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300MW燃煤電廠污泥摻燒技術(shù)研究及應(yīng)用

作者:李德波 等  
評(píng)論: 更新日期:2022年03月01日

通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究可以看出:污泥中的各種重金屬元素的含量比煤中重金屬含量偏高,但是由于摻燒比例最大8%,因此,燃料中重金屬總含量并不大。

比較單煤和不同摻混比例后的混煤的灰渣中的重金屬含量,摻燒污泥后,灰渣中的重金屬含量較單燒單煤相比都有了一定幅度的升高,但是由于摻燒比例最大8%,整體上升幅度不大。

表4 原煤元素分析數(shù)據(jù)

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摻燒污泥與燃燒單煤相比,CO和HCl及其他有機(jī)氣體排放濃度基本相同,SO2和NOx排放變化不大,由于摻混污泥后混煤的含碳量下降,因此CO2排放濃度略有降低。污泥灰分比較多,摻燒后產(chǎn)生的飛灰有所增加,但由于發(fā)電廠配置了靜電除塵和濕式電除塵設(shè)備,摻燒污泥后煙塵排放沒(méi)有發(fā)生變化。

總體來(lái)說(shuō),在最大8%摻燒比例下,與燃燒單煤相比,在污染物排放方面沒(méi)有產(chǎn)生明顯的變化,未發(fā)現(xiàn)由于摻燒污泥帶來(lái)明顯的有害氣體排放濃度顯著升高的狀況。

2.2?污泥摻燒對(duì)脫硝系統(tǒng)運(yùn)行影響分析

污泥摻燒對(duì)脫硝系統(tǒng)運(yùn)行的影響主要有煙氣流量增加和灰分變化對(duì)催化劑磨損的影響以及堿金屬中毒兩方面。堿金屬含量一類是活性堿,如氯化物、硫酸鹽及碳酸鹽等;另一類是非活性堿,主要存在于硅酸鹽礦物中。堿金屬引起催化劑中毒包括物理中毒和化學(xué)中毒,其中物理中毒是因?yàn)槿济哄仩tSCR脫硝系統(tǒng)中,堿金屬通常不以液態(tài)形式存在,其鹽顆粒只是沉積在催化劑表面或堵塞催化劑的部分孔洞,阻礙NO和NH3向催化劑內(nèi)部擴(kuò)散,從而使催化劑中毒失活。若有水蒸汽在催化劑上凝結(jié),堿金屬將引起化學(xué)中毒。

最大8%比例污泥摻燒后,煙氣流量略有增加,灰分略有增加,幅度也很小,但由于目前常用的印尼褐煤灰分遠(yuǎn)低于設(shè)計(jì)煤種的灰分,因此對(duì)催化劑磨損影響較小。對(duì)于物理中毒,由于污泥灰中堿金屬成分和發(fā)電廠常用煤種堿金屬成分偏差不大,加上摻燒比例較低,基本沒(méi)有發(fā)生變化。并且通過(guò)有效的吹灰,不會(huì)發(fā)生大量沉積,因此不會(huì)因?yàn)閾綗勰鄬?dǎo)致物理中毒趨勢(shì)增加。同樣,由于SCR(選擇性催化還原法)脫硝系統(tǒng)區(qū)域煙氣溫度控制較高,水蒸氣不會(huì)在SCR脫硝系統(tǒng)區(qū)域凝結(jié),化學(xué)中毒趨勢(shì)也不會(huì)明顯變化。總的來(lái)說(shuō)摻燒最大8%污泥不會(huì)對(duì)鍋爐摻燒對(duì)SCR脫硝系統(tǒng)運(yùn)行帶來(lái)明顯影響。

2.3 污泥摻燒對(duì)鍋爐結(jié)焦的影響分析

某發(fā)電廠常用煤種和摻燒的生活污泥的灰分情況見(jiàn)表5。

表5 電廠常用煤種和污泥的灰分情況%

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從污泥和煤的灰成分分析可知,發(fā)電廠常用煤種和污泥的灰成分特性有一定差異。污泥灰成分與煤相比,污泥中有較高的磷化合物,P2O5含量在混泥灰中高達(dá)11.72%,而在煤中只有0.16%,F(xiàn)e2O3含量在煤種高達(dá)14.98%,混泥灰中只有6.5%;SiO2和Al2O3含量在煤灰中分別為34.58%和11.29%,在混泥灰中分別占44.48%和22.29%,說(shuō)明煤灰中的硅鋁酸鹽含量較泥灰中低;計(jì)算其結(jié)焦指數(shù),發(fā)電廠常用煤種為3.98,生活污泥為2.11,污泥結(jié)焦指數(shù)都比常用煤種低,摻燒污泥有抑制常用印尼煤結(jié)焦的趨勢(shì)。

2.4 污泥摻燒對(duì)制粉系統(tǒng)運(yùn)行影響分析

由于污泥干化后的硬度與污泥的來(lái)源,不同時(shí)間段污泥的性質(zhì)有很大聯(lián)系。但相較于原煤污泥的物性還是偏軟的。污泥水分與發(fā)電廠原來(lái)燃煤的水分比較接近,制粉系統(tǒng)干燥出力基本能滿足要求,且摻燒比例只有最大8%,混合燃料熱值最大下降4%,制粉系統(tǒng)鍋爐燃料質(zhì)量需要增加約4%,制粉系統(tǒng)出力基本沒(méi)有影響。

3 污泥摻燒鍋爐性能優(yōu)化試驗(yàn)

3.1 性能試驗(yàn)?zāi)康?/p>

為了確保燃煤耦合污泥發(fā)電項(xiàng)目安全可靠運(yùn)行,降低污泥摻燒過(guò)程中對(duì)機(jī)組原有的燃煤煤質(zhì)和制粉系統(tǒng)的影響,降低對(duì)煤電機(jī)組運(yùn)行安全、運(yùn)行效率、負(fù)荷調(diào)節(jié)和經(jīng)濟(jì)性影響,基于GB/T 10184-2015《電站鍋爐性能試驗(yàn)規(guī)程》,開(kāi)展了300 MW燃煤電廠污泥摻燒優(yōu)化試驗(yàn)。干化污泥摻燒試驗(yàn)在220~330 MW多個(gè)負(fù)荷下進(jìn)行,分別進(jìn)行了干化污泥質(zhì)量摻混比為3%,4%,5%和7%的多項(xiàng)試驗(yàn),整個(gè)試驗(yàn)過(guò)程中,鍋爐燃燒穩(wěn)定,制粉系統(tǒng)出力、鍋爐帶負(fù)荷能力滿足生產(chǎn)要求,鍋爐效率無(wú)明顯變化。

3.2 性能試驗(yàn)結(jié)果

整個(gè)試驗(yàn)過(guò)程中,鍋爐燃燒穩(wěn)定,主、再熱汽溫基本達(dá)到設(shè)計(jì)值,制粉系統(tǒng)出力、鍋爐帶負(fù)荷能力滿足生產(chǎn)要求,試驗(yàn)得出以下主要結(jié)論:

(1)在280 MW負(fù)荷下,進(jìn)行了干化污泥質(zhì)量摻混比分別為0%,3%,5%,7%的4個(gè)工況試驗(yàn),鍋爐熱效率分別為92.50%,92.51%,92.72%和92.68%,修正后鍋爐熱效率分別為92.65%,92.75%,92.93%和92.87%。從干化污泥摻燒前、后,以及不同干化污泥摻混比例的鍋爐熱效率來(lái)看,鍋爐熱效率未發(fā)生明顯變化,說(shuō)明在目前試驗(yàn)比例下,干化污泥摻燒并未造成鍋爐燃料燃盡率下降,未影響鍋爐熱效率。

(2)在220 MW負(fù)荷下,進(jìn)行了干化污泥質(zhì)量摻混比分別為0%,4%,7%的3個(gè)工況試驗(yàn),鍋爐熱效率分別為92.15%,92.20%和92.08%,修正后鍋爐熱效率分別為92.38%,92.42%和92.28%。與280 MW負(fù)荷摻燒試驗(yàn)規(guī)律一致,220 MW負(fù)荷下干化污泥摻燒前、后鍋爐熱效率基本一致,說(shuō)明在試驗(yàn)期間,試驗(yàn)比例下的干化污泥摻燒未影響鍋爐燃料燃盡率,未影響鍋爐熱效率。

4 結(jié)論

針對(duì)300 MW燃煤電廠開(kāi)展污泥摻燒下,現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際摻燒過(guò)程中出現(xiàn)的關(guān)鍵問(wèn)題進(jìn)行了研究,提出了相應(yīng)的解決策略,同時(shí)針對(duì)目前燃煤電廠摻燒生活污泥需要注意的關(guān)鍵問(wèn)題進(jìn)行了分析,得出主要結(jié)論如下:

(1)污泥來(lái)源多樣,成分復(fù)雜,燃煤電廠環(huán)保設(shè)施缺少二噁英收集手段,建議發(fā)電廠摻燒污泥主要來(lái)源于生活污水處理廠,謹(jǐn)慎處置重金屬含量較大的工業(yè)污泥,禁止處置危廢類的污泥。

(2)國(guó)內(nèi)沒(méi)有針對(duì)燃煤電廠摻燒污泥的泥質(zhì)標(biāo)準(zhǔn),發(fā)電廠需要根據(jù)國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)制定出符合自身的泥質(zhì)標(biāo)準(zhǔn),定期進(jìn)行化驗(yàn)。燃煤電廠摻燒污泥建議參考GB 24188-2009《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥泥質(zhì)》與GB/T 24602-2009《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置單獨(dú)焚燒用泥質(zhì)》,制定嚴(yán)格的污泥入爐標(biāo)準(zhǔn),必須同時(shí)滿足以上2個(gè)國(guó)標(biāo)要求的污泥才允許摻燒。

(3)由于原煤重金屬含量極低,國(guó)家沒(méi)有針對(duì)燃煤電廠重金屬排放制定標(biāo)準(zhǔn),然而部分污泥重金屬含量較高,燃煤電廠摻燒污泥,需要定期對(duì)重金屬排放進(jìn)行監(jiān)測(cè)。燃煤電廠摻燒污泥根據(jù)GB 18485-2014《生活垃圾焚燒污染控制標(biāo)準(zhǔn)》制定燃煤電廠摻燒污泥煙氣排放標(biāo)準(zhǔn),按照規(guī)定定期監(jiān)測(cè)。

(4)燃煤電廠摻燒污泥,需要定期對(duì)灰渣進(jìn)行化驗(yàn),確保飛灰、爐渣等副產(chǎn)品的品質(zhì)不受影響。經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)長(zhǎng)時(shí)間摻燒試驗(yàn)表明,燃煤電廠摻燒污泥比例在10%以內(nèi)時(shí),不會(huì)影響灰渣、石膏的品質(zhì)。

(5)需要污泥摻燒對(duì)燃煤電廠鍋爐及附屬設(shè)備影響較少,經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)長(zhǎng)時(shí)間摻燒試驗(yàn)表明,在10%摻燒比例下,不會(huì)影響鍋爐安全運(yùn)行。

(6)由于污泥水分含量大,灰分大,熱值較低,污泥摻燒對(duì)爐膛熱負(fù)荷有一定影響,機(jī)組負(fù)荷在220 MW以上摻燒污泥,可以保證燃燒穩(wěn)定。

(7)燃煤電廠摻燒污泥,在7%比例以內(nèi)進(jìn)行摻燒,對(duì)鍋爐效率有影響,造成鍋爐效率下降。

(8)燃煤電廠摻燒污泥,在8%比例以內(nèi)進(jìn)行摻燒,不會(huì)影響電廠煙氣超低排放。

本文研究成果為我國(guó)燃煤電廠污泥摻燒提供了重要的參考,具有重要的理論價(jià)值和工程應(yīng)用效果。

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