上海市2016年1月出臺(tái)政策,要求燃煤鍋爐采取措施消除煙囪有色煙羽現(xiàn)象。天津、浙江、河北等地方政府也相繼出臺(tái)相關(guān)政策。介紹了燃煤電廠濕煙羽綜合治理前期的主要工作,并對(duì)其中的要點(diǎn)及注意事項(xiàng)進(jìn)行分析探討,以避免濕煙羽治理工程中出現(xiàn)以往環(huán)保工程中產(chǎn)生過的弊端,保證技改工程的科學(xué)性、先進(jìn)性。

0 引言

2015年12月三部委頒布了《全面實(shí)施燃煤電廠超低排放和節(jié)能改造工作方案》(環(huán)發(fā)[2015]164號(hào)),要求燃煤電廠全面實(shí)施超低排放改造,并取得了很好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

由于傳統(tǒng)回轉(zhuǎn)式GGH存在漏風(fēng)率和故障率高、煙氣阻力大等問題,特別是原煙氣側(cè)煙氣漏入凈煙氣側(cè)會(huì)影響SO2達(dá)標(biāo)排放,所以大部分電廠在超低排放改造過程中取消了GGH。濕煙氣直接排放至大氣中與溫度較低的環(huán)境空氣混合會(huì)凝結(jié)形成濕煙羽現(xiàn)象(俗稱“大白煙”),產(chǎn)生視覺污染。

2016年1月上海市環(huán)保局提出燃煤發(fā)電鍋爐應(yīng)采取煙溫控制及其他有效措施消除石膏雨、有色煙羽等現(xiàn)象以來,河北邯鄲、衡水、唐山,到浙江、天津、山西等省市,陸續(xù)對(duì)濕煙羽治理(又稱“有色煙羽” “大白煙”)提出標(biāo)準(zhǔn)或要求。

由于我國(guó)地域差異大,各地經(jīng)濟(jì)水平發(fā)展不均衡,對(duì)濕煙羽治理的目標(biāo)也不盡相同,且各地政府出臺(tái)的標(biāo)準(zhǔn)和政策差異較大,一般只提定性要求,缺少對(duì)具體工藝措施的技術(shù)規(guī)范和指標(biāo)定量要求。

目前,國(guó)外對(duì)濕煙羽的研究主要集中在冷卻塔排煙,鮮見對(duì)煙囪排煙研究的研究 。國(guó)內(nèi)的對(duì)濕煙羽的治理主要是沿用治理石膏雨的技術(shù)方式 ,近期開始開展煙氣冷凝治理濕煙羽的報(bào)道。

1 濕煙羽綜合治理前期工作

濕煙羽綜合治理技改工程的前期工作主要包括可行性研究以及招標(biāo)文件的編制,其中以可行性研究工作為核心。

1.1 濕煙羽綜合治理可行性研究

濕煙羽綜合治理可行性研究的主要任務(wù)包括:對(duì)當(dāng)?shù)卣哌M(jìn)行解讀,確定濕煙羽綜合治理工程技改項(xiàng)目建設(shè)的必要性、治理目標(biāo)、技術(shù)路線;進(jìn)行充分的資料收集、分析和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研,確定改造的邊界條件(如基礎(chǔ)參數(shù)、冷源等);根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件、設(shè)施狀態(tài)及治理目標(biāo),論證不同改造方案的可行性、技術(shù)可靠性以及經(jīng)濟(jì)指標(biāo)(投資、運(yùn)行費(fèi)用、能耗、阻力等),結(jié)合改造需求等多種因素,提出最適合業(yè)主實(shí)際的設(shè)計(jì)方案。

濕煙羽綜合治理可行性研究的主要研究依據(jù)包括以下幾個(gè)方面:國(guó)家和地方的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展規(guī)劃、行業(yè)部門的發(fā)展規(guī)劃;咨詢有關(guān)的法律、法規(guī)、政策和文件;有關(guān)機(jī)構(gòu)發(fā)布的工程建設(shè)方面的標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、定額;廠址的自然、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)概況等基礎(chǔ)資料;涉及項(xiàng)目各方簽訂的協(xié)議書或意向書;編制《報(bào)告》的委托合同;電廠所在地的氣象、水文等資料;電廠鍋爐、汽機(jī)、環(huán)保等設(shè)施的設(shè)計(jì)資料(圖紙、技術(shù)協(xié)議等) 及近一年以上的運(yùn)行數(shù)據(jù);其他有關(guān)資料。

1.2 濕煙羽綜合治理招標(biāo)文件編制

濕煙羽綜合治理技改工程招標(biāo)是建設(shè)項(xiàng)目業(yè)主選擇實(shí)施者的過程,由于煙氣濕煙羽綜合治理技改工程涉及到的環(huán)保裝置和鍋爐主機(jī)設(shè)施多,各設(shè)備的改造參數(shù)復(fù)雜。因此,確定明確、科學(xué)合理的改造參數(shù)及技術(shù)要求,對(duì)于明確招標(biāo)工作量和考核指標(biāo)、合理控制改造的投資費(fèi)用等工作非常重要。

2 濕煙羽綜合治理前期工作要點(diǎn)分析

2.1 治理要求與基礎(chǔ)參數(shù)選擇

燃煤電廠濕煙羽綜合治理,首先要滿足當(dāng)?shù)卣咭?。目?南方地區(qū)(如上海市及浙江省)出臺(tái)的政策,主要以消除濕煙羽的視覺影響為主,兼顧污染物減排。北方地區(qū)天津市及河北省出臺(tái)的治理政策,主要以節(jié)水、污染物減排為主,兼顧消除濕煙羽視覺影響。

不同的治理要求和目標(biāo),其采用的邊界條件和治理工藝有較大差異,設(shè)計(jì)基礎(chǔ)參數(shù)需要根據(jù)政策要求確定。政策中無明確要求的,則按照以下原則進(jìn)行:以污染物減排為主的地區(qū),因夏季降溫難度更大,節(jié)水和污染物脫除效果相對(duì)較差,此時(shí)應(yīng)以夏季的參數(shù)作為基礎(chǔ)參數(shù);以消除濕煙羽視覺效果為主的地區(qū),因冬季消除濕煙羽難度更大,所以設(shè)計(jì)參數(shù)應(yīng)該以冬季的煙溫、冷源等溫度作為基礎(chǔ)參數(shù)。

2.2 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的測(cè)定

濕煙羽綜合治理技改工程與一般新建項(xiàng)目不同,是在燃煤電廠完成超低排放基礎(chǔ)上的進(jìn)一步深度減排治理及視覺污染消除。所以,濕煙羽綜合治理方案的確定首先要全面把握鍋爐、環(huán)保系統(tǒng)及相關(guān)輔助系統(tǒng)運(yùn)行的現(xiàn)狀,有必要在技改工作開展前期對(duì)鍋爐及環(huán)保設(shè)施運(yùn)行現(xiàn)狀進(jìn)行摸底測(cè)試。

基礎(chǔ)測(cè)試主要為常規(guī)運(yùn)行煤質(zhì)下的參數(shù),包括煙氣量(標(biāo)干況、工況以及含濕量)、煙氣成分參數(shù)(氧量、壓力、煙溫、SO2、NOx 、煙塵等)、煙氣系統(tǒng)阻力(全煙氣阻力、空預(yù)器壓差、引風(fēng)機(jī)和增壓風(fēng)機(jī)進(jìn)出口壓力)。摸底測(cè)試主要為鍋爐滿負(fù)荷工況下測(cè)試,對(duì)于煙氣溫度和風(fēng)機(jī)運(yùn)行出力,有必要測(cè)試75%及50%負(fù)荷工況下運(yùn)行情況。

基礎(chǔ)測(cè)試主要測(cè)試點(diǎn)包括:空預(yù)器進(jìn)出口;引風(fēng)機(jī)及增加風(fēng)機(jī)進(jìn)出口;脫硫吸收塔進(jìn)出口。其中空預(yù)器出口(即除塵器前),主要測(cè)試煙溫、壓力、流量、含濕量、SO2(或SO3 )及粉塵。引風(fēng)機(jī)進(jìn)出口主要煙氣量及煙氣壓力。脫硫進(jìn)出口測(cè)點(diǎn)測(cè)試要求于電除塵器前測(cè)點(diǎn)相同,也可參考在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。

2.3 技術(shù)路線的確定

目前,濕煙羽綜合治理技術(shù)流派較多 ,總體來說主要有煙氣加熱、煙氣冷凝、煙氣冷凝再熱三種。其中,煙氣加熱(GGH、MGGH 等)對(duì)消除視覺污染效果明顯,應(yīng)用較為廣泛,但對(duì)污染物的減排沒有幫助;煙氣冷凝可協(xié)同治理污染物,目前開始逐漸有應(yīng)用,但純冷凝對(duì)消除濕煙羽的視覺污染作用有限;煙氣冷凝再熱則結(jié)合了煙氣冷凝和煙氣加熱的優(yōu)點(diǎn),是目前業(yè)內(nèi)最認(rèn)可的一種技術(shù)路線。

煙氣加熱技術(shù)分為直接加熱和間接加熱兩大類。煙氣間接加熱技術(shù):如回轉(zhuǎn)式GGH、管式GGH、MGGH、熱管換熱器、蒸汽換熱器等;煙氣直接混合加熱技術(shù):熱二次風(fēng)直接加熱、燃?xì)庵苯蛹訜?、熱空氣混合加熱等?/span>

煙氣冷凝技術(shù)也分為直接冷凝和間接冷凝兩大類。煙氣直接冷凝技術(shù):噴淋降溫、漿液冷卻等;煙氣間接冷凝技術(shù) :采用換熱器進(jìn)行換熱,換熱介質(zhì)不與煙氣直接接觸。

煙氣冷凝再熱則是上述兩種技術(shù)結(jié)合實(shí)施項(xiàng)目具體情況的有機(jī)耦合。

由于地方政府對(duì)降低PM2. 5等方面有剛性需要,環(huán)境敏感地區(qū)會(huì)進(jìn)一步提高污染物排放標(biāo)準(zhǔn);民眾對(duì)環(huán)境的要求也會(huì)不斷提高,對(duì)城市周邊電廠的濕煙羽進(jìn)行治理也是大勢(shì)所趨。因此,從污染物減排、節(jié)水、消除濕煙羽視覺影響等方面考慮,建議電廠在濕煙羽綜合治理中采用冷凝再熱技術(shù)路線。但對(duì)于地方政府已有明確政策的地區(qū),可根據(jù)要求單獨(dú)采用煙氣加熱技術(shù)或煙氣冷凝技術(shù),建議預(yù)留冷凝或加熱改造的空間,分析現(xiàn)有改造方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性以及后期改造后整體的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性,從長(zhǎng)遠(yuǎn)角度綜合考慮選擇最適宜的改造方案。

2.4 設(shè)計(jì)參數(shù)的選取

濕煙羽綜合治理設(shè)計(jì)參數(shù)選取不當(dāng),對(duì)系統(tǒng)投資和投運(yùn)效果有很大影響。

濕煙羽的形成主要取決于環(huán)境氣候因素(即煙囪出口處的環(huán)境溫度與濕度)和煙氣狀態(tài)因素(排煙溫度和濕度)。根據(jù)治理目標(biāo)的不同,選取設(shè)計(jì)參數(shù)的原則也不同。

以消除濕煙羽視覺污染為治理目標(biāo)的地區(qū),上海市、浙江省明確提出了消除濕煙羽的邊界條件:在現(xiàn)場(chǎng)地面環(huán)境溫度高于17℃,地面環(huán)境相對(duì)濕度低于60%的情況下,消除濕煙羽。對(duì)以上兩個(gè)地區(qū),可直接選取規(guī)定的環(huán)境邊界條件和測(cè)試的煙氣溫度進(jìn)行設(shè)計(jì)。但對(duì)于要求消除濕煙羽視覺污染而又未給出邊界條件的地區(qū),由于溫度越低,治理消除的難度會(huì)急劇增加,因此建議根據(jù)冬季平均溫度或全年平均溫度確定(建議在0℃以上),濕度按當(dāng)?shù)啬昶骄h(huán)境相對(duì)濕度選擇即可。再根據(jù)煙囪排煙溫度實(shí)際情況,確定合理冷凝后溫度及煙氣加熱的溫升幅度。需要注意的事,采用煙氣再熱技術(shù)時(shí),需要達(dá)到一定的排煙溫度,因此需要核算冬季低負(fù)荷時(shí)是否需要采取其它措施(如蒸汽加熱等)確保達(dá)到設(shè)計(jì)煙溫,實(shí)現(xiàn)有效消除濕煙羽視覺影響。夏季消除濕煙羽的難度要小很多,所以不需要校核,若需要通過降低煙氣加熱或冷凝幅度實(shí)現(xiàn)節(jié)能的目的,可單獨(dú)校核計(jì)算出設(shè)計(jì)參數(shù)以便指導(dǎo)實(shí)際運(yùn)行。

以污染物減排為治理目標(biāo)兼顧消除視覺污染的地區(qū),則只需要關(guān)注排煙溫度或降溫幅度。由于煙氣夏季降溫難度更大,節(jié)水和污染物脫除效果相對(duì)較差,應(yīng)以夏季的環(huán)境參數(shù)(平均溫度、平均相對(duì)濕度)作為邊界條件,結(jié)合夏季的煙氣溫度進(jìn)行設(shè)計(jì)。

設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí),需要考慮到每級(jí)換熱器的出口溫度、煙氣量變化時(shí)對(duì)后續(xù)設(shè)備的煙氣溫度、煙氣含濕量都有一定影響。因此,在校核計(jì)算時(shí)需要考慮到所有換熱器進(jìn)出口煙氣參數(shù)的變化。

2.5 招標(biāo)文件的注意事項(xiàng)

目前濕煙羽綜合治理技改工程的建設(shè)通常采用EPC 總承包模式進(jìn)行,因此作為確定EPC 總承包的招標(biāo)文件就顯得尤為重要。濕煙羽治理招標(biāo)文件中必須對(duì)濕煙羽治理的工藝路線、邊界條件、設(shè)計(jì)原則等作出明確的要求及限定,以保證投標(biāo)工作的正常運(yùn)行。招標(biāo)文件中應(yīng)當(dāng)明確治理目標(biāo)。治理目標(biāo)應(yīng)當(dāng)根據(jù)地方政府的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)制定,同時(shí)要滿足業(yè)主的實(shí)際需求。對(duì)一些重要參數(shù)的計(jì)算需要提供詳細(xì)計(jì)算書,對(duì)于防結(jié)垢、堵塞、腐蝕等問題要提供詳細(xì)的預(yù)防措施或檢修方案。

3 濕煙羽綜合治理技改需協(xié)同考慮的工作

3.1 煙風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化問題

引風(fēng)機(jī)作為燃煤電廠整個(gè)煙風(fēng)系統(tǒng)的關(guān)鍵點(diǎn),在前期超低排放工作中一般均已進(jìn)行了相應(yīng)改造,以適應(yīng)脫硫、脫銷、除塵改造新增的阻力,濕煙羽綜合治理勢(shì)必會(huì)又新增煙氣阻力,需要核算引風(fēng)機(jī)現(xiàn)有實(shí)際出力能否滿足要求。

如現(xiàn)有風(fēng)機(jī)已經(jīng)運(yùn)行裕量很小,且機(jī)組剩余壽命較長(zhǎng),建議對(duì)引風(fēng)機(jī)進(jìn)行增容改造;若機(jī)組剩余壽命較短、環(huán)保壓力較低的電廠,建議采用蒸汽加熱、漿液換熱器等阻力增加較小的技術(shù)方案。對(duì)于引風(fēng)機(jī)有一定欲量的電廠,建議優(yōu)化噴氨系統(tǒng)減低空預(yù)器阻力或優(yōu)化煙風(fēng)系統(tǒng)降低煙道阻力,根據(jù)實(shí)際優(yōu)化阻力的空間選擇經(jīng)濟(jì)合適的改造方案。

3.2 冷源(冷卻水)問題

采用煙氣冷凝或煙氣冷凝再熱技術(shù)進(jìn)行濕煙羽綜合治理,都存在冷源及冷卻方式選擇的問題。

燃煤機(jī)組的冷卻系統(tǒng)一般分為直流供水冷卻系統(tǒng)、循環(huán)水冷卻系統(tǒng)、直接空冷系統(tǒng)三大類。冷源可分為水冷和空冷兩種方式,考慮換熱系統(tǒng)以及冷源全年的溫度分布,一般采用水冷的方式。

機(jī)組為直流供水冷卻系統(tǒng)時(shí),冷源可直接從循環(huán)管入口取水,經(jīng)過換熱器后再進(jìn)入循環(huán)管出水管,該方式冷源升溫后不需要再次冷卻。

機(jī)組為循環(huán)水冷卻系統(tǒng)時(shí),考慮到冷卻水使用量和溫升幅度對(duì)鍋爐效益的影響。冷卻水從循環(huán)管入口取水,溫升后的冷卻水再進(jìn)入循環(huán)管出水管,利用現(xiàn)有水冷塔降低冷卻水的溫度。該方式建議對(duì)原有冷卻塔系統(tǒng)的夏季工況進(jìn)行重新核算,分析對(duì)鍋爐系統(tǒng)的影響是否在可控范圍。如不滿足,則需要考慮采取新增機(jī)力冷卻塔、熱泵系統(tǒng)等方式來供應(yīng)冷源。

機(jī)組為直接空冷系統(tǒng)時(shí),可考慮采用新增機(jī)力冷卻塔、熱泵系統(tǒng)等方式來供應(yīng)冷源,或考慮風(fēng)冷的冷卻方式。

3.3 脫硫水平衡問題

采用煙氣冷凝或煙氣冷凝再熱技術(shù)都會(huì)將脫硫后濕煙氣中的水分析出,達(dá)到節(jié)水及協(xié)同減排的作用。間接煙氣冷凝技術(shù)的凝結(jié)水水質(zhì)穩(wěn)定,回收水可作為除霧器沖洗,或簡(jiǎn)單處理后進(jìn)入中水處理系統(tǒng)作為工業(yè)水。由于回收水可不進(jìn)入脫硫系統(tǒng),因此不影響原脫硫系統(tǒng)水平衡。

漿液冷卻技術(shù)的凝結(jié)水混入脫硫塔漿池漿液,無法直接回用,增加了脫硫廢水的處理量,隨著溫降幅度越大對(duì)脫硫水平衡影響越大,對(duì)現(xiàn)有脫硫系統(tǒng)運(yùn)行影響就越大。采用此技術(shù)須對(duì)脫硫水平衡、脫硫廢水處理等后續(xù)工作增加相應(yīng)的處理環(huán)節(jié)和投資成本。

此外,采用MGGH等技術(shù)會(huì)降低脫硫入口煙氣溫度,因此對(duì)脫硫水平衡有一定影響。

4 結(jié)語

濕煙羽綜合治理的前期工作,特別實(shí)在可行性研究和招標(biāo)文件的實(shí)際編制過程中,很多細(xì)節(jié)方面需要注意?？尚行匝芯恳獪?zhǔn)確分析確定基礎(chǔ)數(shù)據(jù),合理確定工藝路線、邊界條件和技術(shù)參數(shù)。招標(biāo)文件技術(shù)要求要明確、全面。濕煙羽綜合治理技改配套改造要具備整體觀、系統(tǒng)觀和全面觀,煙風(fēng)系統(tǒng)的優(yōu)化、冷源選擇確定及脫硫水平衡問題需結(jié)合燃煤電廠爐后其他環(huán)保設(shè)施統(tǒng)籌考慮,避免設(shè)備重復(fù)改造,節(jié)約改造費(fèi)用及改造工期,濕煙羽綜合治理技改項(xiàng)目對(duì)脫硫水平衡問題宜進(jìn)行單的的專題分析