流化床锅炉脱硫脱硝优化选择

宝丽华三期CFB锅炉机组脱硫脱硝方案优化选择论证宝丽华三期CFB锅炉机组脱硫脱硝方案优化选择论证广东省电力设计研究院广东省电力设计研究院乐自知乐自知20092009年年88月月ppCFBCFB锅炉装锅炉装““烟气脱硫脱硝装置烟气脱硫脱硝装置””问题的提出问题的提出pp关于关于CFBCFB锅炉装锅炉装““烟气脱硫装置烟气脱硫装置””问题的合理性分问题的合理性分析析pp300MWCFB300MWCFB锅炉脱硝效果及预留脱硝方案分析锅炉脱硝效果及预留脱硝方案分析pp综合结论综合结论主要内容o虽然大型循环流化床锅炉清洁燃烧技术水平在行内是不容置疑的，但是，在实际工程中，却因为很多地方政府部门出台的减排行政命令的要求，不少项目不得不在循环流化床锅炉尾部再设置“烟气脱硫装置”。这一方面，不仅会带来项目投资增加、电耗和水耗增加、运行费用增加，给企业带来额外的负担，而且也可能会带来石灰石-石膏湿法烟气脱硫废料、废水和石膏雨等二次污染问题，大大降低了循环流化床锅炉机组清洁煤燃烧的技术优势，非常不科学。同时，这也有悖于国家产业结构调整和能源技术政策。作为在电力咨询行业工作的技术工作者，有责任也有义务为业主做好技术咨询服务，把好技术关，协助业主向地方政府部门做好解释说服工作，尽量避免由于行政命令导致的技术不合理。CFBCFB锅炉装锅炉装““烟气脱硫脱硝装置烟气脱硫脱硝装置””问题的提出问题的提出oCFB锅炉机组同时装“烟气脱硫脱硝装置”可以说是目前比突出的热点的话题之一，也是各设计院和业主在项目前期工作所面临的棘手问题之一，宝丽华三期遇到同样的问题，但是，通过我们的不懈努力，宝丽华三期的问题得到圆满解决：不上烟气脱硫，预留脱硝接口和场地，今天主要结合三期可研审查、环评审查过程中我们为解决这个问题，技术上所做的一些努力，希望能给我们的业主提出一种解决问题的思路和工作努力的方向。CFBCFB锅炉装锅炉装““烟气脱硫脱硝装置烟气脱硫脱硝装置””问题的提出问题的提出o这个思路就是：主要从循环流化床清洁燃烧技术特点（原理）出发、结合二期循环流化床锅炉脱硫脱硝实际效果分析、工程技术保障措施、技术经济性对比分析等几个方面对CFB锅炉机组脱硫脱硝方案的技术合理性进行分析，以理服人，争取专家的理解支持进而取得政府部门的批准，这是技术层面努力的方向。CFBCFB锅炉装锅炉装““烟气脱硫脱硝装置烟气脱硫脱硝装置””问题的提出问题的提出ppCFBCFB锅炉装锅炉装““烟气脱硫脱硝装置烟气脱硫脱硝装置””问题的提出问题的提出pp关于关于CFBCFB锅炉装锅炉装““烟气脱硫装置烟气脱硫装置””问题的合理性分问题的合理性分析析pp300MWCFB300MWCFB锅炉脱硝效果及预留脱硝方案分析锅炉脱硝效果及预留脱硝方案分析pp综合结论综合结论主要内容oCFB锅炉清洁燃烧技术特点o二期300MWCFB锅炉脱硫效果分析o工程技术保障措施o技术经济性分析o结论关于关于CFBCFB锅炉装锅炉装““烟气脱硫装烟气脱硫装置置””问题的合理性分析问题的合理性分析首先，从循环流化床锅炉燃煤发电技术特点分析，说明它可以通过炉内添加石灰石实现炉内脱硫，完全能够实现高效、低污染的清洁燃烧：循环流化床锅炉与其它锅炉不同点在于流化床锅炉内由相当数量的床料(石英砂、灰渣和石灰石等)所形成的流化床层。其主要特点是：o(1)燃料适应性强。特别对高灰份、低挥发份的劣质煤(煤矸石、无烟煤等)是其它类型锅炉无法比拟的。o(2)燃烧效率高。一般来说，烧劣质煤燃烧效率可达95-99%，锅炉效率可达90%以上，能与煤粉锅炉相媲美。CFB锅炉清洁燃烧技术特点o(3)污染物排放低。能够在燃烧中有效地控制NOX和SO2的产生和排放，是一种有效的低污染燃烧技术。对高硫煤，用石灰石作添加剂可实现炉内脱硫，脱硫效率可达95%以上，可不采用烟气脱硫，减少电厂建造费用，而且可以避免石灰石-石膏湿法烟气脱硫带来的废料、废水和石膏雨等二次污染，减小占地。o由于CFB锅炉采用低温和分级燃烧，在一般情况下NOX的生成量仅为煤粉燃烧的1/3-1/4。由于CFB中采用炉内850～900℃的低温燃烧，炉膛温度水平较煤粉炉低，空气中的N转化成的NOx生成量很小，因此可以减少热力型NOx的生成；同时CFB采用分级送风的方式，即一次风从布风板下送入，二次风分几层从炉膛下部密相区送入，可以有效地抑制燃料中NOx的生成，因此循环流化床锅炉中NOx污染物排放很低。CFB锅炉清洁燃烧技术特点o(4)负荷适用范围广。其负荷调节范围从100%～30%，锅炉最低不投油稳燃负荷可达30%以下。o(5)灰渣综合利用率高。600℃～980℃的温度范围属于灰渣中粘土矿物产生活性的中温区域－处于这一温度范围的粘土矿物将脱水分解成无定形硅铝物质，即活性SiO2和Al2O3。而循环流化床锅炉的燃烧温度一般在850℃～950℃之间，恰好处于灰渣的活性中温区域，所以循环流化床灰渣的活性较好，有利于灰渣的综合利用。o(6)燃料制备和供应系统简单。循环流化床锅炉入炉燃料粒度一般在3-10mm左右，比煤粉炉要粗得多，同时由于炉内物料扰动强烈，故可集中供料。CFB锅炉清洁燃烧技术特点o综上所述，循环流化床锅炉具有燃料适用性强，燃烧效率高，负荷适用范围广，污染物排放低，可以实现炉内喷钙脱硫，有利于灰渣综合利用等优点。脱硫效率可达95%以上，可不采用烟气脱硫，减少电厂建造费用，而且可以避免石灰石-石膏湿法烟气脱硫带来的废料、废水和石膏雨等二次污染，减小占地。CFB锅炉清洁燃烧技术特点oCFB锅炉清洁燃烧技术特点o二期300MWCFB锅炉脱硫效果分析o工程技术保障措施o技术经济性分析o结论关于关于CFBCFB锅炉装锅炉装““烟气脱硫装烟气脱硫装置置””问题的合理性分析问题的合理性分析o电厂规划2×135MW+2×300MW+2×300MW燃煤机组,其中，一期2台135MW循环流化床燃煤发电机组，于2005年8月全部投产发电，2台机组平均年利用小时大于7000小时，在国内同类机组中，设备可靠性首屈一指，脱硫效率达90%以上。基于一期稳定运行和丰富经验，二期3、4号机组采用东锅自主开发的首台300MW单炉膛循环流化床锅炉机组，并于2009年2月16日顺利通过国家环保总局组织的环评验收，各项性能指标达到或优于预期目标,环评验收脱硫效率达到93.27%，NOX排放小于100mg/NM3。二期300MWCFB锅炉脱硫效果分析oI在此基础上，宝丽华三期环评报告提出采用循环流化床炉内喷钙脱硫效率大于92.5%时便可满足国家和地方环保排放指标要求，不需要额外的烟气脱硫。但根据广东省有关减排行政规定要求：燃煤电厂应同时安装“烟气脱硫脱硝装置”（包括煤矸石电厂）。环评报告审查时，专家对此经过充分研究、听取咨询单位汇报、解释和现场参观调研，认为三期2X300M机组环评报告提出的循环流化床炉内喷钙脱硫效率92.5%，SO2排放控制的工程措施切实可行，稳定可靠，满足国家和地方排放标准要求，同意不上烟气脱硫。并取得了广东省发改委的同意.工程技术保障措施二期300MWCFB锅炉脱硫效果分析o根据二期工程实际情况，设计煤质为当地煤矸石＋越南无烟煤和龙岩无烟、设计含硫量1.0%左右，根据二期环评批复要求，环保设计脱硫效率82％。二期工程运行以来，脱硫效率一直稳定在90％以上。二期环评验收时，4号锅炉脱硫效率为93.27%。o为进一步提高脱硫效率，将减排指标留给三期工程，实现增产不污，二期工程在煤场改造增加了石灰石添加系统，提高了石灰石系统的可靠性，煤场石灰石添加系统运行以来，二期工程平均脱硫效率达到了94.7％。因此，脱硫效率不低于92.5%是完全有保证的。工程技术保障措施o石灰石连续供应和可靠性保证措施:o石灰石系统的可靠性，对脱硫效率有很大影响。o国家环保总局组织对白马300MWCFB锅炉运行实测的二氧化硫排放均优于合同保证值的要求，且随着石灰石量的投入量的增加，二氧化硫排放最低可达到100mg/Nm3以下。o根据梅县荷树园电厂委托西安热工研究院对一期锅炉添加石灰石对脱硫效率的影响试验结果，对于循环流化床锅炉而言，只要能保证合格石灰石脱硫剂的连续稳定给料，脱硫效率便可得到有效提高和保证，脱硫效率可以达到95%以上。也再次验证了循环流化床锅炉炉内脱硫的效果工程技术保障措施o二期工程据此已优化改造实施两级石灰石添加系统：炉前石灰石粉给料系统和煤场石灰石添加系统。尤其是二期工程煤场石灰石添加系统的创新改造，被证明是一种简单可靠，最经济最易实施的一种保证脱硫效率的有效措施。三期设计时根据二期工程改造经验，已考虑增加了一套煤场石灰石添加系统。这也是本项目不同于其它项目的技术亮点之一。o目前正在实施炉前石灰石系统改造：简化炉前系统，系统越简单越好，取消气力输送，将石灰石直接通过重力给到给煤机里，通过给煤机向炉膛供应石灰石，进一步提高可靠性。工程技术保障措施煤场石灰石掺烧添加系统o具体掺烧方式为：直接购买石灰石块，在煤场中与燃煤按比例进行混合后，通过给煤机皮带进入碎煤机，破碎后的煤与石灰石粉混合物一起送入炉前煤仓，由给煤机给入炉膛。石灰石和原煤的掺混比例由煤场中设置的石灰石振动给料机的频率来进行控制，入炉石灰石的粒度由碎煤机控制，实际控制在0.5mm-8mm范围内。目前二期工程主要通过本系统添加石灰石脱硫剂，炉前系统仅作精确控制微调。工程技术保障措施o总之，根据锅炉厂承诺和一期135MW循环流化床机组环评验收情况和脱硫效果试验情况以及二期环评验收情况，脱硫效率92.50%是有保证的，同时锅炉供货厂家承诺保证脱硫效率大于95%也为将来运行控制预留了一定的空间。o2009年3月19日国家环境保护部环境评估中心组织召开了宝丽华荷树园三期工程环评报告进行了技术评估会，评估专家组认为，上述方案符合电厂运行实际，排放指标满足国家和广东省环保排放标准要求。工程技术保障措施o因此，本项目采用循环流化床锅炉，实现炉内喷钙脱硫完全可以确保满足国家和广东省环保排放标准要求，技术方案合理可行，并有预留有一定的可调空间。o现在随着技术的进步，CFB脱硫效果在进一步提高，尤其是近一年多以来，通过白马示范电厂和宝丽华自主型300MWCFB机组的成功实践,关于CFB脱硫效果的认识也正在转变，所以各位业主应该跟上形势工程技术保障措施oCFB锅炉清洁燃烧技术特点o二期300MWCFB锅炉脱硫效果分析o工程技术保障措施o技术经济性分析o结论关于关于CFBCFB锅炉装锅炉装““烟气脱硫装烟气脱硫装置置””问题的合理性分析问题的合理性分析o另外，从技术经济性和节能减排效果分析，对于二期工程和三期工程锅炉脱硫效率按不低于92.5%考虑，相对于上烟气脱硫装置来说，无论是初投资还是运行费用，长期炉内添加石灰石脱硫肯定比其他的方案更有优势。o“华盛的经验证明循环流化床炉内脱硫运行成本低于1分/KWH。但是湿法烟气脱硫成本高于2分/KWH。而电网脱硫补偿为1.5分/KWH。”技术经济性分析o根据广东梅县荷树园电厂燃煤特性及电厂已投运的135MW和300MWCFB锅炉的实际运行情况，采用循环流化床的燃烧方式，锅炉只需配置石灰石输送系统，通过向炉内添加石灰石，锅炉出口的SO2排放浓度已经能够达到一个较低的水平，如再设置尾部脱硫装置，SO2排放浓度能够进一步降低，但该级脱硫装置所需要达到的脱硫效率较低，减排的潜力极小，而且同时会增加较多的厂用电耗，并同时会带来石灰石-石膏湿法烟气脱硫产生的废料、废水和石膏雨等二次污染，增加占地等不利因素，非常不合理。技术经济性分析o按以锅炉本体出口SO2排放浓度为400mg/Nm3计算，如设置尾部脱硫装置将SO2排放浓度进一步降至200mg/Nm3，则尾部脱硫装置的脱硫效率仅为50％，但由此带来的是电厂投资、厂用电耗和占地面积等的增加。初步估算，如本期工程两台锅炉增加尾部脱硫设备，总投资约1亿元，厂用电将增加～1％。同时，脱硫装置占地较大，在烟囱后面至少需要占地面积为130m×60m。对电厂布置产生较大影响。o而已投运的二期2台300MW机组，两级石灰