300MW循环流化床机组烟气污染物协同脱除方案的选取分析

发表时间:2019/4/22   来源:《电力设备》2018年第31期   作者:张志强1
[导读] 摘要: 《煤电节能减排升级与改造行动计划(2014—2020年)》中要求300MW及以上燃煤发电机组2020年前大气污染物排放浓度基本达到燃气轮机组排放限值的号召,如何选择超低排放路线,能够实现环境效益与经济效益双赢已成为燃煤电厂的当务之急。
        (1. 山西国际能源集团宏光发电有限公司  山西吕梁柳林  033300)
        摘要: 《煤电节能减排升级与改造行动计划(2014—2020年)》中要求300MW及以上燃煤发电机组2020年前大气污染物排放浓度基本达到燃气轮机组排放限值的号召,如何选择超低排放路线,能够实现环境效益与经济效益双赢已成为燃煤电厂的当务之急。本文基于常规超低排放路线和低液气比旋汇耦合脱硫除尘一体化技术,详细分析了两种超低排放方案的应用条件、经济性等方面,为300MW CFB机组烟气污染物协同脱除实现超低排放提供参考。
        关键词:  CFB锅炉;超低排放;湿法脱硫;液气比
        前言
        循环流化床燃烧技术是近十年快速发展起来的洁净煤燃烧技术,具有广泛的燃料适应性[1],能够用于煤矸石、煤泥、中煤等低热值燃料同时包括生活垃圾及生物质燃料;采用分级配风和燃料流化燃烧方式,再加上炉内床温低,为干法固硫提供了良好的反应环境,而且灰渣利用有其独有特点。因此在我国得到了快速发展。但随着我国环保要求的不断严格,新的超低排放政策要求火电厂烟气中NOx和SO2排放浓度要求达到天然气燃气轮机排放标准,即NOx≤ 50mg/Nm3,SO2 ≤ 35mg/Nm3。越来越严格的污染物排放标准迫使发电企业对现有污染物控制技术进行升级和改造[2]。孙献斌等[3]对CFB锅炉超低排放技术进行了研究。周洪光等[4]针对燃用神华煤发电厂近零排放技术路线进行了研究,提出了适用于神华煤的超低排放技术路线,但其技术路线(对其他煤种的适应性)具有较大的局限性。
        1 可行性方案
        根据现有循环流化床机组烟气污染物协同脱图除技术,结合山西某2×300MW CFB机组的具体情况,形成了一个基本技术路线、两个可行性方案,均符合《煤电节能减排升级与改造行动计划(2014—2020年)》。基本技术路线如图1-1所示。
        (1) 可行性方案一
        SNCR+SCR脱硝系统(炉内燃烧优化+SNCR工艺优化+SNCR控制系统优化+SCR脱硝工艺)+布袋除尘器改造+常规FGD脱硫装置+湿式静电除尘,协同脱除实现烟气超低排放。
        (2) 可行性方案二
        SNCR+SCR脱硝系统(炉内燃烧优化+SNCR工艺优化+SNCR控制系统优化+SCR脱硝工艺)+布袋除尘器改造+低液气比旋汇耦合脱硫装置,协同脱除实现烟气超低排放。
        2 可行性方案的比较
        两个可行性方案的主要区别是脱硫塔内的结构,方案1采用常规FGD脱硫塔结构+湿式静电除尘;方案2采用低液气比旋汇耦合脱硫装置+4层高效喷淋装置+管束式除尘除雾装置。表2-1是两种可行性方案的对比情况。
       
       
        
        3可行性方案选取
        通过可行性方案的比较,结合山西某电厂2×300MW CFB机组的具体情况,可行性方案二为优选方案。优选方案设计如下:
        (1) 烟气脱硫改造:拟采用炉内炉后联合脱硫的方式,炉后脱硫采用石灰石—石膏湿法烟气脱硫工艺(以下简称FGD),一炉一塔脱硫装置。本项目对两台炉进行100%烟气脱硫,公用系统按2台机组统一考虑。炉后脱硫系统入口SO2设计值为3000mg/Nm3,SO2排放控制指标<35mg/Nm3,炉后脱硫效率>98.84%。炉内炉后综合脱硫效率设计为99.15%。
        (2) 烟气脱硝改造:充分利用循环流化床技术低NOX燃烧特性,同时减小炉内的喷钙量、优化一二次风配比,降低NOX生成浓度<160mg/Nm3;优化炉内SNCR脱硝工艺,保证SNCR脱硝效率>50%,SCR脱硝系统入口NOX浓度<80mg/Nm3;新增加一层SCR脱硝催化剂,确保SCR脱硝效率>40%,NOX排放控制指标<50mg/Nm3。SNCR+SCR综合脱硝效率>70%。
        (3) 烟气除尘改造:对原有布袋除尘器进行降低过滤风速、查漏堵漏等一系列技术改造,使布袋除尘器出口烟尘排放浓度<20mg/Nm³,炉后脱硫系统入口烟尘设计值为20mg/Nm3,通过管束式深度除尘控制烟尘排放指标<10mg/Nm3。综合除尘效率>99.985%。
        4结论
        针对循环流化床锅炉烟气污染物超低排放的需求,本文提出了两条以石灰石-石膏湿法脱硫为核心的循环流化床锅炉超低排放技术路线。
        通过技术优缺点对比分析,可初步判断以方案二具有技术方面的优势。
        本文进一步对两种超低排放技术路线进行了技术经济性对比分析,以低液气比旋汇耦合新技术脱硫为核心的技术路线其单位投资比以常规湿法脱硫为核心的技术路线低27%,具有显著的技术经济性优势。
        综上所述,本文推荐以低液气比旋汇耦合新技术脱硫为核心的超低排放技术路线作为循环流化床锅炉超低排放的首选技术路线,主要为:SNCR+SCR脱硝系统(炉内燃烧优化+SNCR工艺优化+SNCR控制系统优化+SCR脱硝工艺)+布袋除尘器改造+低液气比旋汇耦合脱硫装。
        参考文献:
        [1] 杨建华, 王智微, 姜烈. 循环流化床锅炉设备及运行 [M]. 第二版. 北京: 中国电力出版社, 2010.
        [2] 李恒阳. 云南火电厂烟气污染物排放现状及控制对策研究[D]. 保定: 华北电力大学, 2015.
        [3]孙献斌,时正海,金森旺.循环流化床锅炉超低排放技术研究[J].中国电力,2014,47(1):142–144.
        [4] 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.
        作者简介:张志强(1980-),男,山西阳泉,学士,工程师,现在山西国际能源集团宏光发电有限公司从事循环流化床锅炉环保技术及燃烧优化的研究工作。
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