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“近零排放”离我们并不远

近零排放,是指燃煤机组的烟气排放达到天然气机组标准,即二氧化硫不超过35毫克/标准立方米、氮氧化物不超过50毫克/标准立方米、烟尘不超过5毫克/标准立方米。今年7月,被称为“史上最严”的火电大气污染排放新标准开始执行,不少煤电企业开始探路天然气标准的超低排放,广州恒运电厂9号机组改造项目投运为清洁燃煤电站的发展开了一个好头。

  近日,广州市政府组织实施的“50355”工程试点项目、恒运电厂9号燃煤热电联产机组“超洁净排放”改造项目正式投入运行。现场机组显示的实时排放数据二氧化硫、氮氧化物、烟尘排放值,分别为1、23、1.7毫克/标准立方米,远低于燃气发电机组的排放标准,达到目前国内同类机组环保改造的最好水平,实现了煤的超洁净燃烧,是国内首个30万千瓦“超洁净”燃煤改造机组。

  作为中国最大的发电设备制造企业之一,东方电气参与了恒运电厂9号机组的锅炉、汽轮机、发电机和脱硝(氮氧化物排放控制)的改造,以管窥豹,通过国内首个 “超洁净排放”改造项目的投运,一览我国发电设备制造企业在清洁燃煤技术研发和系统集成上的快速成长与发展。

  低氮燃烧+SCR烟气脱硝

  2012年3月,东方电气签署恒运电厂8号、9号汽轮发电全机组增容降耗工程及低氮燃烧器改造合同,随后又签署了脱硝优化合同,以火电机组综合系统优化、技术集成、升级改造商身份参与到国内首个“近零排放”机组改造项目中。

  根据合同要求,恒运电厂9号机组脱硝改造采用“低氮燃烧+SCR烟气脱硝”技术。脱硝主要从两个渠道着手,一是通过优化改进锅炉的燃烧系统,控制燃煤NOX (氮氧化物)排放;二是通过改进优化脱硝装置,最终实现尾部烟气NOX减排指标的控制。由于东方电气提供主机设备,较其他仅作脱硝技术的企业更能从整个系统上去统筹考虑。

  通过低氮燃烧改造,氮氧化物的产生量应控制在300毫克/标准立方米以下,同时优化SCR烟气脱硝工艺,使氮氧化物的最终排放浓度在45毫克/标准立方米以下,低于燃气机组氮氧化物50毫克/标准立方米的排放控制标准。按照最终实时排放数据测试,NOX排放浓度仅为23毫克/标准立方米,远低于45毫克/标准立方米的目标值。其中,东方电气自主开发的DBC-MDSS多维深度分级燃烧系统表现出燃烧稳定性好、炉膛负压波动小、燃尽程度高等优良特性。通过制粉系统和燃烧优化调整,保障了锅炉各项指标全面达标,特别是各负荷段下NOX排放显著降低,额定负荷下脱硝前实测NOX排放从350~450毫克/标准立方米降到180~220毫克/标准立方米,远低于合同规定的保证值。

  从2003年进入烟气治理市场后,东方电气所属企业东方锅炉经过多年发展,已成长为国内最大的SCR供应商,拥有完整全自主和领先的SNCR+SCR技术,实现不低于90%的脱硝效率,能全面满足CFB锅炉NOX近零排放要求。

  煤耗降低20.68克/千瓦时

  为了提高恒运发电厂运行的经济性,在汽轮机通流改造上,东方电气所属企业东方汽轮机采用了目前汽轮机设计的先进技术,经过近20年研究和技术创新,具有自主知识产权的汽轮机通流设计先进技术,包括调节阀分析优化技术、调节级分析优化技术、压力级3D流场优化技术、末级长叶片技术、动叶整体围带阻尼结构   技术、动叶片安全可靠性设计技术、排气缸优化技术、密封技术等。

  改造后的恒运电厂9号机组供电煤耗比改造前降低了20.68克/千瓦时,虽然煤耗值较超临界或超超临界机组还有一定差距,但在“五年磨一克”的煤耗领域,且在机组背压较高的情况下,这是个了不起的成绩,按年利用小时5500小时计算,30万千瓦机组一年可以节约燃煤3.3万吨,进而带动减排二氧化碳8.6万吨,在同类机组中已经走在了前列。

  清洁发电给补贴并优先上网

  在恒运电厂9号机组 “超洁净排放”改造项目正式投运现场,恒运集团有关负责人介绍,两台30万千瓦机组改造累计需投入3亿元,按机组年利用小时5500小时计算,预计增加成本0.019元/千瓦时(按10年固定资产折旧、综合考虑了运营成本增加等因素),相比煤改气仅燃料成本就增加0.4元而言,0.02元只是其1/20。

  此外,广州市改造一台机组政府奖励500万元。

  吸引恒运电厂积极投入 “超洁净排放”改造的还有两个更诱人的好处:一是获得政府的支持,新上更高容量的机组,将企业做大做强;二是对于改造电厂,政府将给与清洁发电以优先上网的政策。政府的支持鼓励行为无疑激发了电企改造的更大动力,也给东方电气等制造企业带来了更多的机遇和挑战。

  而优先上网,无疑清洁发电量越多越有优势,于是发电机的增容改造优势显露出来。东方电气旗下东方电机负责9号机组的发电机增容改造,通过对发电机通风系统中的部分元件进行更换、改进和优化,并将旧冷却器更换为新型高效大容量的冷却器后,提高了发电机的通风冷却效果,从而实现了将发电机的额定出力由30   万千瓦提高到33万千瓦,让机组发电上网有保障的情况下多发电,获得更高的效益。

  “近零排放”走向系统集成化

  尽管参与了恒运电厂9号机组包括发电机、汽轮机、锅炉和脱硝等“近零排放”的大部分项目改造,东方电气仍然紧盯着未来的目标———独立为各类电站提供“近零排放”的整体解决方案。

  目前,二氧化硫、氮氧化物、烟尘等的排放控制都还处于单一设备处理单一污染物的“各自为政”状态。这样做在某种程度上虽也能解决问题,但给电厂的集成带来了更多的麻烦,同时单项技术会面临代价高昂和无法满足指标要求的窘况。科学的办法应是通过各装置的协同合作,前一环节为后续环节创造有利的条件,后续环节弥补前一环节的不足,协同脱除污染物以达到排放要求。

  在拥有成熟、领先的技术和产品基础上,东方锅炉与高校、科研院所合作持续提高产品性能,优化协同控制技术,为此提出了单一污染物高效脱除与多环节整体协同控制技术方案,对改造机组提出了技术路线:根据污染物排放情况开展超低NOX燃烧系统改造、SCR优化、加装低低温省煤器、电除尘器改造、FGD改造、加装WESP、加装或改造WGGH等。

  伴随着国家能源结构的调整,优化老机组性能,节能降耗的压力不断加大,东方电气以满足用户需求为目标,近年持续优化和改进技术,进一步提升产品的经济性和环保性,并积极向用户推介新技术,与客户合作对机组进行改造升级,以降低能耗,提高出力,保障机组安全可靠性,为用户提供“全生命周期”的服务。

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