被稱為“史上最嚴”的中國火電大氣污染排放新標準自上月開始執行,這一環保“緊箍咒”令不少煤電企業開始探索天然氣標準的超低排放,試圖擺脫燃煤是污染“禍首”的刻板印象。
據了解,目前超低排放戰略已經相繼在東部發達地區部署。地處沿海發達地區的浙江、江蘇、廣東等地均紛紛開始燃煤電廠超低排放改造。上月廣州恒運電廠9號機組改造項目投入運行,根據第三方環境監測現場取樣數據,三項主要污染物——氮氧化物、二氧化硫及煙塵的排放值分別為4毫克/立方米、25毫克/立方米、1.94毫克/立方米,均優于燃氣機組污染物限值。
作為中國最大的發電設備制造企業之一,中國東方電氣集團有限公司(以下簡稱“東方電氣”)參與了恒運電廠9號機組的鍋爐、汽輪機、發電機和脫硝(氮氧化物排放控制)的改造。業內人士表示,我國發電設備制造企業在清潔燃煤技術研發和系統集成上取得了快速成長與發展,得益于此,燃煤發電行業已經逐步挺進一個“超低排放時代”。
減排降耗增效 為環保做 “加法”
據介紹,恒運電廠9號機組脫硝改造采用“低氮燃燒+SCR煙氣脫硝”技術。脫硝主要從兩個渠道著手,一是通過優化改進鍋爐的燃燒系統,控制燃煤NOX(氮氧化物)排放;二是通過改進優化脫硝裝置,最終實現尾部煙氣NOX減排指標的控制。由于東方電氣提供主機設備,較其它僅作脫硝技術的企業更能從整個系統上去統籌考慮。
東方電氣提供的資料顯示,通過低氮燃燒改造,按照最終實時排放數據測試,NOX排放濃度降到了23毫克/標準立方米,遠低于45毫克/標準立方米的目標值。其中,東方電氣自主開發的DBC-MDSS多維深度分級燃燒系統表現出燃燒穩定性好、爐膛負壓波動小、燃盡程度高等優良特性;通過制粉系統和燃燒優化調整,保障了鍋爐各項指標全面達標,特別是各負荷段下NOX排放顯著降低,額定負荷下脫硝前實測NOX排放從 350-450毫克/標準立方米降到180-220毫克/標準立方米,遠低于合同規定的NOX排放量小于300毫克/標準立方米的保證值。
為了提高恒運發電廠運行的經濟性,在汽輪機通流改造上,東方電氣所屬企業東方汽輪機采用了目前汽輪機設計的先進技術,經過近20年研究和技術創新,具有自主知識產權的汽輪機通流設計先進技術,包括調節閥分析優化技術、調節級分析優化技術、壓力級3D流場優化技術、末級長葉片技術、動葉整體圍帶阻尼結構技術、動葉片安全可靠性設計技術、排氣缸優化技術、密封技術等。
據了解,改造后的恒運電廠9號機組供電煤耗比改造前降低了20.68克/千瓦時,雖然煤耗值較超臨界或超超臨界機組還有一定差距,但對于“五年磨一克”的煤耗領域,這是個了不起的成績,按年利用小時5500小時計算,300MW機組一年可以節約燃煤3.3萬噸, 進而帶動減排二氧化碳8.6萬噸,在同類機組中已經走在了前列。
此外,東方電氣旗下東方電機負責9號機組的發電機增容改造,通過對發電機通風系統中的部分元件進行更換、改進和優化,并將舊冷卻器更換為新型高效大容量的冷卻器后,提高了發電機的通風冷卻效果,從而實現了將發電機的額定出力由300MW提高到330 MW,讓機組發電上網有保障的情況下多發電,獲得更高的效益。
未來:“近零排放”的系統集成化
據東方電氣相關負責人介紹,盡管參與了恒運電廠9號機組包括發電機、汽輪機、鍋爐和脫硝等“近零排放”的大部分項目改造,東方電氣仍然緊盯著未來的目標——獨立為各類電站提供“近零排放”的整體解決方案。
目前,二氧化硫、氮氧化物、煙塵等的排放控制都還處于單一設備處理單一污染物的“各自為政”狀態。這樣做在某種程度上雖也能解決問題,但給電廠的集成帶來了更多的麻煩,同時單項技術會面臨代價高昂和無法滿足指標要求的窘況。科學的辦法應是通過各裝置的協同合作, 前一環節為后續環節創造有利的條件,后續環節彌補前一環節的不足,協同脫除污染物以達到排放要求。
據介紹,在擁有成熟、領先的技術和產品基礎上,東方電氣所屬企業東方鍋爐與高校、科研院所合作持續提高產品性能,優化協同控制技術,為此提出了單一污染物高效脫除與多環節整體協同控制技術方案,對改造機組提出了技術路線:根據污染物排放情況開展超低NOX燃燒系統改造、SCR優化、加裝低溫省煤器、電除塵器改造、FGD改造、加裝WESP、加裝或改造WGGH等。
業內人士表示,恒運電廠9號燃煤機組的投運,是對東方電氣機組改造綜合能力的一次檢驗,也為“近零排放”系統集成奠定了堅實的基礎。而恒運電廠“超潔凈排放”效應,也為在中心城市周邊建設高效清潔火電作了一次示范。
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