火电厂环保设施节能改造方案探索.pdf

第 3 8卷 第 5期 2 0 1 6年 5月 华 电技 术 Hu a d i a n Te c h n o l o g y Vo 1 ． 38 No． 5 Ma v． 2 01 6 火 电厂环保设 施节能改造方案探 索 杨青山 佛山市顺德五沙热电有限公司， 广东 顺德5 2 8 0 0 0 摘要 随着火电厂环保排放要求的不断提高， 火电厂环保设施在性能和数量上都不断提高。在全国完成“ 超洁净排 放” 改造后 ， 火电厂环保改造工作预计将告一段落， 然而此项改造也将增加电厂的能耗， 为在现有环保设施运行基础上 进一步降低能耗， 实现节能与减排并行， 提出了环保设施综合利用的节能改造方案。在机组低负荷运行时利用此改造方 案， 既即能够高效利用环保设施， 又能够大幅降低厂用电率。 关键词 火电厂； 环保设施； 节能改造； 超洁净排放； 能耗 中图分类号 x 7 0 1 文献标志码 B 文章 编号 1 6 7 41 9 5 1 2 0 1 6 0 5 0 0 6 80 2 0 引言 近年来 ， 国家对火 电厂污染物排放标准不断收 紧， G B 1 3 2 2 3 --2 0 1 1 火电厂大气污染物排放标准 从 2 0 1 4年 7月 1日开始全面执行 ， 重点地 区燃煤电 厂氮氧化物 、 二氧化硫和烟尘排放 限值分别降低至 1 0 0 ， 5 0 ， 2 0 m g ／ m ； 2 0 1 4年 9月 ， 国家发展与改革 委员会 、 环境保护部和国家能源局联合颁发 了发改 能源[ 2 0 1 4 ] 2 0 9 3号 煤 电节能减排升级与改造行动 计划 2 0 1 4 --2 0 2 0年 ， 该文件进一 步要求燃煤 电 厂氮氧化物 、 二氧化硫 和烟尘排放 限值参照燃气轮 机排放标准 亦称 “ 超洁净排放” 标准 执行 ， 分别为 5 0， 3 5， 1 0mg ／m E 2 ] ，而事实上 ， 很多 电厂 目前 已经完 成此项环保排放改造工程 ， 且部分地方上述烟尘排 放限值仅为 5 m g ／ m ， 标 志着环保 排放迈 向新 台阶 的同时 ， 减排改造也将告一段落。 伴随着环保设施 的大量投运 ， 火 电厂的厂用 电 率大幅攀升 J 。另外 ， 随着用 电供过于求 矛盾 的不 断展现 ， 很多电厂出现 了发 电利用小时数远低 于设 计值的情况 ， 平均负荷低于 6 0 ％ 锅炉最大连续蒸发 量 B MC R 的时问 占总运 行时问的一半 以上 ， 巨额 投资新增或增容改造后 的环保减排设施不仅使厂用 电率 占比随之增大 ， 变相增加煤耗 ， 而且在机组长期 低负荷运行下也不能充分发挥其应有的污染物脱除 能力 ， 造成资源浪费 ， 因此 ， 有必要对现有减排设施 进行节能挖潜 ， 降低环保减排设施能耗。本文在上 述火电厂普遍存在的实 际问题基础上 ， 大胆提 出对 燃煤电厂机组问烟道进行改造 ， 在机组长 时间低负 荷运行情况下 ， 大幅提高 电厂脱硫 系统 含后续其 他设备 的节能效果 ， 并充分利用这些设 备的减排 收稿 日期 2 0 1 6 0 3 2 2 ； 修 回 日期 2 0 1 6 0 5 0 2 能力 ， 且在多台机组单机运行或多 台机组运 行中某 台机组环保设施故障时 ， 避免故障机组被迫停运 ， 提 高机组运行安全性。 1 常规锅炉及环保设施布置和运行情况 常规锅 炉烟气 自炉膛 出 口依 次经过后续省煤 器 、 脱硝装 置 S C R 、 空气 预热器 以下 简称 空 预 器 、 静电除尘器 E S P 、 引风机 、 石灰石 一石膏湿法 烟气脱硫 F G D 装置等 ， 最后进入烟 囱排放 ， 如 图 1 所示 。实现“ 超{ 吉 净排放” 改造 的机组 ， 在 F G D装置 后普遍还设有湿式 电除尘器 WE S P ； 带有净 烟气排放加热装置的机组 ， 在 F G D装置前和烟囱前 还装有烟气换热器 G G H 。 图 1 常规锅炉及环保设 施布 置 当机组低负荷运行时 低于 6 0 ％ B MC R ， 目前 电厂能够采取的环保设施节能运行模式为减少脱硫 系统浆液循环泵投运 台数 ， 但考虑到机组和脱硫系 统的安全运行要求 ， 以及环保排放要求 ， 在任何负荷 下均需 至少投运 2台浆液循环泵 ， 而 G G H和 WE S P 的投运模式与负荷变化没有关联性 ， 故运行方式基 本维持不变。因此 ， 机组低负荷运行时 ， 在 G G H和 WE S P电耗不变 、 F G D电耗仅小幅减少的情况下 ， 整 个环保减排设施所 占厂用 电率大幅增加 ， 而且从设 计 处理能力方面考虑 ， 对于这 3个装置的实 际运行 第 5期 杨青山 火电厂环保设施节能改造方案探 索 6 9 能力也是极大的浪费 ， 变相增加了电厂煤耗 。 2 改造后环保设 施布置和节能运行 方式 由于每个 电厂的机组数量均在 2台或 以上 ， 机 组布置也呈对称分 布模式 ， 各环保设施设计性能参 数也有足够余量 ， 能够满 足 1 1 0 ％ 以上 实际运行烟 气量的处理能力 ， 故在单套烟气处 理设施处理能力 范围内 ， 可采取如图 2所示的方式 ， 通过将 2台或 以 上数量临近机组引风机后 的烟道相互连通 ， 实现不 同机组 间的烟气互 通。当 2台机 组均低负荷 运行 或 1台机组启停机过程 时 ， 打开 2台机组 问的连 通 门挡板 ， 关闭 1 挡板门或 2挡板 门， 使 2台机组 引风机后的烟气并人 同一套 F G D装置及其他后续 装置内， 从而实现同一套减排设施处理 2台机组 的 烟气量 ， 既可使投运设施在设计条件下满负荷运行 ， 又能使停运闲置的另一套减排设施降低能耗 。 图 2 改造后锅炉及环 保设施布置 3 改造后 环保设施节能及优化效 果分析 1 低负荷运行 时， 仅需投运 1台机组 引风机 后的环保减排设施 包括 G G H ， 另外一 台机组的相 应设施可完全停运备用。按照 2台 3 0 0 M W 燃煤机 组每 台 F G D满负荷时运行 3台浆液循环泵计算 ， 低 负荷运行 时 ， 不考虑辅 助设备 能耗及各 系统水耗 ， F G D本体每小时至少可节约用 电 4 5 0 k W h ， G G H 本体每小时可节约用电约 5 0 k W h ， WE S P本体每 小时至少可节约用 电 1 0 0 k W h ， 大幅降低 了厂用 电率 。按 每 月 3 0 d 、 每 天 1 2 h 、 上 网 电价 0 ． 4 7 k W h 计 ， 每月可节约 1 O万元 以上。 2 低负荷下 ， 2台机组运行 的烟气量合并后 ， 在能够满足单套环保设施 的运行条件 时， 环保 减排 设施既能达标运行 ， 又能充分发挥其设计减排能力 ， 可以大大提高环保减排设施的实际利用率 。 3 从安全运行方 面看 ， 当某 台机组引风机后 的环保减排设施故 障不能正常运行或需进行某项重 要维修等情况时 特别是厂 内单机运行时 ， 可采用 上述低负荷合并 2台机组烟气运行 的方式 ， 实现此 环保减排设施隔离停运 ， 避免在 目前严格 的环保政 策下出现超标排放而使整台机组停运的问题 ， 提高 机组运行 的安全 、 可靠性。 4 从 水耗及废 水产生量方 面看 ， 低 负荷下 2 台机组烟气合并 由同一套环保减排设施处理后 ， 停 运备用 的 F G D及 WE S P所需要 的补给水 、 冲洗水 、 密封水 、 冷却水等无需使用 ， 大幅降低 了电厂水耗 ， 相应地也大幅降低 了废水产生量。 5 采用上述连通 2台机组烟气 系统 的改造方 式 ， 在某台机组启 、 停机过程 中， 受此期间该机组 烟 气含氧量高及部分环保减排设施不能正常投运而引 起污染物存在超标排放现象时 ， 将 2台机组 烟气合 并 由同一套环保减排设施处理后 ， 完全能够解决该 机组的超标排放问题 。 4 结论与展望 1 在火 电企业全面实现“ 超洁净排放” 的背景 下 ， 特别是在电力供过于求的市场影响下 ， 进一步探 索现有设备节能优化运行 已经成为电力行业共同关 注 的话题 ， 而为提高现有设备的实际使用效率 ， 采取 单机组或多机组设备取长补短相互关联使用 ， 必将 成为今后开发的新课题。 2 本文将 2台机组烟气在低负荷下实现合二 为一集 中处理 ， 既能达到节能降耗的 目的 ， 又能提高 机组运行的安全性。 3 将 2台机组烟气在低负荷下合二为一集 中 处理 ， 完全适合“ 两炉一塔” 向“ 一炉一塔” 改造后 的 机组 ， 同时 ， 也适合 环保设施 近距 离布置 的机 组改 造 ， 而对于新建机组 ， 则完全可 以参照该方式进行优 化设计。 4 随着环保部门与节能评价部 门对火 电厂各 项设施的深入了解 ， 环保排放监测逐 步统一过渡到 最终排放 口的监测将 是环保政策发展 的必然趋 势 ， 同时也是在环保达标 运行排放 的前提下 ， 提高火 电 厂环保设备灵活 、 优化运行能力 ， 以实现节能 目标 的 需要 。只有在环保下鼓励节能 ， 节能下发展环保 ， 才 能真正实现节能与环保并行 。 参考文献 [ 1 ] 火 电厂大气污染物排放 标准 G B 1 3 2 2 3 --2 0 1 1 [ S ] ． [ 2 ] 帅伟， 李立， 崔志敏 ， 等． 基于实测的超低排放燃煤电厂 主要大气污染物排放特征与减排效益分析[ J ] ． 中国电 力 ， 2 0 1 5 ， 4 8 1 1 1 3 11 3 7 ． [ 3 ] 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0 0 P a ， 相应降 低发 电煤耗 0 ． 9 g ／ k W h 。 3 因三级罗茨真空泵组 自身抽吸效率不受工 作水温的影响， 凝汽器真空系统在夏季理论上应该 会比其他季节提高真空度。 5 结论 综上所述 ， 本次凝汽器抽真空系统 的改造降低 了机组 电耗 ， 提高了凝汽器的真空度 ， 提高了机组经 济性 ， 降低了厂用电率 ， 增加 了经济效益 ， 提高了设 备可靠性 ， 起到了良好的节能减耗作用。 参考文献 [ 1 ] 周兰欣 ， 张淑侠， 王统彬， 等． 凝汽器抽气管道优化研究 ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ●● ● ● ● 上接第 6 9页 [ 5 ] 杨青山， 毛玲玲， 赵湖滨， 等． 火电厂“ 超洁净排放” 改造 应对策略研究及问题分析[ J ] ． 华电技术， 2 0 1 5 ， 3 7 5 6 365． [ 6 ] 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 ， 2 0 1 5 ， 4 8 5 8 9 9 2 ． [ 7 ] 杨青山． 一种用于提高电厂环保减排设施经济性的多机 [ J ] ． 汽轮机技术 ， 2 0 0 5， 4 7 5 3 5 2～ 3 5 4 ． [ 2 ] 袁宁， 张士强． 水环式真空泵工作液冷却水改造 [ J ] ． 华 电技术 ， 2 0 0 9 ， 3 1 1 2 6 46 5 ， 7 2 ． [ 3 ] 朱信义． 提高火电厂抽真空系统效率的方案研究[ J ] ． 节 能， 2 0 0 9 ， 2 8 6 3 2 3 5 ． [ 4 ] 邱应军， 黄来 ， 黄丕维 ， 等． 金竹山电厂 6 0 0 MW 机组凝汽 器抽真空系统改造与试验研究 [ J ] ． 汽轮机技术 ， 2 0 0 8 ， 5 0 5 3 8 8 3 9 0 ． [ 5 ] 李新军 ， 单以建． 提高凝汽器单级单作用水环式真空泵 工作效率的探讨[ J ] ． 节能， 2 0 0 9 ， 2 8 1 3 53 7 ． [ 6 ] 孙淑红 ， 张敏． 制冷装置在提高凝 汽器真空中的应用 [ J ] ． 华 电技术 ， 2 0 0 8 ， 3 0 8 4 7 4 8 ． [ 7 ] 陈玉堂． 水环式真空泵汽蚀原因分析及改造方案[ J ] ． 中 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