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        政策需求與技術滿足的關系政策需求與技術滿足的關系 ——循環流化床鍋爐超低NOx排放工藝路線
        來源:先進能源 發布時間:2017-09-19

        政策需求與技術滿足的關系

        ——循環流化床鍋爐超低NOx排放工藝路線

        (山東先進能源科技有限公司 www.multiii.com  劉鵬)

        201612月,我國爆發了本年度最嚴重的一次霧霾,波及17個省,PM2.5峰值達到了500ug/m3,我手機里19號的一個截圖,是濟南我所在地的實時污染指數,PM2.5 453 ug/m3,PM10633 ug/m3,這倆加起來就達到了1086 ug/m3,也就是約1mg/m3多,如果按照超低排放標準,粉塵排放小于5mg/m3,把鍋爐煙氣稀釋5倍含塵量就是我們當時呼吸的空氣,如果我們對污染物指數沒有概念,那想想鍋爐煙氣吧,這是非??膳碌?。人們調侃說:霾已經成為我國人民平日里不可分割的一部分,吸霾已經成為老百姓的日常消遣。blob.png

        這幅圖估計大家都不陌生,是NASA 2010年發布的2001年~2006年全球pm2.5污染地圖,在這張圖上,最深的顏色就是代表80ug/m3,那我們500應該變成什么顏色?我們喜歡紅色,所以我們紅的也最深,看著張圖上的藍色是不是讓人很羨慕,他分布在澳大利亞、新西蘭、加拿大、部分南美洲,即使是歐洲,也已經開始發黃了,請記住這上面歐洲的顏色,忘記那些最漂亮的藍色,因為藍色是我們這代人可能看不到的顏色,那歐洲的顏色能達到嗎,我們能生活在不是那么美好但可接受的環境中嗎?

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        帶著這個問題我們去考慮下國家環保政策的走向,更具體的說去考慮下我們目前的排放限值是很高了嗎?這個限值以后還會收緊還是放寬?

        看一下NOx排放限值所經歷的過程,下表是《火電廠大氣污染物排放標準》GB13223-2003的截圖:

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        再下一張是上文同樣標準的修訂版GB13223-2011(2012年實施)

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        這個標準一度獲得了有史以來最嚴的大氣污染物排放標準的稱號,但沒過幾年,國家發改委、環保部、國家能源局三部委于14年聯合印發《煤電節能減排升級與改造行動計劃》要求部分地區實行超低排放限值,5、35、50,(燃氣輪機組排放水平)。緊接著2015122日李克強總理主持國務院常務會議決定,2020年之前全國所有燃煤電廠全面實施超低排放改造。

        政策和標準的要求一輪緊似一輪,很多的從業者甚至教授、專家都表達了無奈,普遍覺得政策制定的太嚴格,步子邁的太大了,損傷了經濟運行,給我印象很深的是業內知名教授的一句話:“任何標準的制定要配合一個最佳可用技術”,我個人在很長的一段時間內也確信這個觀點,但我現在對這個觀點有了深深的疑問,結合我公司從事的脫硝事業,所取得的技術進步,我想討論一個問題:

        政策要求和技術滿足是一個什么關系?

        我司2013年即立志于將先進的低氮燃燒技術應用于熱電行業的循環流化床鍋爐,當時GB13223-2011有些地區已經要求開始執行,大部分地區執行200mg/Nm3的排放限值,在低氮燃燒技術推廣前,清一色用的是SNCR法脫硝,當我們去用戶那介紹我們的循環流化床低氮燃燒技術時,很少有電廠聽說過這項技術,他們對不用NH3達到200mg以內深表懷疑,包括有些地方環保局,也不認可這項技術,說沒有具體設備無法監督,如果使用該項技術,不能享受環保補貼等等,但這項技術畢竟會給用戶帶來效益,節約運行成本,并且不用擔心由于氨逃逸造成的尾部受熱面腐蝕,堵塞等問題,還是有一部分用戶接受了這個新生事物,一用,很好,這項技術也就得到了推廣,并不斷的成為一種共識,再去一些廠家介紹時,不用再從根源介紹起,甚至逐漸的有些用戶第一次接觸就會說你們要改什么、什么,改完能達到什么效果,很自然的表明很多其他競爭廠家也都加入進來了,但我們還是感到很欣慰,一個行業的推動也絕不是一個人、一家企業所能完成的。

        這是第一個階段的循環流化床鍋爐低氮燃燒技術,達到了200mg/Nm3的排放指標,結合SNCR可以達到100mg/Nm3,可以稱為低氮1.0,在這個階段,什么是符合政策的最佳可用技術?我的回答是這個最佳可用技術是在發展的,從SNCR變更為低氮燃燒。是政策制定超前了嗎,更合理的應該說是政策制定推動了技術升級,技術升級讓用戶有更好的選擇去滿足政策要求。

        政策制定和技術進步用一個不太恰當的比喻可以說成魔高一尺、道高一丈,但在這個不斷更迭的過程中,像先進能源這類的服務型企業怎么才能跟得上步伐甚至是引領行業的發展?很慶幸的是先進能源具有良好的技術創新基因,我們在項目開展的同時從未放棄技術研發的步伐,我們所完成的這120余臺鍋爐的改造未出現和用戶的糾紛,因為我們和用戶的立場一致,盡一切努力將技術做到極致,即使是不在技術協議范圍中的內容只要我們覺得有利于目標達成,都會去實施,不會局限于單個項目的盈利,也正是在這種努力下,我們實現了從低氮1.0到低氮2.0的跨越,2015年,我們負責實施的江蘇華昌化工循環流化床鍋爐僅通過低氮改造達到了NOx<100mg/Nm3的改造成果,再結合SNCR,很輕松的實現了超低排放要求!

        2016年我們有40余臺鍋爐通過低氮燃燒+SNCR實現了NOx超低排放要求。

        可以說在超低排放政策制定不久,至少是脫硝領域有了最佳可用技術。為什么可以將低氮燃燒2.0+SNCR自詡為最佳可用技術呢?我們可以看看實現NOx超低排放的另一種技術路線:SCR——選擇性催化還原反應。

        SCR法最主要的特征是使用催化劑在300400度溫度范圍內催化氨和NOx的還原反應,從而降低NOx排放,為了滿足催化劑的許用要求,煙道和受熱面需要進行改造,改造工作量大,空間布置困難,最大的麻煩是催化劑完全是由重金屬氧化物構成,3年多就需要更換,且不說增加了運行成本(含包括噴氨),廢掉催化劑怎么處理?處理過程會不會造成二次污染?當然,SCR廠家的同仁們也在不斷的努力,提高效率、降低成本,政策和市場也都在督促著大家做技術升級,但毫無疑問,煤粉爐目前少不了SCR,循環流化床鍋爐不需要,因為循環流化床鍋爐有他自身的特點。

        我們的低氮2.0就是充分的發揮循環流化床鍋爐自身特點技術案例。

        回顧剛開始的低氮改造技術,主要是通過煙氣再循環技術和二次風的重新布置實現分級燃燒、降低NOx生成,煙氣再循環保證了流化的同時,降低了一次風的有效含氧量,是空氣分級的重要措施,因指標要求不嚴,技術方案相對簡單,技術門檻也較低。

        再來看看目前的低氮燃燒改造技術,時髦的的講:低氮2.0,可以用一句話概括整體的技術思路,這句話也是我人生歷程的一個重要老師一直給灌輸的:以系統工程的觀點來解決問題。低氮改造看似是在解決低氮的問題,但實際上是要回到CFB鍋爐的燃燒特點,統籌考慮燃料破碎、布風系統、分級燃燒、循環返料、受熱面布置、爐膛輪廓等各部分的配合,必須回歸到循環流化床鍋爐的本質去解決原始設計和運行存在的問題,去解決設備老化帶來的問題,只有各個環節都解決好,爐子運行起來就很舒服了,NOx排放就會低下來,所謂功夫在戲外,看似一個簡單的空氣分級,但實質更多解決之道存在于上述問題之中。

        對于鍋爐運行方面的專家,談到何為運行舒服各位應該會很有感觸,我們改造后能使的運行舒服體現在1、鍋爐從床溫、爐膛出口溫度、返料溫度均衡,溫度偏差??;2、鍋爐具有超負荷能力,額定負荷不會受到床溫或者返料溫度限制;一次風量在合理的范圍內,不能依靠大的一次風量來實現帶負荷能力;3、氣溫負荷額定值,減溫水有一定的調節裕度;4、排煙溫度符合設計值或較設計值稍低、飛灰爐渣可燃物含量較低,鍋爐整體效率較高;5、廠用電率明顯降低。以上的內容各位可能還有更高的要求,但這是我們目前的改造能夠實現的,更高的要求相信我們以后會陸續的實現。

        可以看看我們兩個改造后的案例:

        滎陽壇山熱電:2×58MW循環流化床鍋爐,太原鍋爐廠生產,以#1爐為例,改造前,鍋爐帶負荷51MW時返料溫度達到了1007,一次風機全開,NOx排放300mg/Nm3以上,改造后,鍋爐帶61MW時,返料溫度964,一次風機開度75%,NOx排放90mg/Nm3。

        源能熱電2×130t/h循環流化床鍋爐,改造前最大帶負荷110t/h,床溫與爐膛出口溫度偏差達200,改造后,130t/h負荷工況下,床溫920940,床溫與爐膛出口煙溫相差<50,NOx排放60mg/Nm3(不噴氨)。

        這就是在實現NOx超低排放的改造效果。循環流化床鍋爐本身就是一種潔凈煤燃燒方式,相較于煤粉爐,流化床鍋爐的低溫燃燒方式本身就利于NOx的減排,所以低氮改造僅僅是讓流化床鍋爐回歸本質。相較于其他脫硝方式,低氮燃燒就是首選的最佳可用技術。

        那么再讓我回到政策制定是否過于苛刻這個一開始的話題,在我從事的這個行業,政策的超前促進了技術發展,技術發展是讓政策落地的保障,兩者是教學相長的關系,只要我們的污染還沒有解決,排放限值的要求就不會有底線,超低是終極目標嗎?可以肯定的說,不是。在這方面沒有哪個國家能作為有效的參考,因為我們是一個以煤為主的國家,能源結構在這里限制著,我們又是全球的第二大經濟體,能源需求巨大,雙重因素作用下,各位同仁,任重道遠!希望我們能為地圖上的那一抹藍色做出貢獻!謝謝!


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