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纪实丨超净排放的华电样本

发布时间:2021-09-20 07:51

  北极星火力发电网讯:内容摘要:随着国家相关排放标准的相继出台,火电行业面临着越来越大的环保压力。裕华公司、章丘公司和天津军粮城公司积极推进“超净排放”技术试点,通过探索应用节能减排新技术,实现了火电机组的“超净排放”,取得了良好的社会效益,树立了企业履行社会责任的典范。

  前言:为了应对大气污染,2014 年,《国家应对气候变化规划》、《能源行业大气污染防治工作方案》、《煤电节能减排升级与改造行动计划(2014-2020 年)》等新的环保政策相继出台,国家对京津冀、长三角、珠三角等重点区域减排力度要求空前加大。这些新政策新形势对中国华电的环保工作提出了新的更高要求。自 2014 年起,中国华电以建设资源节约型、环境友好型企业为目标,加快推进清洁高效火电项目建设,稳步实施现役机组超低排放技术改造。2015 年,中国华电逐步在京津冀、珠三角、长三角等重点地区及城市燃煤发电厂推行“超低排放”技术,践行用清洁电能点亮美丽中国的郑重承诺。

  2014 年 9 月 2 日,中国华电投运的首台“超低排放”燃煤机组——裕华公司 1 号机组“超低排放”技术改造项目顺利投产。继裕华公司之后,章丘、天津军粮城等公司的部分机组也完成了“超低排放”的技术改造。2014 年 12 月,章丘公司实现 3 号机组(30万千瓦机组)超低排放改造,成为山东省内首批“超低排放”机组。2015 年 12 月,章丘公司完成 1 号机组(14.5 万千瓦机组)超低排放改造,这是中国华电高效分离专利技术第一台试点机组。天津军粮城公司积极开展 4×20 万千瓦机组脱硫增容改造及 2×35 万千瓦机组环保一体化改造,采用的湿式电除尘技术是国内第一、中国华电唯一无外壳湿电除尘器项目,同时也是国内第一个实现在线 和微尘总量的电厂环保改造项目。

  实施重特大技改项目是一项复杂的系统工程。想要达到预期效果,需要人、财、物等各个要素有机结合。“当初制定目标开始也有顾虑,而且改造机组和新建机组不一样,设备系统受限,对于实现目标难度更大。”该公司总经理何俊忠坦言。但目标既定,箭在弦上,无论是“摸着石头过河”还是“吃螃蟹”,一场“与时间赛跑的攻坚战”即刻打响。

  项目开始后,首先面临着技术改造路线的确定问题。因为超低排放改造在华电属于首例,没有任何经验可以借鉴。裕华公司全面分析研究了旋转极板电除尘、电袋除尘、湿式电除尘等多种国内外先进除尘技术。通过摸底和测试,布袋、电袋技术的滤袋易产生二次污染,旋转电极除尘器有占用空间大的弊端,并且以上两种方案的烟尘排放浓度都无法达到 10mg/m3 以下。相比之下,湿式电除尘器则采用喷淋装置,既可以提高荷电能力,也可以有效去除烟气中的粘性颗粒,避免二次扬尘。因此,综合考虑长期运行稳定性、维护成本等因素,最终决定采购进口高频电源设备,采用电晕功率高、火花控制性能好的高频电源方案。

  在脱硫增容改造方面,“石灰石 - 石膏湿法脱硫”是技术最成熟且应用最广泛的工艺,90% 以上机组采用此法。在此基础上可进行原吸收塔增容、串联二级吸收塔或并联二级吸收塔。裕华公司初设脱硫工艺即为此种工艺,且进行过原塔增容,通过进一步提高脱硫效率,达到超低排放标准。

  脱硝工程主要包括选择性催化还原法(SCR)和非选择性催化还原法(SNCR)。其中非选择性催化还原法主要是采用尿素喷入炉膛内降低氮氧化物,效率低,无法满足要求。选择性催化还原法还原剂为液氨,通过催化剂使 NOx 生成氮气和水,降低氮氧化物效率高,故而裕华公司采用了低氮燃烧 + 选择性催化还原法方式进行烟气脱硝技改。

  经过不懈努力,中国华电集团公司重大科技环保项目——1 号机组湿式电除尘技改,与机组优化、脱硝、脱硫增容改造等节能减排技改工程于 2014 年 6 月 18 日提前竣工投产。脱硫、除尘指标率先实现“超低排放”。在此基础上,公司加班加点七昼夜,再次对机组进行了深度脱硝改造,为氮氧化物实现“超低排放”做最后的冲刺。

  9 月 9 日,公司 1 号机组通过了河北省环境监测中心站现场监测,监测结果显示 1 号机组排口烟尘、二氧化硫、氮氧化物分别为 4 mg/m 3、7 mg/m3、27 mg/m3,污染物排放达到“超低排放”标准,成为河北南网首台实现“超低排放”的燃煤机组,也是集团公司首台实现“超低排放”的燃煤机组。2014 年 11 月 12 日提前完成了 2 号机组“超低排放”环保技改工程,并于 11 月 21 日顺利通过了河北省环境监测中心站的现场监测,监测结果显示 2 号机组排口烟尘、二氧化硫、氮氧化物分别为 4 mg/m3、29 mg/m3、29 mg/m3,全部指标达到“超低排放”标准。

  2015 年 3 月 10 日,“河北省全面启动燃煤电厂超低排放升级改造工作现场会”在裕华公司召开,华电企业“超低排放”的典型做法在河北全省推广。同时,中央及省直媒体多次到公司进行实地采访,企业成为展示河北区域华电品牌形象的窗口。2015 年 7 月 31 日,公司二期项目通过集团公司立项审批,并于 8 月 17 日在省内 14 家申请单位中以第二名的好成绩顺利进入河北省优选计划,喜获“路条”。

  自 2011 年,雾霾这个词汇进入公众视野以来,空气污染拨动着国人的神经。距山东省会济南 40 公里的华电章丘公司能否提供清洁能源,直接影响到济南的碧水蓝天。责任在肩,章丘公司提出“不环保,不发电”的环保理念,一改传统火力发电企业高污染形象,着力打造环保窗口示范企业。2014 年 12 月,章丘公司实现 3 号机组(30万千瓦机组)超低排放改造,成为山东省内首批“超低排放”机组。2015 年 12 月,章丘公司完成 1 号机组(14.5万千瓦机组)超低排放改造,作为华电集团公司高效分离专利技术第一台试点机组,打好了“绿色排放”的攻坚战。

  章丘公司将环保工作作为企业的头等大事,按照“将环保工作等同于安全生产工作来管理,将环保设施等同于主设备来管理”的“两个等同于”要求,树立“不环保不发电、不安全不生产;环保资金优先投入、人员优先设备、设备优先治理”的“四不三优先”理念,不断加大环保投入,切实抓好环保工作。

  设立环保中心,成立专门班组定期巡视自动监控设施,将环保设备缺陷作为生产主设备一类缺陷进行管理和消缺,实行环保指标周总结、月备案的周期反馈机制,与集团公司环保信息化平台和环保部门监测监控系统联网,使二氧化硫、氮氧化物、烟尘浓度等重点参数时刻处于监控之下。种种的举措是章丘公司认真把好环保关的有力举措,在这里,“大环保”的理念已广泛深入人心。

  3 号机组串联脱硫吸收塔的使用将传统的一炉一塔改造为一炉两塔,形象一些来说,就是烟气中的硫份过了两次“滤网”,而“首尾”串联的方式,让“滤网”的接触面积更大,更能满足高硫份煤种的要求(设计硫份为2.5%)。虽然成本相对较高,但良好的运行条件为机组超低排放的持续稳定奠定了基础。在这里,有两项技术创新需要提及:

  一是 3 号湿除采取烟气从湿式除尘下部进、上部出的运行方式。该设计有效解决了烟气中携带浆液的问题。这是章丘公司的一项创新,通过此方法改造后效果非常好,最直接的表现就是作为排污“老大难”的湿式除尘器壳体上的观察孔,现在竟一尘不染。

  二是对阴极线吊架进行加固处理,解决了以往烟气通过阴极线后极线晃动,造成二次电流电压运行不稳定,湿式除尘器出力不足的问题,实现六个电场二次电流达到设计值 1200mA,烟尘浓度稳定在 1-3mg/Nm3, 运行效果得到了环保部门的肯定。

  通过以上改造,#3 机组自 2014 年 11 月 10 日 — 2015 年 9 月 13 日连续运行 307 天,二氧化硫、氮氧化物、烟尘参数全部达标排放,且排放指标优于燃气机组标准。

  #1 机组超低排放采用集团自主研制的高效分离器,以气液分离为技术核心,通过导叶的导流使烟气旋转,旋转中烟气中的大颗粒(烟尘)在离心力的作用下被甩出,实现高效除尘。该科技项目改造时间短,造价低,施工风险小,无运行费用,维护费用低,取得了与湿式除尘器一样的效果。

  目前,章丘公司 #4、#2 超低排放项目正加速推进,预计 2016 年 6 月 30 日前将实现公司四台机组的超低排放改造,为打造绿色燃煤电厂“再加码”。

  按照“十二五”总量减排目标责任书和国家大气防治减排行动纲要的要求,作为国家实现京津冀地区协同发展战略目标的重要环节,军粮城公司以节能减排为已任,于 2014 年对全部六台机组实施了脱硫、脱硝以及增容改造。

  机组改造将直接造成三大影响:一是对当年电量造成的损失,以正常发电量计算,仅 9、10 号机组停机一个月,就会造成 4 亿千瓦时的电量损失;二是对下一年计划电量的影响,若当年电量没有完成,第二年电量计划就会被削减,更不会增长;三是对能耗指标的影响,由于在短短半年多时间内多台机组停机改造,公用系统还要正常运行,势必使厂用电增大,进而影响煤耗指标。

  针对工期紧、要求高的实际情况,公司坚持从讲政治、顾大局的高度出发,调动全员力量为环保改造构建“绿色通道”。同时强化与施工单位的协调沟通,从设计、采购、施工等方面,层层把关,落实各项监督责任,确保高效建成“清洁工程”。

  军粮城公司 9、10 号两台 350MW 机组环保改造工程从 2014 年 4 月开始施工,依照最新国家环保要求,进一步严格了排放指标,以燃煤机组对照燃气机组环保排放标准,最终达到超净排放目标。该项目除涉及脱硫、脱硝改造外,还对除尘系统实施了整体优化改造。项目采用湿式电除尘技术,是国内第一台无外壳湿电除尘器,同时也是国内第一个实现在线 和微尘总量的电厂环保改造项目。工程历时 8 个月,至 2014 年 12 月 24 日全部完工。

  改造中,军粮城公司坚持加强项目组织。加强改造工程管理,成立了质量监督机构和安全委员会,树立“四个红线”意识,对工程实现全过程质量和安全监控,确保改造万无一失。协调各参建方共同努力,积极优化整体改造方案,攻克了多项技术关键点,达到了预期设计指标。项目整体取得了设计紧凑、布置美观、流程合理、检修方便、运行费用低的良好效果。

  军粮城公司脱硫增容改造采用石灰石 - 石膏湿法,一炉两塔串联,利用原吸收塔为一级塔,新建二级塔并设置三台浆液循环泵、两台吸收塔浆液置换泵、四台搅拌器、3 级屋脊式除雾器和 1 层管式除雾器,新增吸收塔与原吸收塔串联设置,并对现有的引风机进行增容改造,实现了脱硫效率大于 99.1%,出口二氧化硫排放浓度小于 35mg/Nm3 的目标。脱硝部分采用选择性催化还原法(SCR),通过由两层运行一层备用改造为三层全部运行,取消备用层,更换一层原有催化剂。同时,将各层催化剂的体积加大,总体积加大 59% 的方式,脱硝效率由改造前的 61% 提高到 88.9%,出口氮氧化物排放浓度小于50mg/Nm3。除尘部分采取在二级脱硫塔的顶部布置一套湿式电除尘器,除尘效率高于 75%,实现出口粉尘排放浓度 ≤ 5mg/Nm3。

  在天津市政府、中国华电集团公司的支持和帮助下,环保超净排放改造示范项目圆满竣工,经天津市环境监测中心和华电电力科学研究院性能检测,各项指标均优于设计标准。

  为确保设备稳定发挥环保减排作用,公司进一步加大设备运行考核,在施工的同时,同步出台了环保设施运行、维护和电价考核办法以及相关环保奖励实施细则,生产技术部门和计划营销部门对投运率、氮氧化物、二氧化硫、烟尘等污染物指标的超标排放从严考核。检修人员加强了环保设备的日常维护,运行人员精细调整机组运行参数,最大限度满足环保要求。

  经过一年多的稳定试运行,2015 年 12 月 31 日,受环保部委托,中国环境监测总站对军粮城公司 9 号机环保改造国家示范项目进行了验收。现场监测报告显示, 9 号机组净烟气烟尘排放小时均值浓度小于 1mg/m3、二氧化硫最大排放浓度 19mg/m3、氮氧化物最大排放浓度33mg/m3,分别低于 10mg/m3、35mg/m3、50mg/m3的改造要求值。其中净烟气烟尘排放小时均值浓度优于5mg/m3 国家排放标准。

  作为河北南网乃至全国首家全部机组实现超低排放的燃煤发电企业,裕华公司“超低排放”改造完成后实现烟尘年减排 320 吨、二氧化硫年减排 4600 吨、氮氧化物年减排 8800 吨。一组数据可以看出近 3 年来企业主要污染物排放情况对比:2013 年烟尘排放量为 409.4 吨,二氧化硫排放量为 3351.9 吨,氮氧化物排放量为 8079.5 吨;2014 年烟尘排放量为 194.3 吨,二氧化硫排放量为2160.2 吨,氮氧化物排放量为 2396.7 吨;2015 年烟尘排放量为 41.5 吨,二氧化硫排放量为 424.1 吨,氮氧化物排放量为 471.9 吨。一直以来,裕华公司节能环保工作得到政府部门高度认可,在当地有着良好的口碑。而从达标的环保指标到实现“超低排放”,从履行社会责任到环保与发展“双赢”,裕华公司已经摸索出了一条适合企业发展的新路:结合当地政策,根据企业自身实际,主动探索新技术,将环保压力转化为发展动力,在“摸着石头过河”的行进中迈出了效益之路的第一步。

  章丘公司的超低排放经济效益会怎么样 , 让我们看下面的一组数据:2015 年 4 月,山东省对燃煤机组超低排放机组制定以奖代补奖励 2567 万元、超低排放电价补贴 0.01 元 / 千瓦时、机组利用小时增加 200 小时奖励措施。 4 月 20 日落实超低排放电价 0.01 元 / 千瓦时 ,5 月 29 日以奖代补 2567 万元奖励到位, 2015 年 #3 机组超低排放电价补贴增收 1287.41 万元。实施超低排放改造后,社会效益的显著增加也是章丘公司关注的重点。章丘公司 #3 机组实施超低排放技术改造项目以后,各项减排达到 90% 以上,烟囱入口氮氧化物浓度为 46 mg/Nm3、二氧化硫浓度为 12mg/Nm3、烟尘浓度小于 1 mg/Nm3,各项环保指标优于燃气机组排放标准,#3 机组成为目前国内最环保的煤电机组之一。

  2015 年冬,章丘公司利用环保机组替代了济南 68 台小锅炉,向济南东部供热,为济南大气污染治理做出突出贡献,被列为济南大气污染综合治理“十大行动”之一。《山东新闻联播》节目也对章丘公司超低排放工作进行了专题报道。全国人大常委、人大环境与资源保护委员会副主任委员罗清泉、国家环保部部长陈吉宁先后莅临章丘公司调研环保工作,日本、韩国技术交流团先后到章丘公司参观调研,章丘公司成为环保“代言人”,良好的运行效果得到了高度认可。

  军粮城公司减排成果获得了行业内外广泛肯定。 2015 年 1 月 8 日,全国政协提案委员会专题调研组来公司调研时表示,军粮城公司环保改造效果和经验为地方和行业同类型机组治理提供了有益的借鉴。4 月初,全国政协副主席马培华和全国人大常委会副委员长沈跃跃先后分别就京津冀大气污染防治相关工作进行了专题调研,认为军粮城公司环保机组改造标准高、投入大、效果好,为打造“美丽天津”做出了突出贡献。2015 年 8 月 12 日,在“中国华电环保行”活动中,多家社会新闻媒体记者在军粮城公司探访时,电厂经受住了随行的华电专家组对 9 号、10 号机组烟气排放状况进行的暗访突击检查。机组各项环保指标和污染物排放浓度均达到正常值,CMES表计标准气体试验未出现偏差,达到了环保设计要求。特别是在 2015 年底华北地区严重雾霾天气期间,国家环保部组织天津市环保部门并联合八家社会媒体三十多人对公司进行了突击夜查,公司的环保排放指标控制情况和应急预案响应措施获得了专业人士和媒体的高度评价。截至 2015 年底,军粮城公司六台机组环保改造后三年累计减少烟尘排放 1135 吨、二氧化硫排放 2493 吨、氮氧化物排放 19945 吨。为天津地区节能减排做出了突出贡献,树立了天津地区华电品牌。

  面对日益严峻的环境形势,中国华电认真贯彻国家政府有关文件精神,不断加大环保投入力度,在节能减排和环保升级改造的道路上,积极探索,大胆尝试,走出一条燃煤机组清洁、高效的科学发展之路,为全面打造“绿色华电”,努力创建资源节约、环境友好型企业奠定了坚实的基础。

  中国华电以可持续发展为目标,从战略高度认识、部署、推动企业与环境、社会、员工的和谐发展。公司出台《社会责任工作实施指导意见》,建立涵盖“发展绩效、经济绩效、环境绩效、社会绩效和责任管理绩效五大领域的 196 项”社会责任指标体系,不断推动社会责任建设取得丰硕成果。

  截至 2015 年底,公司累计关停小火电 700 万千瓦,60 万千瓦及以上高效节能环保型煤电机组占煤电装机48%,清洁能源比重达到 37%,累计投入 500 余亿元对发电设备进行环保升级改造,燃煤发电机组同步安装除尘、脱硫、脱硝设施,污染物排放全部达到国家标准。推进“超低排放”改造,国内首批实现“超低排放”的河北裕华公司1号燃煤机组,主要污染物排放浓度低于国家颁布的天燃气发电机组排放标准。公司计划 2020 年实现全部燃煤机组“超低排放”。2008 年至 2015 年,公司累计节约 1804 万吨标准煤,减少二氧化碳排放量 4438 万吨,相当于多种了4亿棵树和 1250 万辆经济型轿车停开一年的排放量;烟尘排放量降低 18%、氮氧化物排放下降 34.1%,二氧化硫排放下降 44.2%。

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