永安电厂2×300MW耦合发电CFB炉干法超低排放协同多污染物高效净化
——“减污降碳、协同发力,碳减排从高质量超低排放做起”系列报道
为积极应对气候变化,2020年9月22日,我国在第七十五届联合国大会上提出“二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值,努力争取2060年前实现碳中和”,即“30·60双碳”目标。
2019年我国二氧化碳排放113亿吨,占到全世界碳排放近30%。按照煤耗统计,电力行业碳排放量占中国总体碳排放量的37%,我国煤电行业碳排放水平占全世界的10%。为此,煤电行业是我国实现“30·60双碳目标”的重点碳减排工业领域。
降低煤电机组的煤耗,是我国煤电行业积极开展碳减排的一项重要措施。
“利用煤电机组对污泥、垃圾等进行耦合发电,对固废进行无害化、减量化、资源化、规模化处理”是一项一举多得的碳减排有效措施,是国家发改委、能源局和生态环境部鼓励的煤电低碳清洁发展方向。
相比于单一燃煤,锅炉燃煤混烧污泥、垃圾产生的烟气污染物组分更加复杂,对燃煤烟气超低排放装置提出了更高的要求。2021年4月,上海市生态环境局最新发布《燃煤耦合污泥电厂大气污染物排放标准》(DB31/1291-2021),与单纯的燃煤烟气相比,增加了氯化氢、二噁英、镉、铊等污染物指标,颗粒物和汞及其化合物排放标准更严,充分说明了这一点。
图1. 上海市《燃煤电厂大气污染物排放标准》(DB31/963-2016)
图2. 上海市《燃煤耦合污泥电厂大气污染物排放标准》(DB31/1291-2021)
虽然我国煤电机组绝大多数都实现了超低排放,但并不是所有的超低排放煤电机组的超低排放装置,可以高效净化耦合污泥、垃圾后产生的多组分烟气污染物。
福建华电永安发电有限公司坐落于福建燕江河畔,是一家以发电为主、供热为辅的大型煤电企业,拥有2×300MW的CFB锅炉发电机组。
燕江是闽江上游的一条主要支流,而闽江又是福建省最大独流入海(东海)的河流。
为此,永安电厂在实施燃煤烟气超低排放时,高度重视避免脱硫废水对燕江产生污染,经过多方论证、比选,最终首家选择了福建龙净开发的可有机耦合CFB锅炉炉内脱硫实现低成本超低排放,且零脱硫废水的DSC-M干式超净+工艺技术。
永安电厂的两台CFB锅炉机组超低排放改造装置于2015年6月(8#机组)、11月(7#机组)先后完成投运,一举成为福建省内投运的首台超低排放煤电机组,不仅获得了国家超低电价补贴,还由于DSC-M干式超净+装置与锅炉的100%同步运转率以及系统阻力低等优点,助力永安电厂的单位发电煤耗在华电集团内最优。见下图3所示。
图3. 华电集团300MW等级CFB锅炉发电机组供电煤耗对比
将上图3其他三个电厂的年利用小时数和出力系数与永安电厂拉平计算可知,永安电厂2台300MW机组因单位煤耗降低,年碳排放量比漳平火电少6.18万吨,比巡检司发电公司少11.66万吨,比坪石发电厂少7.22万吨。见下表所示。
表1. 永安电厂与漳平火电、巡检司发电、坪石发电厂单位煤耗比
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永安电厂
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漳平火电
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巡检司发电
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坪石发电厂(B厂)
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利用小时(h)
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3758
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3758
|
3758
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3758
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出力系数(%)
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84.03%
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84.03%
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84.03%
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84.03%
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厂用电率(%)
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5.48%
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5.01%
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6.86%
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5.94%
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供电煤耗(g/kWh)
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321.94
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335.03
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346.63
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337.22
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发电量(kWh)
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947354220
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947354220
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947354220
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947354220
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碳排放量(万吨/年)
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152.04
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158.22
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163.70
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159.25
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碳排放量相对量(万吨/年)
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/
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6.18
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11.66
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7.22
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注:按1g标煤排放2.493gCO2计算。
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国家环境分析测试中心,曾在永安电厂2×300MW机组的DSC-M干式超净+工艺装置投运半年后,对其进行了一次全烟气组分污染物排放浓度的手工测试,发现除了国家要求的NOx、SO2、烟尘三项指标满足超低排放外,还高效协同脱除了SO3,HCl,HF,重金属Hg、Pb、Sn等多种污染物。见下图4所示。
图4. 国家环境分析测试中心针对永安电厂DSC-M干式超净+装置的检测报告单
永安市是福建省重要的工业基地,每日产生的鞋、服加工边角料550吨以上,生活和工业用水产生污泥100吨左右。永安市也是中国著名的笋竹之乡,在竹笋的生产加工旺季,每年产生笋壳约6万吨。这些大体量的固体废弃物,常规的生活垃圾焚烧发电厂难以处理,而单纯的低温焚烧会导致严重的环境污染。
2017年,永安电厂考虑到福建龙净的DSC-M干法超净+装置具有多组分污染物协同净化能力,率先响应国家关于开展燃煤耦合发电创新的号召,通过技改,将永安当地的污泥、垃圾与燃煤一起进行耦合发电。
2018年3月29日,永安电厂全国首台燃煤耦合垃圾及污泥的300MW循环流化床锅炉机组完成技改并网发电。截至2021年5月,经三年多的运行验证,永安电厂的CFB锅炉配套的DSC-M干法超净+装置在锅炉燃煤耦合垃圾及污泥发电后一直正常工作,不仅保持稳定的超低排放,其余包括系统阻力、物耗、运转率等各项性能指标也均与耦合发电前无异。
图5. 永安电厂超低排放装置整体照
图6. 永安电厂超低排放改造后烟囱航拍图
据了解,华电永安的2×300MW机组耦合发电,每日可处理城市固废400吨、污泥200吨、生物质200吨,不仅经济效益可观,还因为每年可替代标煤13.1万吨,相当于减少排放二氧化碳22万吨。
福建龙净DSC-M干式超净+装置,助力华电永安电厂2×300MW循环流化床锅炉煤电机组成功实现了高效、绿色的耦合发电,为我国减污降碳、协同治理,加快煤电行业的碳减排树立了一个标杆。