电厂省煤器清洗需要注意什么?锅炉省煤器清洗需要执行哪些标准?
省煤器化学清洗确定的化学清洗工艺过程为:省煤器水冲洗→ 省煤器化学酸洗 → 酸洗后的水冲洗 → 省煤器漂洗 →省煤器 中和钝化 → 验收。省煤器化学清洗执行的标准为:
1.1 DL/T794-2012《火力发电厂锅炉化学清洗导则》
1.2 国家质量技术监督局《锅炉化学清洗规则》
1.3 HG-T2387-2007《工业设备化学清洗质量标准》
1.4 《工业设备化学清洗施工方案制定方法》
1.5《欣格瑞(山东)环境科技***化学清洗方案制定办法》。等等电厂省煤器清洗清洗是一个比较重要和危险的工作,一定要做好施工方案和应急备案,如果是施工方一定要认清相关资质比如:
这样才能有备无患
1、民用洁净煤(散煤)标准:
2、工业用煤标准:
全区民用洁净煤产品类型分为两类,一类是无烟煤,一类是烟煤Ⅰ级,其煤质应满足(民用洁净煤(散煤)标准)限值要求,有一项或一项以上不合格,则判定该批产品不合格。禁止销售兰炭和Ⅱ级烟煤。
工业燃煤分为无烟煤和烟煤,其煤质应满足以下(工业用煤标准)限值要求,有一项或一项以上不合格,则判定该批产品不合格。禁止使用兰炭。
洁净煤技术是指在煤炭从开发到利用全过程中,旨在减少污染排放与提高利用效率的加工、燃烧、转化和污染控制等新技术的总称。
扩展资料:
洁净煤技术国内发展概况:
我国围绕提高煤炭开发利用效率、减轻对环境污染开展了大量的研究开发和推广工作。随着国家宏观发展战略的转变,洁净煤技术作为可持续发展和实现两个根本转变的战略措施之一,得到政府的大力支持。
1995年国务院成立了"国家洁净煤技术推广规划领导小组",组织制定了《中国洁净煤技术"九五"计划和2010年发展纲要》,并于1997年6月获国务院批准。
中国洁净煤技术计划框架涉及四个领域(煤炭加工、煤炭高效洁净燃烧、煤炭转化、污染排放控制与废弃物处理),包括十四项技术,即:煤炭洗选、型煤、水煤浆。
循环流化床发电技术、增压流化床发电技术、整体煤气化联合循环发电技术;煤炭气化、煤炭液化、燃料电池;烟气净化、电厂粉煤灰综合利用、煤层甲烷的开发利用、煤矸石和煤泥水的综合利用、工业锅炉和窑炉。
参考资料来源:陕西省西咸新区开发建设管理委员会—工业燃煤和民用洁净煤煤质标准
GB/T 15224.1-2018 煤炭质量分级 第1部分:灰分
GB/T 15224.2-2010 煤炭质量分级 第2部分:硫分
GB/T 15224.3-2010 煤炭质量分级 第3部分:发热量
GB 34169-2017商品煤质量 民用散煤
GB 34170-2017商品煤质量 民用型煤
GB/T 31862-2015商品煤质量 褐煤
GB/T 26126-2018商品煤质量 煤粉工业锅炉用煤
GB/T 18342-2018商品煤质量 链条炉用煤
GB/T 7563-2018商品煤质量 水泥回转窑用煤
GB/T 18666-2014商品煤质量抽查和验收方法
(1) 对碳酸盐水垢,一般采用盐酸清洗。
(2) 对硅酸盐水垢,可在盐酸中添加氢氟酸或氟化物清洗。
(3) 对硫酸盐水垢或硫酸盐与硅酸盐混合水垢,应预先碱煮转型,然后再用盐酸或盐酸添加氟化物清洗。
(4) 对氧化铁垢,可在盐酸中添加氟化物或采用硝酸清洗。
(5) 对于电站锅炉,当氧化伯垢中含铜量较高(CuO>5×10-2)时,应采取防止金属表面产生镀铜的措施,一般可选用盐酸加氟化物及硫脲等清洗助剂。
(6) 奥氏体钢的清洗,不可选用盐酸作清洗剂。对于含铬材料的锅炉部件的清洗,一般可选用氢氟酸、EDTA、柠檬酸或甲酸、乙酸等有机混合酸作清洗剂。
锅炉采用循环清洗时,其系统设计应符合下列要求:
(1) 清洗箱应耐腐蚀并有足够的容积和强度,可保证清洗液畅通,并能顺利地排出沉渣;
(2) 清洗泵应耐腐蚀,泵的出力应能保证清洗所需的清洗液流速和扬程,并保证清洗泵边疆可靠运行;
(3) 清洗泵入口或清洗箱出口应装滤网,滤网孔径应小于 5mm,且应有足够的通流截面;
(4) 清洗液的进管和回管应有足够的截面积以保证清洗液的流量,且各回路的流速应均匀;
(5) 锅炉顶部及封闭式清洗箱顶部应设排气管。排气管应引至安全地点,且应有足够的流的流通面积;
(6) 应标明监视管、采样点和挂片位置;
(7) 清洗系统内的阀门应灵活、严密、耐腐蚀。含有铜部件的阀门、计量仪表 ,等应在酸洗前拆除、封堵或更换成涂有防腐涂料的管道附件。过热器内应充满加有, 联氨N2H4 100~300mg/L,或乙醛肟100~300mg/L,pH值为9.5~10.0(用氨水调pH值)的除盐水作保护。所有不参与清洗的系统、管道等都严密隔离;
(8) 必要时可装设喷射注酸装置、蒸汽加热装置和压缩空气装置;
(9) 应避免将炉前系统的脏物带入锅炉本体和过热器。一股应将锅炉分为炉前, 系统、炉本体和蒸汽系统三个系统进行清洗。
3、打开排污出口,排干清洗液;
4、注入清水冲洗至水清,清洗除垢工作完成。
提示:
1、0.5吨锅炉推荐除垢剂用量10公斤
2、锅炉超过2年未清洗,请延长清洗时间或者加大用量
3、50度左右热水清洗,效果更佳
一般来说,选煤厂由以下主要工艺组成:
(1)原煤准备:包括原煤的接受、储存、破碎和筛分。
(2)原煤的分选:目前国内的主要分选工艺包括跳汰-浮选联合流程;重介-浮选联合流程;跳汰-重介-浮选联合流程;块煤重介-末煤重介旋流器分选流程;此外还有单跳汰和单重介流程。
(3)产品脱水:包括块煤和末煤的脱水,浮选精煤脱水,煤泥脱水。
(4)产品干燥:利用热能对煤进行干燥,一般在比较严寒的地区采用。
(5)煤泥水的处理。
选煤原则流程
煤炭洗选的作用:
(1)提高煤炭质量,减少燃煤污染物排放
煤炭洗选可脱除煤中50%-80%的灰分、30%-40%的全硫(或60%~80%的无机硫),燃用洗选煤可有效减少烟尘、SO2和NOx的排放,入洗1亿t动力煤一般可减排60~70万tSO2,去除矸石16Mt。
(2)提高煤炭利用效率,节约能源
煤炭质量提高,将显著提高煤炭利用效率。一些研究表明:炼焦煤的灰分降低1%,炼铁的焦炭耗量降低2.66%,炼铁高炉的利用系数可提高3.99%;合成氨生产使用洗选的无烟煤可节煤20%;发电用煤灰分每增加1%,发热量下降200~360J/g,每度电的标准煤耗增加2~5g;工业锅炉和窑炉燃用洗选煤,热效率可提高3%~8%;
(3)优化产品结构,提高产品竞争能力
发展煤炭洗选有利于煤炭产品由单结构、低质量向多品种、高质量转变,实现产品的优质化。我国煤炭消费的用户多,对煤炭质量和品种的要求不断提高。有些城市,要求煤炭硫分小于0.5%,灰分小于10%,若不发展选煤便无法满足市场要求。
(4)减少运力浪费
由于我国的产煤区多远离用煤多的经济发达地区,煤炭的运量大,运距长,平均煤炭运距约为600公里,煤炭经过洗选,可去除大量杂质,每入洗100Mt原煤,可节省运力9600Mt.km。
洗选方式一般有跳汰工艺、重介工艺、风力选煤等。
当然,随着科技的进步及时代的发展,处于攻关或业已投入生产的某些特殊洗选工艺也将得到进一步的发展并替代传统工艺。
一、指导思想和行动目标
(一)指导思想。全面落实“节约、清洁、安全”的能源战略方针,推行更严格能效环保标准,加快燃煤发电升级与改造,努力实现供电煤耗、污染排放、煤炭占能源消费比重“三降低”和安全运行质量、技术装备水平、电煤占煤炭消费比重“三提高”,打造高效清洁可持续发展的煤电产业“升级版”,为国家能源发展和战略安全夯实基础。
(二)行动目标。全国新建燃煤发电机组平均供电煤耗低于300克标准煤/千瓦时(以下简称“克/千瓦时”);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。
到2020年,现役燃煤发电机组改造后平均供电煤耗低于310克/千瓦时,其中现役60万千瓦及以上机组(除空冷机组外)改造后平均供电煤耗低于300克/千瓦时。东部地区现役30万千瓦及以上公用燃煤发电机组、10万千瓦及以上自备燃煤发电机组以及其他有条件的燃煤发电机组,改造后大气污染物排放浓度基本达到燃气轮机组排放限值。
在执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。
二、加强新建机组准入控制
(三)严格能效准入门槛。新建燃煤发电项目(含已纳入国家火电建设规划且具备变更机组选型条件的项目)原则上采用60万千瓦及以上超超临界机组,100万千瓦级湿冷、空冷机组设计供电煤耗分别不高于282、299克/千瓦时,60万千瓦级湿冷、空冷机组分别不高于285、302克/千瓦时。
30万千瓦及以上供热机组和30万千瓦及以上循环流化床低热值煤发电机组原则上采用超临界参数。对循环流化床低热值煤发电机组,30万千瓦级湿冷、空冷机组设计供电煤耗分别不高于310、327克/千瓦时,60万千瓦级湿冷、空冷机组分别不高于303、320克/千瓦时。
(四)严控大气污染物排放。新建燃煤发电机组(含在建和项目已纳入国家火电建设规划的机组)应同步建设先进高效脱硫、脱硝和除尘设施,不得设置烟气旁路通道。东部地区(辽宁、北京、天津、河北、山东、上海、江苏、浙江、福建、广东、海南等11省市)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(即在基准氧含量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、50毫克/立方米),中部地区(黑龙江、吉林、山西、安徽、湖北、湖南、河南、江西等8省)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。支持同步开展大气污染物联合协同脱除,减少三氧化硫、汞、砷等污染物排放。
(五)优化区域煤电布局。严格按照能效、环保准入标准布局新建燃煤发电项目。京津冀、长三角、珠三角等区域新建项目禁止配套建设自备燃煤电站。耗煤项目要实行煤炭减量替代。除热电联产外,禁止审批新建燃煤发电项目;现有多台燃煤机组装机容量合计达到30万千瓦以上的,可按照煤炭等量替代的原则建设为大容量燃煤机组。
统筹资源环境等因素,严格落实节能、节水和环保措施,科学推进西部地区锡盟、鄂尔多斯、晋北、晋中、晋东、陕北、宁东、哈密、准东等大型煤电基地开发,继续扩大西部煤电东送规模。中部及其他地区适度建设路口电站及负荷中心支撑电源。
(六)积极发展热电联产。坚持“以热定电”,严格落实热负荷,科学制定热电联产规划,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。到2020年,燃煤热电机组装机容量占煤电总装机容量比重力争达到28%。
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。
(七)有序发展低热值煤发电。严格落实低热值煤发电产业政策,重点在主要煤炭生产省区和大型煤炭矿区规划建设低热值煤发电项目,原则上立足本地消纳,合理规划建设规模和建设时序。禁止以低热值煤发电名义建设常规燃煤发电项目。
根据煤矸石、煤泥和洗中煤等低热值煤资源的利用价值,选择最佳途径实现综合利用,用于发电的煤矸石热值不低于5020千焦(1200千卡)/千克。以煤矸石为主要燃料的,入炉燃料收到基热值不高于14640千焦(3500千卡)/千克,具备条件的地区原则上采用30万千瓦级及以上超临界循环流化床机组。低热值煤发电项目应尽可能兼顾周边工业企业和居民集中用热需求。
三、加快现役机组改造升级
(八)深入淘汰落后产能。完善火电行业淘汰落后产能后续政策,加快淘汰以下火电机组:单机容量5万千瓦及以下的常规小火电机组;以发电为主的燃油锅炉及发电机组;大电网覆盖范围内,单机容量10万千瓦级及以下的常规燃煤火电机组、单机容量20万千瓦级及以下设计寿命期满和不实施供热改造的常规燃煤火电机组;污染物排放不符合国家最新环保标准且不实施环保改造的燃煤火电机组。鼓励具备条件的地区通过建设背压式热电机组、高效清洁大型热电机组等方式,对能耗高、污染重的落后燃煤小热电机组实施替代。2020年前,力争淘汰落后火电机组1000万千瓦以上。
(九)实施综合节能改造。因厂制宜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,重点对30万千瓦和60万千瓦等级亚临界、超临界机组实施综合性、系统性节能改造,改造后供电煤耗力争达到同类型机组先进水平。20万千瓦级及以下纯凝机组重点实施供热改造,优先改造为背压式供热机组。力争2015年前完成改造机组容量1.5亿千瓦,“十三五”期间完成3.5亿千瓦。
(十)推进环保设施改造。重点推进现役燃煤发电机组大气污染物达标排放环保改造,燃煤发电机组必须安装高效脱硫、脱硝和除尘设施,未达标排放的要加快实施环保设施改造升级,确保满足最低技术出力以上全负荷、全时段稳定达标排放要求。稳步推进东部地区现役30万千瓦及以上公用燃煤发电机组和有条件的30万千瓦以下公用燃煤发电机组实施大气污染物排放浓度基本达到燃气轮机组排放限值的环保改造,2014年启动800万千瓦机组改造示范项目,2020年前力争完成改造机组容量1.5亿千瓦以上。鼓励其他地区现役燃煤发电机组实施大气污染物排放浓度达到或接近燃气轮机组排放限值的环保改造。
因厂制宜采用成熟适用的环保改造技术,除尘可采用低(低)温静电除尘器、电袋除尘器、布袋除尘器等装置,鼓励加装湿式静电除尘装置;脱硫可实施脱硫装置增容改造,必要时采用单塔双循环、双塔双循环等更高效率脱硫设施;脱硝可采用低氮燃烧、高效率SCR(选择性催化还原法)脱硝装置等技术。
(十一)强化自备机组节能减排。对企业自备电厂火电机组,符合第(八)条淘汰条件的,企业应实施自主淘汰;供电煤耗高于同类型机组平均水平5克/千瓦时及以上的自备燃煤发电机组,应加快实施节能改造;未实现大气污染物达标排放的自备燃煤发电机组要加快实施环保设施改造升级;东部地区10万千瓦及以上自备燃煤发电机组要逐步实施大气污染物排放浓度基本达到燃气轮机组排放限值的环保改造。
在气源有保障的条件下,京津冀区域城市建成区、长三角城市群、珠三角区域到2017年基本完成自备燃煤电站的天然气替代改造任务。
四、提升机组负荷率和运行质量
(十二)优化电力运行调度方式。完善调度规程规范,加强调峰调频管理,优先采用有调节能力的水电调峰,充分发挥抽水蓄能电站、天然气发电等调峰电源作用,探索应用储能调峰等技术。
合理确定燃煤发电机组调峰顺序和深度,积极推行轮停调峰,探索应用启停调峰方式,提高高效环保燃煤发电机组负荷率。完善调峰调频辅助服务补偿机制,探索开展辅助服务市场交易,对承担调峰任务的燃煤发电机组适当给予补偿。
完善电网备用容量管理办法,在区域电网内统筹安排系统备用容量,充分发挥电力跨省区互济、电量短时互补能力。合理安排各类发电机组开机方式,在确保电网安全的前提下,最大限度降低电网旋转备用容量。支持有条件的地区试点实行由“分机组调度”调整为“分厂调度”。
(十三)推进机组运行优化。加强燃煤发电机组综合诊断,积极开展运行优化试验,科学制定优化运行方案,合理确定运行方式和参数,使机组在各种负荷范围内保持最佳运行状态。扎实做好燃煤发电机组设备和环保设施运行维护,提高机组安全健康水平和设备可用率,确保环保设施正常运行。
(十四)加强电煤质量和计量控制。发电企业要加强燃煤采购管理,鼓励通过“煤电一体化”、签订长期合同等方式固定主要煤源,保障煤质与设计煤种相符,鼓励采用低硫分低灰分优质燃煤;加强入炉煤计量和检质,严格控制采制化偏差,保证煤耗指标真实可信。
限制高硫分高灰分煤炭的开采和异地利用,禁止进口劣质煤炭用于发电。煤炭企业要积极实施动力煤优质化工程,按要求加快建设煤炭洗选设施,积极采用筛分、配煤等措施,着力提升动力煤供应质量。
(十五)促进网源协调发展。加快推进“西电东送”输电通道建设,强化区域主干电网,加强区域电网内省间电网互联,提升跨省区电力输送和互济能力。完善电网结构,实现各电压等级电网协调匹配,保证各类机组发电可靠上网和送出。积极推进电网智能化发展。
(十六)加强电力需求侧管理。健全电力需求侧管理体制机制,完善峰谷电价政策,鼓励电力用户利用低谷电力。积极采用移峰、错峰等措施,减少电网调峰需求。引导电力用户积极采用节电技术产品,优化用电方式,提高电能利用效率。
五、推进技术创新和集成应用
(十七)提升技术装备水平。进一步加大对煤电节能减排重大关键技术和设备研发支持力度,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。
以高温材料为重点,全面掌握拥有自主知识产权的600℃超超临界机组设计、制造技术,加快研发700℃超超临界发电技术。推进二次再热超超临界发电技术示范工程建设。扩大整体煤气化联合循环(IGCC)技术示范应用,提高国产化水平和经济性。适时开展超超临界循环流化床机组技术研究。推进亚临界机组改造为超(超)临界机组的技术研发。进一步提高电站辅机制造水平,推进关键配套设备国产化。深入研究碳捕集与封存(CCS)技术,适时开展应用示范。
(十八)促进工程设计优化。制(修)订燃煤发电产业政策、行业标准和技术规程,规范和指导燃煤发电项目工程设计。支持地方制定严于国家标准的火电厂大气污染物排放地方标准。强化燃煤发电项目后评价,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,加强粉煤灰等资源综合利用。
(十九)推进技术集成应用。加强企业技术创新体系建设,推动产学研联合,支持电力企业与高校、科研机构开展煤电节能减排先进技术创新。积极推进煤电节能减排先进技术集成应用示范项目建设,创建一批重大技术攻关示范基地,以工程项目为依托,推进科研创新成果产业化。积极开展先进技术经验交流,实现技术共享。
六、完善配套政策措施
(二十)促进节能环保发电。兼顾能效和环保水平,分配上网电量应充分考虑机组大气污染物排放水平,适当提高能效和环保指标领先机组的利用小时数。对大气污染物排放浓度接近或达到燃气轮机组排放限值的燃煤发电机组,可在一定期限内增加其发电利用小时数。对按要求应实施节能环保改造但未按期完成的,可适当降低其发电利用小时数。
(二十一)实行煤电节能减排与新建项目挂钩。能效和环保指标先进的新建燃煤发电项目应优先纳入各省(区、市)年度火电建设方案。对燃煤发电能效和环保指标先进、积极实施煤电节能减排升级与改造并取得显著成效的企业,各省级能源主管部门应优先支持其新建项目建设;对燃煤发电能效和环保指标落后、煤电节能减排升级与改造任务完成较差的企业,可限批其新建项目。
对按煤炭等量替代原则建设的燃煤发电项目,同地区现役燃煤发电机组节能改造形成的节能量(按标准煤量计算)可作为煤炭替代来源。现役燃煤发电机组按照接近或达到燃气轮机组排放限值实施环保改造后,腾出的大气污染物排放总量指标优先用于本企业在同地区的新建燃煤发电项目。
(二十二)完善价格税费政策。完善燃煤发电机组环保电价政策,研究对大气污染物排放浓度接近或达到燃气轮机组排放限值的燃煤发电机组电价支持政策。鼓励各地因地制宜制定背压式热电机组税费支持政策,加大支持力度。
对大气污染物排放浓度接近或达到燃气轮机组排放限值的燃煤发电机组,各地可因地制宜制定税收优惠政策。支持有条件的地区实行差别化排污收费政策。
(二十三)拓宽投融资渠道。统筹运用相关资金,对煤电节能减排重大技术研发和示范项目建设适当给予资金补贴。鼓励民间资本和社会资本进入煤电节能减排领域。引导银行业金融机构加大对煤电节能减排项目的信贷支持。
支持发电企业与有关技术服务机构合作,通过合同能源管理等方式推进燃煤发电机组节能环保改造。对已开展排污权、碳排放、节能量交易的地区,积极支持发电企业通过交易筹集改造资金。
七、抓好任务落实和监管
(二十四)明确政府部门责任。国家发展改革委、环境保护部、国家能源局会同有关部门负责全国煤电节能减排升级与改造工作的总体指导、协调和监管监督,分类明确各省(区、市)、中央发电企业煤电节能减排升级与改造目标任务。国家发展改革委、国家能源局重点加强对燃煤发电节能工作的指导、协调和监管,环境保护部、国家能源局重点加强对燃煤发电污染物减排工作的指导、协调和监督。
各省(区、市)有关主管部门,要及时制定本省(区、市)行动计划,组织各地方和电厂制定具体实施方案,完善政策措施,加强督促检查。国家能源局派出机构会同省级节能主管部门、环保部门等单位负责对各地区、各企业煤电节能减排升级与改造工作实施监管。各级有关部门要密切配合、加强协调、齐抓共管,形成工作合力。
(二十五)强化企业主体责任。各发电企业是本企业煤电节能减排升级与改造工作的责任主体,要按照国家和省级有关部门要求,细化制定本企业行动计划,加强内部管理,加大资金投入,确保完成目标任务。中央发电企业要积极发挥表率作用,及时将国家明确的目标任务分解落实到具体地方和电厂,力争提前完成,确保燃煤发电机组能效环保指标达到先进水平。
各级电网企业要切实做好优化电力调度、完善电网结构、加强电力需求侧管理、落实有关配套政策等工作,积极创造有利条件,保障各地区、各发电企业煤电节能减排升级与改造工作顺利实施。
(二十六)实行严格检测评估。新建燃煤发电机组建成后,企业应按规程及时进行机组性能验收试验,并将验收试验报告等相关资料报送国家能源局派出机构和所在省(区、市)有关部门。现役燃煤发电机组节能改造实施前,电厂应制定具体改造方案,改造完成后由所在省(区、市)有关部门组织有资质的中介机构进行现场评估并确认节能量,评估报告同时抄送国家能源局派出机构。省(区、市)有关部门可视情况进行现场抽查。
新建燃煤发电机组建成投运和现役机组实施环保改造后,环保部门应及时组织环保专项验收,检测大气污染物排放水平,确保检测数据科学准确,并对实施改造的机组进行污染物减排量确认。
(二十七)严格目标任务考核。国家发展改革委、环境保护部、国家能源局会同有关部门制定考核办法,每年对各省(区、市)、中央发电企业上年度煤电节能减排升级与改造目标任务完成情况进行考核,考核结果及时向社会公布。对目标任务完成较差的省(区、市)和中央发电企业,将予以通报并约谈其有关负责人。各省(区、市)有关部门可因地制宜制定对各地方、各企业的考核办法。
(二十八)实施有效监管检查。国家发展改革委、环境保护部、国家能源局会同有关部门开展煤电节能减排升级与改造专项监管和现场检查,形成专项报告向社会公布。省级环保部门、国家能源局派出机构要加强对燃煤发电机组烟气排放连续监测系统(CEMS)建设与运行情况及主要污染物排放指标的监管。各级环保部门要加大环保执法检查力度。
对存在弄虚作假、擅自停运环保设施等重大问题的,要约谈其主要负责人,限期整改并追缴其违规所得;存在违法行为的,要依法查处并追究相关人员责任。对存在节能环保发电调度实施不力、安排调频调峰和备用容量不合理、未充分发挥抽水蓄能电站等调峰电源作用、未有效实施电力需求侧管理等问题的电网企业,要约谈其主要负责人并限期整改。
(二十九)积极推进信息公开。国家能源局会同有关部门、行业协会等单位,建立健全煤电节能减排信息平台,制定信息公开办法。对新建燃煤发电项目,负责审批的节能主管部门、环保部门要主动公开其节能评估和环境影响评价信息,接受社会监督。
(三十)发挥社会监督作用。充分利用12398能源监管投诉举报电话,畅通投诉举报渠道,发挥社会监督作用促进煤电节能减排升级与改造工作顺利开展。国家能源局各派出机构要依据职责和有关规定,及时受理、处理群众投诉举报事项,及时通报有关情况;对违规违法行为,要及时移交稽查,依法处理。
一、前言
众所周知,能源消费是造成当今环境恶化的一个主要原因,尤其是煤炭在直接作为能源燃烧过程中,存在着效率低、污染严重的问题。统计表明,我国每年排入大气的污染物中有80%的烟尘,87%的SO2,67%的NOx来源于煤的燃烧。我国的大气污染主要是锅炉、窑炉燃煤产生烟气形成的煤烟型污染。目前我国能源仍然以煤炭为主,改变能源结构,使用油气电等清洁能源,与我国的国情又不太相适应,未来相当长一段时间内,煤炭在我国一次能源结构中的主体地位不会改变,这已成为不争的现实。因此大力发展和应用洁净煤燃烧技术与装置,是解决和控制大气污染的一条重要措施。
近年来,人们已在洁净煤燃烧技术方面进行了大量的研究与实践,但综合效果还都有待于提高。多年来在总结、借鉴、完善、发展国内外相关技术的基础上,我们对原煤气化和分相燃烧技术进行了大量研究,通过几年来的大量实验和工作实践,解决了十多项技术难题,掌握了一种锅炉清洁燃烧技术——煤气化分相燃烧技术, 并利用该技术研制出一种煤转化成煤气燃烧的一体化锅炉,我们称之为煤气化分相燃烧锅炉。其突出特点是无需炉外除尘系统,经过炉内全新的燃烧、气固分离及换热机理,实现“炉内消烟、除尘”,使其排烟无色——俗称无烟。烟尘、SO2、NOX排放浓度符合国家环保标准的要求,而且热效率高达80~85%。这种锅炉根据气固分相燃烧理论,把互补控制技术、气固分相燃烧技术集于一炉,将煤炭气化、燃烧集于一体,组成煤气化分相燃烧锅炉,从而实现了原煤的连续燃烧与洁净燃烧。
二、煤气化分相燃烧技术
烟尘的主要污染物是碳黑,它是不完全燃烧的产物。形成黑烟的原因主要是煤在燃烧过程中,形成易燃的轻碳氢化合物和难燃的重碳氢化合物及游离碳粒。这些难燃的重碳氢化合物、游离碳粒随烟气排出,便可见到浓浓的黑烟。
一般情况下,煤的燃烧属于多相混合燃烧,煤在燃烧过程中析出挥发物,而挥发物的燃烧对煤焦的燃烧起到制约作用,使固体碳的燃烧过程繁杂化、困难化。固体燃料氧化反应过程中的次级反应,即一氧化碳和二氧化碳的产生以及一氧化碳的氧化反应和二氧化碳的还原反应,都不利于固体碳和天然矿物煤的燃烧,而气固分相燃烧就可以有效地解决上述问题。
气固分相燃烧就是使固体燃料在同一个装置内分解成气相态的燃料和固相态的燃料,并使其按照各自的燃烧特点和与此相适应的燃烧方式,在同一个装置内有联系地、互相依托地、相互促进地燃烧,从而达到完全燃烧或接近完全燃烧的目的。
煤气化分相燃烧技术是根据气固分相燃烧理论,将煤炭气化、气固分相燃烧集于一体,以煤炭为原料,采用空气和水蒸气为气化剂,先通过低温热解的温和气化,把煤易产生黑烟的可燃性挥发份中的碳氢化合物先转化为煤气,与脱去挥发份的煤焦一同在燃烧室进行燃烧。这样在同一个燃烧室内气态燃料与固态燃料有联系地、互相依托地、相互促进地按照各自的燃烧规律和特点分别燃烧,消除了黑烟,提高了燃烧效率,并且在整个燃烧过程中,有利于降低氮氧化物和二氧化硫的生成,进而达到洁净燃烧和提高锅炉热效率的双重功效。
煤气化分相燃烧技术在锅炉上的应用,使固体燃料的干燥、干馏、气化以及由此产生的气相态的煤气和固相态的煤焦在同一炉内同时燃烧。并使锅炉在结构上实现了两个一体化,即煤气发生炉和层燃锅炉一体化,层燃锅炉与除尘器一体化,因此无需另设煤气发生炉便实现了煤的气化燃烧;也无需炉外除尘器,就可实现炉内消烟除尘,锅炉排烟无色。其燃烧机理如图一所示,双点划线框内表示固相煤和煤焦的燃烧过程,单点划线框内表示气相煤气的燃烧过程,实线框内表示煤的干馏过程,虚线框内表示煤焦的气化过程。
原煤首先在气化室缺氧条件下燃烧和气化热解,煤料自上部加入,煤层从下部引燃,自下而上形成氧化层、还原层、干馏层和干燥层的分层结构。其中氧化层和还原层组成气化层,气化过程的主要反应在这里进行。以空气为主的气化剂从气化室底部进入,使底部煤层氧化燃烧,生成的吹风气中含有一定量的一氧化碳,此高温鼓风气流经干馏层,对煤料进行干燥、预热和干馏。煤料从气化室上部加入,随着煤料的下降和吸热,低温干馏过程缓慢进行,逐渐析出挥发份,形成干馏煤气。其成份主要是水份、轻油和煤中挥发物。
原煤经干馏后形成热煤焦进入到还原层,靠下层部分煤焦的氧化反应热进行气化反应。同时可注入适量的水蒸汽发生水煤气反应,这样以空气和水蒸汽的混合物为气化剂,在气化室内与灼热的碳作用生成气化煤气。其成份主要是一氧化碳和二氧化碳以及由固体燃料中的碳与水蒸碳与产物、产物与产物之间反应生成的氢气、甲烷,还有50%以上的氮气。这样干馏层生成的干馏煤气和进入干馏层的气化煤气混合,由煤气出口排出。气化室内各层的作用及主要化学反应见表一。
表一:气化室内各层的作用及主要化学反应
层区名 作用及工作过程 主要化学反应
灰层 分配气化剂,借灰渣显热预热气化剂
氧化层 碳与气化剂中氧进行氧化反应,放出热量,供还原层吸热反应所需 C+O2=CO2 放热
2C+O2=2CO 放热
还原层 CO2 还原成CO,水蒸汽与碳分解为氢气, CO2+C=2CO 放热
H2O+C=CO+H2 放热
CO+H2O=CO2+H2 吸热
干馏层 煤料与热煤气换热进行热分解,析出干馏煤气:水份、轻油和煤中挥发物。
干燥层 使煤料进行干燥
在锅炉的气化室中,煤料自上而下加入,在气化过程中逐步下移,气化剂则由下部进入,通过炉栅自下而上,生成的煤气由燃料层上方引出。这一过程属逆流过程,它能充分利用煤气的显热预热气化剂,从而提高了锅炉的热效率,并且由于干馏煤气不经过高温区裂解,使气化煤气的热值有所提高。
原煤经温和气化低温热解产生的煤气,在经过上部干馏层后,通过气化室的煤气出口进入燃烧室,与充足的二次风充分混合,在燃烧室的高温条件下自行点燃,并与进入燃烧室炉排上煤焦向上的火焰相交,这样在燃烧室内煤气与煤焦分别按照气相和固相的燃烧特点和燃烧方式分别燃烧,又相互联系、相互促进,使一氧化碳和烟黑燃烬,达到或接近完全燃烧。
三、煤气化分相燃烧锅炉的结构特点及应用
锅炉在发展的过程中一直重视提高锅炉热效率和烟尘排放达标两大问题。传统的锅炉解决这两大问题的基本上是靠强化燃烧和传热提高锅炉热效率和设置炉外除尘器。强化燃烧往往会导致锅炉烟尘初始排放浓度的加大,增大除尘器的负担,在发达国家可使用除尘效率在99%以上的电除尘器或布袋除尘器,使烟尘排放浓度控制在50mg/Nm3以下,而在我国由于经济条件的原因,只能使用价格相对低廉的机械式或湿式除尘器,除尘效率一般低于95%,使烟尘排放浓度大于100-200 mg/Nm3,达不到国家的环保要求。这种依靠炉外除尘器解决除尘的办法,不仅增加锅炉房的占地面积和基建投资,而且增大引风机电耗,还造成二次污染。由于煤气化分相燃烧锅炉彻底改变了传统锅炉的燃烧原理,利用气固分相燃烧理论,使煤在燃烧过程中易产生黑烟的可燃性挥发份中的碳氢化合物先转化为可燃煤气,与脱去挥发份的煤焦一同在燃烧室进行燃烧。由于燃烧室温度高达1000℃以上,烟雾得以充分分解,解决了煤直接燃烧产生黑烟的难题。这种锅炉不仅使原煤尽可能地完全燃烧和高效利用,有较高的热效率,而且还尽可能地减少烟尘和有害气体SO2、NOX等的排放,达到消烟除尘的作用,使锅炉各项环保及节能指标大大优于国家标准。
煤气化分相燃烧技术在锅炉上的应用,打破了传统锅炉加除尘器的模式,创建了无需炉外除尘器的一体化模式。而这种一体化并不是机械式地将除尘器加入锅炉。煤气化分相燃烧锅炉与普通煤气锅炉和层燃锅炉相比,具有自己独特的结构,它将后两者有机结合,主要由前部的煤气化室,中部的燃烧室和尾部的对流受热面三大部分组成。(见图二:锅炉结构与燃烧示意图)
气化室是锅炉的技术核心部分,它看上去象是一个开放式的煤气发生炉,其主要功能,一是将煤中的可燃挥发份和煤的气化反应生成气,以煤气的形式排入到燃烧室进行燃烧;二是将释放出挥发份的半焦煤输送到燃烧室继续进行燃烧;三是控制气化室内的反应温度和煤焦层厚度。实现上述功能的关键:一是要保证一定的原煤层;二是要合理配置送风和气化剂,提高煤炭气化率和气化室的气化强度;三是要在煤气化室和燃烧室的连接部位,合理配置煤气出口和煤焦出口。气化室产要由炉体、进煤装置、炉栅、气化剂进口、煤气出口和煤焦出口等部分组成。
在气化室内以煤炭为原料,采用空气和水蒸汽为气化剂,在常压下进行煤的温和气化反应,将煤在低温热分解产生的挥发性物质从煤中赶出。当气化室内温度达到设定条件时,将气化室内脱挥发份的高温煤焦输送到燃烧室的炉排上进行强化燃烧。
燃烧室的主要功能:一是使煤气和煤焦燃烧完全,提高燃烧效率;二是降低烟尘初始排放量和烟气黑度。气化室内产生的煤气经煤气出口,喷入到燃烧室,在可控二次风的扰动下旋向下方,与由气化室进入到燃烧室的煤焦向上的火焰相交而混合燃烧。煤气与固定碳(煤焦)燃烧相结合,强化了燃烧,达到了充分燃烬,洁净燃烧的目的,提高了燃烧效率。并且因为在炉排上的燃烧是半焦化的煤焦,因此产生的飞灰量小,烟尘浓度、烟气黑度都比较低。同时,在燃烧室上方设置了防爆门,确保锅炉的安全运行。
对流受热面的主要功能就是完成与烟气的热量交换,达到锅炉额定出力,提高锅炉换热效率。其结构形式可有多种,与普通锅炉没有太大的区别,因此对大多数锅炉来说,都可以改造成煤气化分相燃烧锅炉。并且锅炉无需除尘器,大大节省锅炉房总投资和占地面积。
设计煤气化分相燃烧锅炉时,应注意的几点:
1、合理布置煤气出口和煤焦出口的位置和大小;
2、煤焦的温度控制;
3、气化剂进口和进煤口;
4、合理设置二次风和防爆门;
5、气化室与燃烧室的水循环要合理。
由上述可知,煤气化分相燃烧锅炉的结构并不复杂,只需在传统锅炉的基础上,在其前部加一个气化室,在原炉膛上设置二次风和防爆门,再结合一些控制技术。利用该原理可以设计出多种规格型号的锅炉,类型主要为0.2t/h~10t/h各参数的锅炉。现仅在东北地区已有几十台此类型的锅炉在运行,广泛用于洗浴、采暖、医药卫生等领域,并已经利用该技术,改造了很多工业锅炉,效果都非常好。
下面以一台DZL2t/h锅炉为例,改造前后对比见表二。
表二:DZL2t/h锅炉改造前后对比
改造前 改造后 比较
热效率 73% 78% 提高5%
耗煤量(AII) 380kg/h 356kg/h 节煤6.3%
适应煤种 AII AIII 褐煤 石煤AI AII AIII 无烟煤 煤种适应性广
锅炉外形体积 5.4×2×3.2m 5.9×2×3.2m 长度约增加一米
环保性能 冒黑烟,环保不达标 排烟无色,满足环保要求
该新型锅炉综合地应用当代高新技术和高效率传热技术,将煤气发生炉与层燃锅炉有机结合为一体,做到清洁燃烧,炉内自行消烟除尘,锅炉运行期间,在无需炉外除尘器的情况下,排烟无色,烟尘浓度≤100mg/Nm3,比传统锅炉减少30-50%,SO2浓度≤1200mg/Nm3,NOx<400mg/ Nm3,符合国家环保标准GB13271-2001中一类地区的要求,同时,热效率在82%以上。而成本仅比传统锅炉增加不到一万元,但却省了一台除尘器。每小时加煤次数少,仅2~3次,并可实现机械上煤和除渣,因而大大减轻了司炉工的劳动强度。
四、煤气化分相燃烧锅炉的特点
传统的煤炭燃烧方式在煤的燃烧过程中会产生大量的污染物,造成严重的环境污染。主要原因是:
(1)煤炭不易与氧气充分接触而形成不完全燃烧,燃烧效率低,相对增加了污染排放;
(2)燃烧过程不易控制,例如挥发份大量析出时往往供氧不足,造成烟尘析出与冒黑烟;
(3)固体燃料燃烧时温度难以均匀,形成局部高温区,促使大量NOx形成;
(4)原煤中的硫大多在燃烧过程中氧化成SO2;
(5)未经处理的固态煤炭直接燃烧时,大量粉尘将随烟气一同排出,造成大量粉尘污染。
煤气化分相燃烧锅炉将煤炭气化、气固分相燃烧集于一体,有效地解决环境污染问题,与传统的燃煤锅炉相比,它有以下优点:
1、烟尘浓度、烟气黑度低,环保性能好。
在气化层生成的气化煤气和在干馏层生成的干馏煤气最终混合在一起,在燃烧室内与二次风充分混合,因是气态燃料,供氧充分,容易达到完全燃烧,使一氧化碳和烟黑燃烬。而从气化室进入到燃烧室的炽热煤焦,因大部分挥发份已被析出,避免了挥发物对固定碳燃烧的不良影响,剩余的挥发份在煤焦内部进一步得到氧化,生成的一氧化碳和烟黑等可燃物在通过煤焦层表面时被燃烬。另外煤焦在燃烧时产生的飞灰量小,同时在锅炉内采用除尘技术,因此从根本上消除了“炭黑”,高效率地清除了烟尘中的飞灰。
2、节约能源、热效率高。
煤料在气化室充分气化热解之后再燃烧,不仅避免了挥发物、一氧化碳、二氧化碳等对煤焦燃烧的不良影响,而且从气化室进入燃烧室的热煤气更容易燃烧,并对煤焦的燃烧有一定的促进作用。进入燃烧室的炽热煤焦已脱去大部分挥发份,不仅有较高的温度,而且具有内部孔隙,能增强内部和外部扩散氧化反应,起到强化煤焦燃烧的作用,从而在降低过量空气系数下,使一氧化碳和炭黑燃烬,燃烧更加充分,因而降低了化学和机械不完全燃烧热损失,提高了煤的燃烧热效率,与直接烧煤相比可节煤5-10%。
3、氮氧化物的排放低
在气化室内煤层从下部引燃,并在下部燃烧,总体上气化室内温度比较低,属低温燃烧。而且在气化室内过量空气系数很小,大约在0.7-1.0之间,属低氧燃烧。这为降低氮氧化物的排放提供了有利条件。煤中有机氮化学剂量小,并处在还原气氛中,只转变成不参与燃烧的无毒氮分子。煤中含有的氮氧化物,一部分在煤层半焦催化作用下反应生成氮气、水蒸汽和一氧化碳,还有一部分在穿过上部还原层时被还原成氮气。而气化室内脱去绝大部分挥发份的高温煤焦在进入燃烧室后,进行充足供氧强化燃烧,其中剩余的少量挥发份在半焦内部进一步热解氧化,氮氧化物在煤焦内部被进一步还原,生成的烟黑可燃物在经过焦层表面时被燃烬,从而控制和减少了氮氧化物的生成与排放。
4、有一定的脱硫作用
煤中的硫主要以无机硫(FeS2和硫酸盐)和有机硫的形式存在,而硫酸盐几乎全部存留在灰渣中,不会造成燃煤污染。在煤气化分相燃烧锅炉中,煤中的FeS2和有机硫在气化室内发生热分解反应,以及与煤气中的氢气发生还原反应,使煤中的硫以硫化氢气体的形式脱除释放出来。而且在气化室下部,温度一般在800℃左右,恰好是脱硫剂发挥作用的最佳反应温度。如燃用含硫量较高的煤,只需在碎煤粒中添加适量的石灰石或白云石,即可得到较好的脱硫效果,从而大大降低烟气中二氧化硫的含量。
5、操作和控制简单易行
煤气的发生和燃烧在同一设备的两个装置中进行,不用设置单独的煤气点火装置,煤气在燃烧室内由高温明火自行点燃,易于操作和控制,简化了运行管理,操作方便,减轻司炉工劳动强度,改善锅炉房卫生条件,实现文明生产。
6、燃烧稳定,煤种适应性强
煤在锅炉气化室的下部引燃,因而燃烧稳定。可燃劣质煤矿和燃点高的煤,其煤种适应性较强,在难熔区或中等结渣范围以内的煤种均适合。其中褐煤、长焰煤、不粘结或弱粘结烟煤、小球形型煤是比较理想的燃料。
五、结束语
实践证明,新的燃烧理论及多种专利组成的集成技术,保证了煤气化分相燃烧锅炉高效环保的稳定性及先进性,克服了旧技术无法解决的浪费及污染的难题,获得了明显的经济效益和环境效益,受到用户青睐。中国的煤炭资源十分丰富,随着能源政策和环境的要求越来越高,煤气化分相燃烧锅炉在我国市场前景十分广阔。