火電機組鍋爐煙氣中SO2排放考核標準的探討
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火電機組在燃煤發(fā)電的同時,會排放出大量的SO2,對環(huán)境產(chǎn)生污染。目前,國內(nèi)已建或在建的火電機組基本上沒有采取降低SO2排放量的措施,當鍋爐燃煤含硫量較高時,煙氣中SO2濃度就較大。隨著環(huán)境保護要求的提高,對新建火電機組鍋爐煙氣中SO2排放實行嚴格的考核是必要的。但是,對現(xiàn)階段的已建或在建火電機組而言,尚無合適的考核標準。如何針對現(xiàn)階段火電機組的實際情況,合理考核其鍋爐煙氣中SO2排放,有待進一步探討。
一、煤種對煙氣中SO2排放濃度影響
鍋爐煙氣中SO2排放濃度大小與鍋爐燃用煤種直接有關(guān)。為探討鍋爐燃煤對煙氣中SO2排放濃度的影響,參照《電力工業(yè)部環(huán)境統(tǒng)計報表指標解釋》,采用以下方法計算鍋爐煙氣中SO2排放濃度。
式中:P——鍋爐SO2排放量,t/h;
VS——鍋爐年平均負荷下除塵器出口濕煙氣排 放率,Nm3/h;
V——鍋爐年平均負荷下除塵器出口干煙氣排放率,Nm3/h;
C——鍋爐除塵器出口SO2排放濃度,mg/m3(標干煙氣);
B——鍋爐年平均負荷下每小時燃原煤量,t/h;
q4——機械未完全燃燒熱損失,%;
WyDW——燃煤應(yīng)用基低位發(fā)熱量,kJ/kg;
α——除塵器出口過?諝庀禂(shù);
XH2O——煙氣含濕量,%;
Sy——燃煤收到基硫分,%;
KS——煤中硫轉(zhuǎn)化為SO2的份額,根據(jù)爐型取值,煤粉爐為0.85,增鈣旋風(fēng)爐為0.90,不增鈣旋風(fēng)爐為0.95,燃油爐0.98。
η——脫硫效率,%。無實測數(shù)據(jù)時,按下面規(guī)定取值,干式除塵器為0,水膜除塵器為5%,文丘里、斜棒柵、泡沫除塵器為15%計。
根據(jù)新建機組情況,取α=1.7,XH2O=8%,KS=0.85,η=0。此時,煙氣中SO2排放濃度C是燃煤含硫量Sy與低位發(fā)熱量WyDW的函數(shù),不同WyDW時,可繪制Sy與C的關(guān)系曲線,見圖1。當Sy=1.0%,C=2100mg/m3(標干煙氣)時,WyDW=17683kJ/kg。從圖1可看出,當Sy≤1.0%,WyDW在18 000~28000kJ/kg之間時,C都在2100mg/m3(標干煙氣)以下;痣姀S燃用煤種的低位發(fā)熱量大都在20000kJ/kg左右,說明當燃煤含硫量不大于1%時,煙氣中SO2排放濃度一般不會超過2100mg/m3(標干煙氣)。燃煤含硫量大于1%時,煙氣中SO2排放濃度將會超過2100mg/m3(標干煙氣)。不同燃煤硫分與熱值下,煙氣中SO2排放濃度列于表1。燃煤硫分越高,熱值越低,煙氣中SO2排放濃度越高。
表1 不同燃煤硫分與熱值下煙氣中SO2排放濃度
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圖1 煙氣中SO2濃度與燃煤含硫量、熱值關(guān)系曲線 |
隨著我國電力工業(yè)的迅速發(fā)展,新建的火電機組容量一般都在200 MW及以上,鍋爐蒸發(fā)量都在670t/h及以上。依據(jù)火電廠鍋爐容量大及鍋爐燃煤含硫量較高、煙氣中SO2濃度較大這一實際情況來看,在考評火電機組鍋爐煙氣中SO2排放濃度是否超標時,建議采用《火電廠大氣污染物排放標準》(GB13223-1996)(以下簡稱《標準》)作為考評標準。
《標準》將火電廠按年限分為3個時段,屬于第Ⅲ時段的火電廠是指1997年1月1日起環(huán)境影響報告書待審查批準的新、擴、改建火電廠。對屬于第Ⅰ、Ⅱ 時段的火電廠,《標準》規(guī)定其全廠SO2排放量不得超過計算出的全廠SO2最大允許排放量。對屬于第Ⅲ時段的火電廠,《標準》要求較嚴,除規(guī)定了其全廠 SO2最大允許排放量外,同時還規(guī)定了其各煙囪SO2最大允許排放濃度(見表2)。
表2 第三時段火電廠各煙囪SO2最高允許排放濃度
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注:濃度應(yīng)換算到過?諝庀禂(shù)α=1.4時的濃度值。
對屬于第Ⅰ或Ⅱ時段的已建或在建火電機組,考評其鍋爐煙氣中SO2排放時,可參照執(zhí)行《標準》中第Ⅲ時段標準。
三、合理考評煙氣中SO2排放的建議
考評火電機組鍋爐煙氣中SO2排放濃度是否超標時,建議考慮火電機組的實際情況和鍋爐燃用煤種,實行按煤種、分階段來考評。
(1) 當鍋爐燃用煤種硫分不大于1%時,鍋爐煙氣中SO2排放濃度應(yīng)不大于2100mg/m3(標干煙氣)。否則,SO2屬超標排放。
(2) 當鍋爐燃煤含硫量大于1.0%時,《標準》中第Ⅲ時段標準規(guī)定各煙囪SO2最高允許排放濃度為1200mg/m3(標干煙氣),這一限值明顯低于燃煤含硫量不大于1.0%時的限值2100mg/m3(標干煙氣)。這實際上是規(guī)定第Ⅲ時段的火電機組在燃用高硫煤時,應(yīng)上脫硫裝置,采取降低SO2 排放量措施,使其煙氣中SO2排放濃度低于1200mg/m3(標干煙氣)。對不屬于第Ⅲ時段、又沒有采取脫硫措施的已建或在建火電機組,當其燃用含硫量大于1.0%的煤種時,在現(xiàn)階段來講,亦建議按表1中WyDW=20000kJ/kg時SO2排放濃度作為考評鍋爐煙氣中SO2排放的參考標準。
(3) 對屬于第Ⅲ時段的火電機組,考評鍋爐煙氣中SO2排放時,應(yīng)嚴格執(zhí)行《標準》中有關(guān)規(guī)定,鍋爐煙氣中SO2排放濃度執(zhí)行表2中的規(guī)定值。
(4) 考評火電機組鍋爐煙氣中SO2排放,其SO2監(jiān)測點應(yīng)設(shè)在除塵器出口。
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