燃气分布式能源站环保管理要点和关键环节探析

2017-01-19刘锋

综合智慧能源 2017年12期

关键词：燃机余热燃气

刘锋

(中国华电集团公司广东公司，广州 510663)

燃气分布式能源站环保管理要点和关键环节探析

刘锋

(中国华电集团公司广东公司，广州 510663)

近年来，随着国家大力提倡清洁能源高效利用，倡导绿色发展理念，燃气分布式能源站因具有清洁环保、建设周期短、初期投资低、占地面积小等优点，发展规模和数量逐步增加。由于燃气分布式能源站大部分位于城区周边或工业园区等环境敏感区，一旦发生环境污染问题，对周边环境及居民产生的影响较大。因此，对燃气分布式能源站的环境问题应引起足够的重视，必须了解掌握燃气分布式能源站环保管理的要点和关键环节，采取多种有效的措施，确保不发生环境污染事件。

清洁能源；燃气分布式能源站；环境污染；环保管理

0 前言

燃气分布式能源是指利用天然气为燃料，通过冷热电三联供等方式实现能源的梯级利用，综合能源利用效率在70 %以上，并在负荷中心就近实现能源供应的现代能源供应方式，是天然气高效利用的重要方式。与传统集中式供能方式相比，天然气分布式能源具有能效高、清洁环保、安全性好、削峰填谷、经济效益好等优点。

天然气分布式能源在国际上发展迅速，但我国天然气分布式能源尚处于起步阶段。发展天然气分布式能源，具有重要的现实意义和战略意义。天然气分布式能源节能减排效果明显，可以优化天然气利用，并能发挥对电网和天然气管网的双重削峰填谷作用，增加能源供应的安全性。目前，我国天然气供应日趋增加，智能电网建设步伐加快，专业化服务公司方兴未艾，天然气分布式能源在我国已具备大规模发展的条件。特别是国家发展和改革委员会下发《关于发展天然气分布式能源的指导意见》(发改能源2011-2196号)后，各经济发达地区地方政府纷纷出台配套政策，促进了燃气分布式能源项目的快速发展。

虽然天然气具有清洁高效的特点，但是燃气分布式能源项目选址主要位于城区、工业区及电力负荷中心等人口较集中的环境敏感区，燃气分布式能源项目所产生的噪声、废水、废气等污染物的监测等问题越来越引起人们的重视，目前国内对于燃气分布式能源项目的环保管理尚无相关的技术标准出台，本文重点探讨了燃气分布式能源站环保管理的要点、难点和关键环节，有利于提高燃气分布式能源站项目的环保管理水平。

1 环保管理要点

1.1 燃气分布式能源项目开发建设阶段的环保管理

环保管理工作贯穿从开发、建设直至运营的整个项目的全过程，其中项目开发阶段处于项目前期，环保管理尤为重要，若该阶段各项环保措施考虑周全、环保治理方案选择得当，必将极大地减少后续被动治理的工作量，节约投资成本，主要关注如下几点。

(1)项目的选址宜充分考虑周边各环境要素，如环境敏感点距离拟选厂址的距离、周边市政配套的污废水处理设施条件、规划部门对于拟选厂址是否有去工厂化设计要求等均要在选址阶段充分考虑，优先选择远离居民区、市政配套设施齐全、对厂内设施及主要建筑物设计无特殊要求的厂址。

(2)项目初期可研阶段要充分考虑环保评估(以下简称环评)报告提出的污染防治措施建议，逐条落实环评批复意见，充分考虑周边居民区等环境敏感点要素。

(3)项目总平布置阶段宜充分考虑厂界噪声对周边居民区所产生的影响，将噪声源强值较高的设备往厂区中部集中，充分利用建筑物的阻隔作用来降低厂界噪声。

(4)项目初步设计阶段应聘请专业噪声治理设计机构对厂界声环境状况进行数值模拟计算，了解项目投运后声环境状况，提出设备选型、总平布置及噪声治理的初步建议。

项目设备选型阶段应着重关注如下3个要素。

(1)对于设备噪声的治理，宜优先选择低噪声设备，如变压器、燃机、机械通风冷却塔、余热锅炉、各类水泵等设备要对噪音控制提出专门要求，必要时可要求设备厂家配套噪声治理设备，对于燃机的选择可要求燃机厂家配套提供燃机进气口隔声装置及燃机本体隔声罩壳等消音措施，余热锅炉配套减少管道振动及烟道气流噪声的控制装置。

(2)对于气体污染物排放的治理，宜优先选择低氮燃烧器的方式降低燃机氮氧化物排放浓度，在环保标准要求高的重点地区，如北京、上海、深圳等宜要求余热锅炉配套选择性催化还原脱硝装置(SCR)，脱硝剂视情况优先选择安全无毒的尿素或低毒高效的氨水作为还原剂，对于非重点地区也应要求锅炉厂家预留安装脱硝装置的空间，避免日后提高环保标准面临的二次改造问题。

(3)由于燃气分布式能源项目系统设备相对较少，外排水主要以生活污水和循环冷却水排污水为主，厂址所在地的市政污水处理设施或园区污水处理厂具备接入条件的，优先选择将污水接入外系统进行处理，不具备条件的宜在厂内设置必要的污水处理装置，同时要优化厂内用水，减少污废水的排放量。

项目建设阶段要严格执行“环保三同时”制度，环保管理应充分考虑地方环保部门对于建设项目环保管理的要求，同时减少对周边环境的影响，应充分考虑施工扬尘的治理、植被的保护、桩基施工噪音的控制、施工临时排水设施的完善、施工废弃物的处置、危险废物(废机油、废岩棉等)的处理等。

1.2 燃气分布式能源项目生产运营阶段的环保管理

燃气分布式能源企业生产运营阶段的环保管理水平关系到企业的外部形象和环境友好程度。目前国内从事燃气分布式能源企业的环保管理人员大多是新毕业的大学生或是从煤电企业转岗过来的环保管理人员，对燃气分布式能源企业的环保管理大都缺乏足够认识，认为天然气本身就是清洁能源，因此对企业的环保管理也趋于放松。但是大多数燃气分布式能源企业所处地理位置特殊，环保要求高，稍有不慎，出现环境污染问题，就会在公众面前产生负面影响，甚至遭到公众投诉，损坏企业形象，因此，提高认识，加强运营期的环保管理势在必行。

项目试生产阶段应提前取得排污许可证，确保污染治理设施同步投运，污染物排放符合环保标准，并完善相关环保监测数据，做到依法排污，自证守法。各燃气分布式运营单位应设立环保管理组织机构，配置专职的环保管理人员、具备一定数量的环保监测及数据统计人员，确保环保监督管理体系有效运转，数据记录齐全。对于燃机低氮燃烧装置，投产后应委托专业机构进行燃烧调整试验，确保不同负荷工况下主要污染物(主要指NOx、CO)排放水平满足设计标准，选用湿式低氮燃烧器的还应检测不同负荷工况下燃机注水量是否符合设计标准。对于采用烟气脱硝装置的燃机，应做好NH3逃逸的监测和控制，在满足脱硝效率前提下NH3的逃逸不应超过2.5 mg/m3。应确保机组运行期间厂界噪声符合环保要求，避免对周边居民区产生噪声污染。污染源在线监测装置应确保正常投运、监测数值准确，各项数据原始记录应符合环保要求，并通过环保部门的有效性审核，数据要求与地方环保部门联网的，应确保数据传输正常、真实、准确。

2 关键环节探析

2.1 烟气连续排放监测系统(CEMS)检测数值准确性

由于燃气分布式能源站排放烟气中污染物浓度低，目前很多项目配置的CEMS系统在检测低浓度烟气污染物组分时存在测量偏差大、标定时零点漂移等问题，目前国内采用的烟气检测技术方法主要有直接分析法、完全抽取法、稀释法3类，其中直接分析法对于低浓度气体的监测存在标定误差大的问题，完全抽取法对高湿度烟气存在，过滤及除水系统故障率高的情况。稀释法在燃气分布式能源站烟气CEMS检测中适应性较好，维护量少，设备使用寿命长，其中采用外稀释法的CEMS监测装置使用效果更好。

外稀释法是先把烟气抽取到烟道外进行稀释，在样气抽取过程中需要高温伴热。CEMS应用的主要问题之一是要过滤和调节处理大量高温、高尘、高湿度的烟气,采用稀释系统就可在很大程度上避免此类问题。样气以低流量进入稀释采样探头,这意味着只有少许的湿气要除去，且只有少量的颗粒物要过滤，探头过滤器的使用时间将大大延长。经稀释后的烟气不会产生冷凝而无需保温，采样管线能长距离输送气体,实现远距离监测。抽气稀释监测系统在国外发达国家应用较为广泛，目前越来越引起国内业界的关注，笔者曾经在国内某燃气分布式项目上采用稀释法CEMS分析系统，使用效果远远好于直接分析法。稀释法混合比例通常为洁净的空气与烟气比为50∶1～300∶1，因此如何确保稀释比例的精确,就成为稀释采样法的一个关键技术,否则将使得烟气测量变得不准确。应确保稀释后烟气的最高浓度在分析仪的测量范围之内。决定稀释比例的另一个因素是CEMS安装地点的极端最低温度,要使稀释后样气的露点温度低于环境最低温度,以保证稀释后的样气从采样点到分析仪的传输过程中不发生凝结。所需的最小稀释比例可由烟气中的水汽体积含量与最低温度时的饱和水汽体积含量之比来确定[1]。

2.2 燃气分布式能源站脱硝问题

由于国家对污染物排放总量的限制越来越严格，目前很多新建燃气分布式能源站虽然满足排放浓度限值要求，但是地方环保部门对排放总量逐年压减，因此需同步建设脱硝设施或预留脱硝空间来满足后续更严格的环保要求。在项目设计阶段宜在余热锅炉内部预留脱硝装置空间，以便减少后续增加脱硝装置的工程量，节约投资成本。在脱硝工艺选择方面，在符合当地安全环保要求的前提下，可优先选择系统工艺简单、运行成本低廉的氨水作为SCR脱硝还原剂[2-3]。

对于已投运项目后续增建的脱硝设施，宜充分论证，特别是要结合SCR脱硝效率和燃机排放水平合理确定脱硝技术路线和改造方案，同时充分论证增建脱硝装置造成燃机出口背压升高是否对燃机安全运行产生影响。目前国内主要有余热锅炉入口增加高温催化剂和余热锅炉中部增加中温催化剂两种工艺路线，主要适用范围如下。

(1)对于要求SCR脱硝效率在80 %以下、催化剂使用数量少的，在现场空间满足改造要求的前提下，选择在余热锅炉入口加装高温催化剂可减少余热锅炉的改造工程量，节约建设投资成本，但该方案目前在国内应用较少。

(2)对于SCR脱硝效率要求在85 %以上，催化剂使用量较大的，可选择对余热锅炉实施改造，在余热锅炉中部安装中温催化剂。该方案余热锅炉改造投资较大，后续催化剂更换成本较高温催化剂低，技术较成熟。