电厂锅炉节能减排技术探讨

韩淑芬

摘  要：绿色发展是十八大的重大发展理念，作为世界上最大的能源消耗国，我国节能减排的压力巨大。因此本文的研究结合电厂锅炉改造的实际需求，采用新工艺、新方法和新设计，对锅炉系统进行改造，实现节能减排的需求， 锅炉是提供热能动力的重要设备，从瓦特蒸汽机发明以来，锅炉系统就深刻地改变了人类的生活。但是目前我国电厂锅炉的能耗较高，能源利用效率较低，环保性还有很大的提升空间。

关键词：电厂锅炉  节能减排  热能动力  技术探讨

中图分类号：TM621                             文献标识码：A                    文章編号：1674-098X（2020）08（c）-0076-03

Abstract： Green development is a major development concept of the 18th CPC National Congress. As the largest energy consuming country in the world， China has great pressure on energy conservation and emission reduction. Therefore， the study of this paper combines the actual needs of power plant boiler transformation， using new technology， new methods and new design to reform the boiler system to achieve the demand of energy saving and emission reduction. The boiler is an important equipment to provide thermal power. Since the invention of watt steam engine， the boiler system has profoundly changed human life. But at present， the energy consumption of power plant boilers in China is high， the energy utilization efficiency is low， and there is still a lot of room for improvement of environmental protection.

Key Words： Power plant boiler; Energy saving and emission reduction; Thermal power ; Technicaldiscussion

1  电厂锅炉节能减排技术应用的必要性

1.1 传统电厂锅炉排放情况

传统电厂 一般采用固定直流式煤粉燃烧器，配送钢球磨中储式送分系统，处理的技术路线一般为低氮燃烧+SCR+静电除尘器+石灰石-石膏湿法脱硫等方法。一般脱硫效率在95%左右，实际煤的含硫量为0.45%～0.8%之间。脱硝系统排放浓度能够满足《火电厂大气污染物排放标准》，氮氧化物排放浓度低于 100mg/m3，除尘器基本上能够满足高频电源改造需求，除尘效率接近99.9%。

1.2 传统电厂锅炉节能减排技术改造的必要性

当前，节能减排的要求已经提高，传统锅炉的技术标准已经不能满足《煤电节能减排升级与改造行动计划 （2014-2020年）》的需求，要将除尘、脱硫和脱氮需求降低到5mg/m3、35mg/m3、50mg/m3之内，就要进行节能减排需求，这样才能够满足抄底排放的需求。同时火电机组抄底排放改造也要和新设备和新装置相符合，采用典型的技术进行提效改造，降低燃煤的成本，高挥发分烟煤改造，提升燃烧的效率，降低制粉系统的电耗。也要提升系统的安全性，防止保障和自然现象的产生，降低磨煤机出口的温度。最后，实现超清洁排放的目的。

2  电厂锅炉节能减排改造技术

2.1 中储式贫煤锅炉改烧烟煤直吹式制粉系统改造

首先对煤质特性进行分析，研究锅炉对烟煤的适应性，根据对锅炉性能的影响，对系统进行匹配性改造。一般来说，小锅炉炉膛对低灰煤的适应性较低，因此要选择1300℃以上的炉煤，比如石炭系列煤和准混系列煤。对系统机芯分析，4300kcal/kg 热值入炉煤，磨煤机出力为 40t/h，入炉煤水分低于22%。出于节能减排的需要，要对锅炉及辅机改造适应性分析。为了降低爆炸的可能性，降低电耗，将制粉系统改为直吹式正压送粉。拆除现有部分系统，增加正压直吹式设备，并且根据需要对风烟系统、燃烧系统和汽水系统等进行改造。总体来说，改造后，磨煤机金属耗量较小，自重轻，改造方便，成本低，运行维护费用低，通风量小，检修方面，监测到的阻力在3kPa以下，阻力较小，一次风机的压头也很低，改造费用较少。由于技术的成熟性较好，设备可靠性相对极高。锅炉效率能够提升0.5%左右，煤种适应性能够最高提高5%，系统简单性和设备复杂性大大降低，由于煤粉停留时间短，防爆安全性大大提高，厂用电率下降0.75%左右，煤耗降低了3.7g/kW  h，NOx排放控制在 250mg/m3，能够提供二次风。

2.2 湿式电除尘器改造

传统湿法除尘脱硫技术除尘效率很难达到50%，为了解决这一问题，要从终端入手，采用新工艺和新技术。湿式电除尘器性能不受到燃煤灰分的制约，对于重金属、硫化物等处理效果较好，因此被广泛采用。该除尘器经过电晕放电、粒子荷电、集尘、冲刷除四个步骤，由于内部没有振打装置，不会产生二次扬灰，脱尘效果好。出口烟尘浓度不高于 5mg/m3，将干烟囱改造为湿烟囱，减少改造工程量，改造能够满足在线监测和运行维护的需求，系统阻力、漏风率控制在合理范围内。改造采用一塔一炉方案，尽量利用原有设备，减少原有烟道的拆除，满足系统阻力增加的需求。吸收塔出口总烟道先垂直向上再从上向下接入除尘器，出口设计烟尘含量<3mg/m3。本体装置设计寿命同吸收塔，一般维修期为六年，内部没有转动部件，检修工作量非常小。陽极装置包括沉淀极和支撑梁，具有连续工作的特点，不存在堵塞和结垢的问题。阴极装置包括阴极线、上下部吊挂装置、绝缘箱，抗腐蚀能力强。冲洗系统设置若干个电动阀可进行分区作业，水均可以参加脱硫用水的循环。

2.3 烟气加热器和低温省煤器改造

采用MGGH加热器，以先进的余热利用技术节约能源。低温省煤器出口烟温高于烟气酸露点10℃左右，降低排烟温度，实现节能的目的。烟囱入口的烟道设置一套净烟气加热器，利用烟的高跟加热媒介水，引出的烟气全部进入FGD系统，在烟气降温之后，再进入静电除尘器和脱硫塔净化。为了提高烟气利用率，将烟囱加高，实现余温利用的目的。对静电除尘器进行改造，提高其抗腐蚀能力，降低粉尘比电阻，提高电除尘效率，烟气温度从130℃降至 90℃左右。电除尘器吸附三氧化硫颗粒，避免下游设备腐蚀。

2.4 脱硫吸收塔入口喷淋系统改造

在烟温高于160℃的情况下，容易造成设备损害，因此要对烟气增加喷淋装置，安装于吸收塔入口处，对烟气进行冷却。当温度达到阈值，自动启动喷淋系统，温度降到合理范围内，系统停止喷淋。在系统设计中应该注意的是采用就近喷淋原则，在工艺水箱附近布置喷淋水泵。喷淋有效容易大于20m3，设置两个以上喷淋设备。

2.5 脱硫吸收塔除雾系统改造

排除的烟气带有大量的脱硫产物，非常容易造成二次污染，而传统的机械式除雾器只有排除20μm 以上的水雾颗粒，而一些气溶胶颗粒和重金属都无法去除在贫改烟处理后，排放浓度能够控制在在30mg/m3左右，最低能够控制在26mg/m3左右。湿式电除尘器出口要低于5mg/m3左右，因此其浓度要在20mg/m3以下，因此，需要对系统进行改造。系统采用叶片形式，通过改变气相流场分布及固体颗粒及液滴颗粒的浓度分布实现其目的。系统能够将8.5μm以上的固体颗粒收集，具有防堵塞功能，除雾功能大大提高。采用气液固三相耦合及动态模拟技术，对烟气流场进行分析，对除雾器的布置方式进行优化，使烟气速度方差小于 5%，实现适应的目的。为了增强固体颗粒的搜集能力，在高速区域设计为叶片间距小的除雾器模块，选用高效除雾器模块，与烟气流向平行改为呈一定夹角，实现对折弯通道烟气截留的目的。安装烟气中滴捕集装置进行采集，对除雾器冲水管进行改造。

2.6 烟气改造技术路线和成效

改造后技术路线流程如下：炉内低氮燃烧+SCR 脱硝+低温省煤器+静电除尘器+高效脱硫+湿式静电除尘器+烟气加热器。进过技术处理，锅炉基本上实现了超低排放，烟尘、二氧化硫、氧化氮等排放分别小于4mg/m3，25mg/m3，35mg/m3，创造了大量经济效益，燃煤利用率明显提升，节能减排效应良好。

3  结语

研究显示，通过超低排放技术改造之后，锅炉的效率大大提升，从源头减少烟气污染，有效地利用烟气余热，节能减排效益明显。但是这还远远不够，未来要将智能技术和锅炉节能减排技术结合起来，采用新工艺，彻底实现从源头杜绝污染。

参考文献

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