设施的运行条件时，环保减排设施既能达标运行，又能充分发挥其设计减排能力，可以大大提高环保减排设施的实际利用率。

(3)从安全运行方面看，当某台机组引风机后的环保减排设施故障不能正常运行或需进行某项重要维修等情况时(特别是厂内单机运行时)，可采用上述低负荷合并2台机组烟气运行的方式，实现此环保减排设施隔离停运，避免在目前严格的环保政策下出现超标排放而使整台机组停运的问题，提高机组运行的安全、可靠性。

(4)从水耗及废水产生量方面看，低负荷下2台机组烟气合并由同一套环保减排设施处理后，停运备用的FGD及WESP所需要的补给水、冲洗水、密封水、冷却水等无需使用，大幅降低了电厂水耗，相应地也大幅降低了废水产生量。

(5)采用上述连通2台机组烟气系统的改造方式，在某台机组启、停机过程中，受此期间该机组烟气含氧量高及部分环保减排设施不能正常投运而引起污染物存在超标排放现象时，将2台机组烟气合并由同一套环保减排设施处理后，完全能够解决该机组的超标排放问题。

4结论与展望

(1)在火电企业全面实现“超洁净排放”的背景下，特别是在电力供过于求的市场影响下，进一步探索现有设备节能优化运行已经成为电力行业共同关注的话题，而为提高现有设备的实际使用效率，采取单机组或多机组设备取长补短相互关联使用，必将成为今后开发的新课题。

(2)本文将2台机组烟气在低负荷下实现合二为一集中处理，既能达到节能降耗的目的，又能提高机组运行的安全性。

(3)将2台机组烟气在低负荷下合二为一集中处理，完全适合“两炉一塔”向“一炉一塔”改造后的机组，同时，也适合环保设施近距离布置的机组改造，而对于新建机组，则完全可以参照该方式进行优化设计。

(4)随着环保部门与节能评价部门对火电厂各项设施的深入了解，环保排放监测逐步统一过渡到最终排放口的监测将是环保政策发展的必然趋势，同时也是在环保达标运行排放的前提下，提高火电厂环保设备灵活、优化运行能力，以实现节能目标的需要。只有在环保下鼓励节能，节能下发展环保，才能真正实现节能与环保并行。

参考文献：

[1]火电厂大气污染物排放标准：GB13223—2011[S].

[2]帅伟,李立,崔志敏,等.基于实测的超低排放燃煤电厂主要大气污染物排放特征与减排效益分析[J].中国电力,2015,48(11):131-137.

[3]李立峰.火电厂环保设施的能耗分析与对策[J].广东电力,2010, 23(11):108-111.

[4]马良,陈超.常规燃煤电厂超低排放技术路线分析[J].山西建筑,2014,40(28):218-219.

[5]杨青山,毛玲玲,赵湖滨,等.火电厂“超洁净排放”改造应对策略研究及问题分析[J].华电技术,2015,37(5):63-65.

[6]周洪光,赵磊,陈创社,等.燃用神华煤火电厂近零排放技术路线与工程应用[J].中国电力,2015,48(5):89-92.

[7]杨青山.一种用于提高电厂环保减排设施经济性的多机组系统： 201520762374.7[P].2015-12-08.

(本文责编：白银雷)

收稿日期:2016-03-22；修回日期:2016-05-02

中图分类号：X701

文献标志码：B

文章编号：1674-1951(2016)05-0068-02

作者简介：

杨青山(1983—)，男，黑龙江佳木斯人，工程师，工学硕士，从事火电厂节能减排方面的工作(E-mail:yangqingshan123@163.com)。