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刘博-高举能效大旗实现超低排放
发布日期:2015-09-15  编辑:刘博  浏览次数:243

高举能效大旗  实现超低排放

刘  博

在我国加大大气污染治理力度和环境监管力度双重施压之下,2014年初煤电行业提出超低排放这一更高的大气污染物排放目标。今年两会政府工作报告提出:“深入实施大气污染防治行动计划,实行区域联防联控,加强煤炭清洁高效利用,推动燃煤电厂超低排放改造”,这一定调为超低排放的发展开辟了广阔的前景。

一、国家层面对超低排放的政策决心。

2014年9月12日,国家发改委、环保部、能源局发布《煤电节能减排升级与改造行动计划(2014-2020年)》(发改能源[2014]2093号)提出:“东部地区新建燃煤发电机组大气污染物排放浓度基本达到燃气轮机组排放限值,中部地区新建机组原则上接近或达到燃气轮机组排放限值,鼓励西部地区新建机组接近或达到燃气轮机组排放限值。”

2015年1月15日,国家发改委、工信部、财政部、环保部、统计局和能源局六部委联合印发的《重点地区煤炭消费减量替代管理暂行办法》(发改环资[2014]2984号)提出:“适当提高能效和环保指标领先机组的利用小时数。燃煤机组排放基本达到燃气轮机排放限值的,应适当增加其下一年度上网电量。”这是国家首次对排放基本达到燃气轮机组排放限值的燃煤机组作出的实质性鼓励。

2015年3月16日,《中共中央、国务院关于进一步深化电力体制改革的若干意见》(中发[2015]9号)指出:“进一步完善和创新制度,支撑节能环保高效特别是超低排放机组通过直接交易和科学调度多发电。”

2015年3月20日,国家发改委、环保部、能源局印发《关于改善电力运行 调节促进清洁能源多发满发的引导意见》(发改运行[2015]518号)提出:“煤电机组进一步加大差别电量计划力度,确保高效节能环保机组的利用小时数明显高于其他煤电机组,并可在一定期限内增加大气污染物排放浓度接近或达到燃气轮机排组放限值的燃煤发电机组利用小时数。”

各省也陆续出台了适合本省情况的有关煤电行业超低排放的鼓励政策。

二、超低能耗是实现超低排放的前提与基础。

    

人们习惯于面临问题探询解决方案时,通常倾向于寻找单一性、决定性的因素,以便“更有效率”地解决问题。在解决“雾霾”实现超低排放过程中,这种思维方式受到了愈来愈多的挑战。因此,从源头上综合治理,多管齐下是高效的解决之道。

《煤电节能减排升级与改造行动计划(2014-2020年)》提出:“在实行更严格能效环保标准的前提下,到2020年,力争使煤炭占一次能源消费比重下降到62%以内,电煤占煤炭消费比重提高到60%以上”。截止2014年底全国燃煤电厂(含燃煤热电厂)总装机达8.25亿千瓦,约占装机总量的60.7%。从上述两组数字可以看出,燃煤电厂(含燃煤热电厂)不仅在国民经济中占有举足轻重的作用,而且成为节能减排的关键性因素之一。以在超低排放标准下,即:基准含氧量6%条件下,烟尘、二氧化硫、氮氧化物排放浓度分别不高于10、35、50mg/Nm3   为例,燃烧1吨标煤的污染物排放量为:

烟尘 10mg/Nm3×1t×10500Nm3/h·t =105g/h

二氧化硫35 mg/Nm3×1t×10500Nm3/h·t =367.5g/h

氮氧化物50 mg/Nm3×1t×10500Nm3/h·t =525g/h

据《中国环境报》2015年4月2日报道,神华国化绥中电厂一期工程2*80万千瓦机组改造完成后,每台机组出力达到88万千瓦,最大负荷达到90万千瓦;供电煤耗下降近40克/千瓦时,预计年节约标煤32.8万吨,折合燃料成本近2亿元。所有指标均优于《煤电节能减排升级与改造行动计划》的要求,在大气污染物排放方面,均优于燃气轮机排放标准。

由此可见,提高能源利用效率,降低能耗本身就是对环保的巨大贡献;通过各种手段实现超低能耗就成为实现超低排放的前提与基础。因此,大家在治理环境实现超底排放的过程中,一定要有全局观念,系统思维,不能头疼医头,脚痛医脚。就好比医生,既要“治病”,更要“治人”,而后者才是最终目的。

三、实现超低能耗需要全面系统的解决思路。

    实现超低能耗的核心在于提高能源利用效率,而提高能源利用效率又需要用全面系统的思维模式通盘考虑燃煤电厂所牵涉到的各个方面,简言之,既要立足于电厂自身的节能改造和挖潜,更要站在行业高度上提出解决方案。

1、变热电分产为热电联产,实现能源梯级利用。

    热电分产虽然工艺流程相对热电联产简单,但是存在难以克服的技术障碍,影响了节能减排和能源的合理利用,主要有:一是凝汽式发电难以避免大量的冷端损失和汽轮机熵增损失;二是燃煤工业锅炉能耗高,污染大,用能极不合理;三是热电分产不符合能质匹配、能源梯级利用的原则。热电联产非常有效地克服了热电分产难以解决的问题,是合理、高效、清洁利用能源的重要技术措施。据测算,热电联产比热电分产效率高30%,道理就在于此。以下表例:

序  号 

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装机容量

 万KW

供电量

亿 Kwh 

供热量

万GJ

总耗 煤量

万吨

供电标煤单耗

g/Kwh 

供热标

煤单耗

kg/GJ 

热电比

 %

热效率

%

1 1

浙江热电

125家 

411

173.5

34500 

1831.0 

290 

38.5

552

72.0

2 2

绍兴热电

 25家 

96.8 

36.8 

9279 

449.6

251

38.5 

701

80.5

3 3

绍兴

天马热电 

7.3 

4.1 

1245 

54.7

176

38.5 

846

86.9

4 4

大型热电厂

(设计值) 

2×30

30.2 

1386 

147.0

310 

38.5 

127 

57.4 

55 

玉环发电厂

 超超临界

100 

50.0 

0

137.7

275.3

0

0

45.0

    A:节煤量比较:

上表中可看出天马热电4*B15MW次高压机组的供电标煤耗176 g/Kwh,玉泉发电厂的1000MW超超临界机组供电标煤耗275.3 g/Kwh。供1Kwh电量,天马热电比玉泉电厂节标煤量为99.3g。

B:减排量比较:

按1t标煤完全燃烧产生10500Nm3/h烟气量进行估算,1g标煤产生的烟气量估算值为1.05x10-2Nm3/h,在超低排放标准下,供1000kwh电量,天马热电与比玉泉电厂1000MW机组的污染物排放量相比减少量如下:

烟尘10mg/Nm3×99.3g×1.05×10-2Nm3/h·g ×1000=10.42 kg/h

二氧化硫35 mg/Nm3×99.3g×1.05×10-2 Nm3/h·g ×1000=36.49kg/h

氮氧化物50 mg/Nm3×99.3 g×1.05x10-2 Nm3/h·g ×1000=52.13kg/h

因此,积极发展热电联产,坚持“以热定电”,严格落实热负荷,努力提高热电比,是一项重要而紧迫的任务。

2、通过科学编制电力规划和热电联产规划,起到更好引导作用。

《中共中央、国务院关于进一步深化电力体制改革的若干意见》指出:“切实加强电力行业特别是电网的统筹规划。政府有关部门要认真履行电力规划职责,优化电源与电网布局,加强电力规划与能源等规划之间、全国电力规划与地方电力规划之间的有效衔接”。由于《热电联产规划范本》迟迟未下发,各编制单位均根据自己的意愿编制,其突出的问题主要表现在:未从当地的能源需求与来源出发,仅考虑缺电因素;为上项目而搞规划;未按要求做热电联产与热电分产的方案比较;只考虑上热电项目,对垃圾发电、生物质能源,热泵、沼气、太阳能等未论述;经济效益计算太理想,热电厂投产后达不到理想值;供热机组的选择未做方案比较很多热电联产规划未突出节能环保的主题,未强调热电联产的建设应以供热为主增加电力供应只是付产品......随着《意见》及相应配套政策的实施,有助于弥补电力规划和热电联产规划编制中不足,以起到更好引导作用。具体体现在:坚持科学布局的原则,依据当地城市总体规划、城市规模和工业发展等条件,科学预测、适度超前,搞好热电联产机组的规划和建设;建设高效燃煤热电机组,同步完善配套供热管网,对集中供热范围内的分散燃煤小锅炉实施替代和限期淘汰;在符合条件的大中型城市,适度建设大型热电机组,鼓励建设背压式热电机组;在中小型城市和热负荷集中的工业园区,优先建设背压式热电机组;鼓励发展热电冷多联供,等等。

3、促进工程设计优化,提高能源利用效率。

不同于产品设计,工程设计是一项系统工程。就分工来说,在设计院内,有专业内和专业之间的分工协作;在设计院外,有设计与规划、施工、监理、建设和政府间的分工协作。从方案制定、参数选择、设备选型、建设管控到调试验收、人员培训、造价控制等多方面,无不与设计有直接或间接的关系。因此,工程设计水平与协作管理水平既决定一次投资和运行成本的高低,又决定能源利用效率和污染物排放水平的高低。所以,制(修)订燃煤发电/热电产业政策、行业标准和技术规程、规范,对提高燃煤发电/热电项目工程设计能力将起到至关重要的作用。同时强化燃煤发电/热电项目后评价,加强工程设计和建设运营经验反馈,提高工程设计优化水平,积极推行循环经济设计理念也成为一项刻不容缓的工作。

4、实施综合节能改造,提升技术装备水平。

   实施综合节能改造:因厂制宜通过提高蒸汽参数、二次再热、管道系统优化、采用汽轮机通流部分改造、锅炉烟气余热回收利用、电机变频、供热改造等成熟适用的节能改造技术,千方百计降低能耗;提升技术装备水平:进一步加大对煤电/热电节能减排重大关键技术和设备研发支撑力度,通过引进与自主开发相结合,掌握最先进的燃煤发电除尘、脱硫、脱硝和节能、节水、节地等技术。通过上述综合措施的实施,有效提高能效,为实现超低排放创造有利条件。

    当然,实现超低能耗还有煤种选择、管理水平等多方面影响因素,也都值得认真研究和思考,在此不再展开讨论。

    四、实现超低排放关键在性价比。

目前超低排放采取的主要措施有:一是对已有技术和设备潜力进行挖掘、辅机改造、系统优化;二是设备扩容,增加新设备,突出表现在增加湿式静电除尘器;三是研发采用创新性技术;四是对煤质进行优化。总体来看,采用设备扩容、增加新设备的方法较多,而采用创新性低费用的技术较少。

 1、 建设“超底排放环保岛”的基本思路与原则。

    以山东省热电设计院在热电行业20多年的从业经验来看,要实现超低排放,技术不是问题,推广的核心在投入的性价比。基本思路是“因地制宜,既要减排又要节能”,不能以无谓的经济换取超低的排放。建议中小型热电机组应寻求超低排放的系统性综合解决方案,降低整体造价,要重视技术创新,不能是简单的重复、堆砌,既要做到投资省、运行费用低,又要做到以废治废,综合利用,不形成二次污染。通过优化设计,技术创新达到不增加或少增加投资成本和运行费用的目的,实现“超低排放”。

    在设计超低排放系统中应注意从以下几个原则特点出发:A、协同去除的原则。除了去除主要空气污染物老三样烟尘、二氧化硫、氮氧化物,还要协同去除小三样三氧化硫、汞和砷;B、系统优化的原则。在技术路线上要统一考虑,一切为达到最终排放要求为目的。设计参数要去除冗余,也不能是各项设备的简单堆砌,要优化配置水平,实现“价值工程”;C、统一集成的原则。建设“炉后环保岛”系统,集中布置,统一控制,节约人力、物力;D、单体先进的原则。系统中的每项设备技术都是先进可靠的,运行稳定,重技术创新;E、节能减排。在技术路线上,一定要因地制宜,降投资,减费用,既减排又节能。

   2、“超底排放环保岛”的技术路线。

   工艺一:针对低硫、低灰分煤种

 

无标题 

重点控制烟尘浓度,主要控制措施:1.采用高效布袋除尘器或是电袋复合除尘器,将除尘后烟气含尘量降至20mg/m3以下。2.脱硫段采用单塔高效脱硫技术,通过提高吸取剂品质、优化塔内气体分布、增设遇冷段、改变喷淋层设计、优化浆液PH值、降低烟气流速、加装高效除雾器等技术措施将最终烟尘含量控制在10mg/m3以内。

    工艺二:针对含硫率大于1.0%,灰分大于30%的煤种

无标题 

 无标题

重点控制烟尘和SO2浓度,分别在除尘段和脱硫段采取技术措施。为避免过高的工程投资,尽量避免使用投资大、运行费用高的湿式静电除尘器。脱硫方式的选择根据煤质含硫率变化区间确定。脱硝方式的选择根据煤质条件和炉型条件,基本确定以SCR脱硝技术为基础,适当运用包含SNCR技术和低氮燃烧技术在内的组合工艺。

    工艺三:针对改造项目

鉴于改造项目的情况比较复杂,在改造过程中,尽可能利用原有设备,或对原有设备进行升级改造。该工艺路线的确定需要根据现场情况、设备运行状况和排放指标进行调整,最终实现 “超低排放”的目的。

 

综上所述,在我国建设资源节约型和环境友好型社会的大背景下,在主动适应“以要素驱动向创新驱动”为主要表现的经济发展“新常态”过程中,对燃煤电厂/热电厂而言,必须面对大气污染治理力度和环境监管力度不断加大的现实,这既是挑战和考验,更是机遇与希翼!我坚信,只要符合客观规律,全面考虑,综合施治,系统管理,在实现超低排放的过程中始终贯穿超低能耗这一主线,始终坚持高性价比基本思路,一定会取得节能减排攻坚战的最终胜利!

 

编辑:刘博 山东省热电设计院院长,中国电机工程学会热电专业委员会副主任委员,中国节能协会热电产业联盟副理事长。

 

 

琳琳:请注意以下几点,1、本文是我院今后一个时期推广“超底排放环保岛”的基本思路;2、本文定位为媒体发布,如在会议交流或向厂家推广,尚需环保中心对超低排放部分进行更为详细的论述,另外成文;3、建议将本文题目作为八届论坛的主题,请你们斟酌;4、请将文章和上述意见转发郝、任,请他们提出意见并参考。2015-4-8

 
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