基于燃煤烟气体积热值比的污染物排放量计算方法

2018-01-06张金柱陈启召吉金芳梁新磊

综合智慧能源 2017年12期

关键词：热值煤质计算公式

张金柱，陈启召，吉金芳，梁新磊

(华电郑州机械设计研究院有限公司 a.工程技术中心；b.质控部，郑州 450046)

基于燃煤烟气体积热值比的污染物排放量计算方法

张金柱a，陈启召a，吉金芳b，梁新磊a

(华电郑州机械设计研究院有限公司 a.工程技术中心；b.质控部，郑州 450046)

火电行业工作过程中经常需要估算烟气量和设备进出口污染物排放量，但在缺少可靠燃煤资料的情况下很难估算。提出了基于燃煤烟气体积热值比的污染物排放量计算公式，通过与标准提供的公式及常规估算公式进行对比，该计算方法方便、快速且计算结果误差较小。

燃煤烟气体积热值比；烟尘；SO2；计算；误差

0 引言

火电行业工作过程中需要经常对排放到大气中的污染物进行监测，以满足国家要求的排放标准，主要监测烟气量、设备进出口污染物(SO2，NOx，烟尘)质量浓度等。目前常用手段有实测和理论计算。实测时针对实际工况(时间、煤质、工况)，必须有相应的测量装置，理论计算则需要锅炉各项参数、煤炭元素分析数据和工业分析数据。当以上条件都不具备或某缺少个工业分析数据，需要估算对应该煤质数据的污染物排放量及需要的环保处理效率时，如果没有相关的手册，运行人员很难计算出来，通过“燃煤烟气体积热值比”则可以很方便地得到以上数据。

1 燃煤烟气体积热值比

燃煤烟气体积热值比VQ是指1 kJ收到基低位发热量的燃煤燃烧所产生的烟气量，计算公式如下

VQ=V0/Qnet,ar，

式中：V0为每kg燃煤烟气体积，m3/kg；Qnet,ar为燃煤收到基低位发热量，kJ/kg。

在相同的锅炉系统中，该数值越高，表示燃用该煤质产生的烟气量越大。根据分析，燃煤烟气体积热值比(标态、干基、6% O2，下同)在一个很小的范围内波动，可以取36.6×10-5m3/kJ。

2 污染物排放量计算方法

根据燃煤烟气体积热值比的概念，计算每小时燃煤产生烟气的公式如下

Vy=36.6×10-5×Qnet,ar×Bj×103，

其中：Bj为计算燃煤耗量，t/h。

燃煤烟气中SO2质量浓度ρSO2的计算公式如下

ρSO2=Bj×103×2×0.9×w(St，ar)×10-2×106/Vy=

49.18×106×w(St，ar)/Qnet,ar，

式中：w(St，ar)为燃煤收到基全硫，%；0.9为燃煤中可燃硫占总硫的份额。

燃煤烟气中烟尘质量浓度ρs的计算公式如下

ρs=Bj×103×0.9×w(Aar)×10-2×106/Vy=

24.59×106×w(Aar)/Qnet,ar，

式中：w(Aar)为燃煤收到基灰分，%；0.9为飞灰份额。

3 烟气中污染物排放量计算实例

以某2×660 MW机组项目为例，比较理论计算与通过燃煤烟气体积热值比数值计算的差别。该项目超低排放改造可研阶段煤质参数见表1。

表1 某2×660 MW机组超低排放改造设计煤质参数

该项目锅炉为哈尔滨锅炉厂有限责任公司生产的HG-1970/25.4-PM18型超临界变压运行直流煤粉炉，锅炉主要技术参数见表2(表中：BMCR工况为锅炉最大出力工况；BRL工况为锅炉额定工况)。

表2 锅炉主要技术参数

表3 主要计算公式及结果

注：q4为机械未完全燃烧损失[1]；αfh为飞灰占灰分的份额[1]；Bg为实际耗煤量。

根据DL/T 5240—2010《火力发电厂燃烧系统设计计算技术规程》进行燃烧计算，主要计算公式及结果见表3[2]。

采用烟气体积热值比估算方法计算得到的结果见表4。

根据以上对比分析可知，采用燃煤烟气体积热值比计算得到的数据与根据计算规程及燃煤完整元素分析结果进行计算得到的数据误差小于4%，完全可以满足估算的精度要求。

4 根据节标准煤量计算污染物排放量实例

某660 MW机组实施了供热改造，根据热经济性计算，该项目实施后可节约标准煤200 470.75 t/a。电厂已经实施了超低排放技改，SO2，NOx，烟尘排放标准限值分别为35，50，5 mg/m3。本文选用标准煤收到基低位发热量29 270 kJ/kg,计算节标准煤量情况下污染物SO2的减排量，通过两种计算方法进行对比。