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晋能大土河热电有限公司

一、以改善当地大气环境为已任 彰显国企担当

晋能大土河热电有限公司2×350MW超临界循环流化床低热质煤热电联产项目,是山西省委、省政府燃用低热质煤“1920工程”热电联产项目重点推进工程,同时也是吕梁市委、市政府为改善吕梁市大气环境,实现市区集中供热的重点环保、民生工程,也是晋能集团有限公司推动发展战略的重点支撑项目。

该项目从立项初设阶段,就以热电联产为选择,以改善当地大气环境为已任,在建设包括2×350MW超临界循环流化床锅炉、直接空冷发电供热机组的同时,确保环保措施做到“四同步”,即“同步规划、同步设计、同步施工、同步优化”。为建设达到超低排放标准的烟气脱硫、脱硝、除尘装置,晋能大土河热电有限公司投入资金36379.3583万元。在烟气脱硫方面,采用技术成熟的炉内喷钙一级脱硫+炉外石灰石-石膏湿法二级脱硫的工艺,炉内脱硫效率、炉外脱硫效率分别为75%、98.5%,总脱硫效率可达99.625%;脱硝方面,采用选择性非催化还原技术(SNCR),还原剂为尿素;在除尘装置方面,所使用的布袋除尘器采用外滤式除尘方案,可实现在线清灰、在线更换滤袋、脉冲清灰,不设置旁路烟道,并在除尘器入口烟道上设置预喷粉系统。此外,项目建设要求每台除尘器配置1台在线粉尘浓度计,每台炉不少于2套在线粉尘浓度计,除尘器各单元配置差压检漏装置,以在线监测除尘器粉尘排放浓度的同时监视滤袋的完好情况,确保机组粉尘排放达标,满足《火电厂大气污染物排放标准》(GB13223-2011)相关要求,同时满足《山西省人民政府办公厅关于推进全省燃煤机组超低排放的实施意见》(晋政办发〔2014〕62号)规定的SO2排放限值35mg/Nm3。

晋能大土河热电有限公司

该项目三大主机分别为东方汽轮机有限公司生产的三缸两排气超临界抽气供热型汽轮机、东方锅炉股份有限公司生产的1235T/H蒸发量超临界循环流化床锅炉和山东济南发电设备厂有限公司生产的风冷发电机。核准概算总投资33.63亿元,于2016年6月26日开工建设,1#机组于2017年12月28日完成了168小时满负荷试运并正式转入商业运营,成为山西省“1920”首台投产机组、2017年唯一一台火电项目投产机组,并创造了1#机组从开始倒送电到380V变压器负荷侧完全带电用时18个小时以及冲转和并网两个节点同一天完成的国内火电行业调试时间最短记录。2#机组于2018年11月18日一次性顺利通过168小时试运并正式转入商业运营。机组在调试阶段开始接带市区集中供热,168小时试运后连续运行并增加供热面积,直至供热结束。在将近10个月的时间里,所有主设备和主辅系统运行正常,未发生因设备或系统原因造成的机组非停障碍,机组设备可靠性验证了工程建设质量和初期设备选型原则理念的正确性。

双机投运后技术指标均满足设计要求,并为吕梁市区供热1040万平方米。每年可消耗低热值煤266万吨,利用城区污水处理厂中水169万吨,发电35亿度,形成1566万平方米的供热能力;实现营业收入14亿元,产生利税3亿元;可替代现有供热小锅炉116台,减少烟尘排放0.5万吨,二氧化硫排放0.4万吨,氮氧化物0.053万吨。该项目的实施,可有效改善吕梁市大气环境,对于推动吕梁市产业转型升级、提高能源综合利用效率、加快循环经济发展、加大环境治理保护具有重要意义。

二、重视环保相关设备安装过程控制 夯实环保基础

(1)晋能大土河热电有限公司2×350MW超临界循环流化床低热质煤热电联产项目单台机组单位工程共有42项,其中安装单位工程32项,安装应验收分项工程312个,质量监督工作量巨大。三大主机的循环流化床锅炉属于正压运行机组,结构复杂,仅单台锅炉本体安装分项工程就达90项,受热面焊口达33119道。锅炉风烟系统、除尘器的施工、布袋的选择、脱硫系统、排渣系统、输灰系统、煤制备系统、水处理系统等等,工程选型、安装、密封施工质量,直接关系到现场以及大气环境保护水平,因此需要以重要环节质量管控带动整体施工质量的高标准,为环保工作标准化夯实基础。

(2)晋能大土河热电有限公司将质量控制窗口前移,从水冷壁生产、制造的源头着手,把好材料检验关,对合作厂家实地调研,坚决否决生产工艺较差的外协加工厂。同时加强监造力量,严格把控排管、机焊、金相检验、热处理等各个环节,杜绝断焊、咬边、气孔、焊高不够或堆焊等各种焊接缺陷的发生。现场安装过程中,严格按照施工方案执行,在地面组合前认真做好缺陷检查,发现问题及时处理。加强过程监督,严格执行小管径窄鳍片管排焊接工艺,严禁赶工、多人集中作业,对于变形管排及时换管处理,对管子及鳍片工地焊缝打磨平整情况,多次组织三方验收,直至平整、光滑、严密,为防止流化床锅炉不规则磨损、避免受热面泄漏及密封处漏灰情况的发生,创造了良好的条件。

(3)锅炉密封焊接施工质量优劣,事关锅炉烟风系统的严密性,将严重影响锅炉安全性、经济性和环境卫生,晋能大土河热电有限公司工程技术人员在锅炉密封装置施工前,都要预先制定施工方案,仔细研究锅炉密封及炉墙图纸、说明书等资料,对每一道焊缝,都要及时敲掉焊渣,检查焊接质量。工程技术人员严格按照图纸要求的受热面、密封件及炉墙组合、安装顺序,对水冷屏、过热器穿顶棚(或穿墙)处的施工重点检查。顶棚密封装置施工后,在浇注保温前对隐蔽部位一次密封金属件的施工质量进行了三方检查、验收。对类似导向装置及一些活动点间隙有明确要求的部位,严格按照图纸控制尺寸要求验收,特别是悬吊屏穿炉顶棚位间隙,多次组织监理、施工单位检查验收,不合格的立即整改。在保温材料施工前,工程技术人员认真组织锅炉严密性风压试验,仔细检查,发现并处理点火风道、空预器人孔等漏点200余处,确保了锅炉整体严密性,有效防范和避免了机组运行中由于“跑、冒、滴、漏”现象带来的环境污染,也给维护设备清洁创造了良好的条件。

(4)该项目脱硫系统采用炉内喷钙+炉外石灰石-石膏湿法脱硫设计,采用气力输送石灰石粉系统,脱硫系统设计效率不小于98.5%,脱硫系统出口烟气烟尘浓度不大于10mg/Nm3。主要工艺系统为单元制,一炉一塔。辅助系统如:石膏脱水系统、废水处理系统以及事故排放系统均按2×350MW机组公用一套设置。烟气系统中不设置烟气-烟气换热器(GGH);不设置增压风机,脱硫系统阻力拟由锅炉引风机增大风压克服;脱硫后净烟气进入烟囱排放,不设置旁路烟道。该工程采用干式贮灰场。脱硫产生的副产物石膏经二级脱水至含水率≤10%,储存于石膏库,由汽车运往综合利用用户或运至干灰场与灰渣分别堆放。为满足综合利用用户对石膏品质的要求及控制脱硫装置中Clˉ的浓度,脱硫系统内将外排少量废水。废水经悬浮物沉淀处理后,回收用于干灰加湿或灰场喷淋使用。设置一套事故浆液排放系统,事故浆液箱按单台吸收塔浆液池正常液位的100%容量。当脱硫系统解列或出现事故需停机检修时,吸收塔内的浆液由吸收塔石膏浆液排出泵排至事故浆液箱。对于烟气脱硫系统中的设备、管道、烟风道、箱罐或贮槽等。仪用压缩空气由全厂统一的压缩空气系统供给。严格的质量管控,确保了环保设备良好的投入使用和脱硫效率,机组运行以来,未发生严重影响环保事件。

三、环保设备的优化改造及新技术应用

1、环保型电极式锅炉作为火力发电厂启动锅炉的技术应用

在启动锅炉的选型上,晋能大土河热电有限公司以环保、节能为首选条件,因燃煤炉需同步建设与之相配套的除尘、脱硫设施,而燃油锅炉的烟气排放会造成大气污染,经多方调研,大胆创新,该公司选用了国产电极式蒸汽锅炉。迄今为止,将电极式锅炉应用于350MW超临界发电机组的启动锅炉在国内尚属首例。该电极式蒸汽锅炉其性能参数为:主汽压力1.3Mpa,主汽温度350℃,主汽流量20t/h。并且占地面积小,节能环保、零排放,配套辅机简单,总功耗小,启动速度快,仅需20-30分钟即可达到满载运行。该锅炉在不同的负荷状态的效率均高于99%,具有系统简单,自动化程度高,性能可靠,运行和维护工作量小,成本低、经济适用的优点,在机组调试及启停过程中,发挥了重要作用。为此,《火力发电厂电极式启动锅技术应用》获得晋能集团有限公司2018年度科学技术三等奖。

20t/h电极式启动锅炉本体

20t/h电极式启动锅炉除氧器

2、350MW超临界循环流化床锅炉脱硝系统优化调整

350MW超临界循环流化床锅炉机组投运初期,存在脱硝系统尿素耗量居高不下,NOx指标波动幅度大,难以控制,运行中12支喷枪全部投入,平均日耗尿素4吨,氨逃逸率经常超标,尿素单耗达到0.634g/kwh等问题。

针对脱硝系统存在的问题,晋能大土河热电有限公司成立由质检中心、发电部、设备部相关技术专业人员组成的攻坚小组,从脱硝系统尿素溶解罐的温度、浓度控制入手,确保稀释浓度合格,储存于不致结晶、最小蒸发的温度状态下,操作过程严密监视储罐液位,杜绝溢流现象发生。运行人员优化锅炉燃烧调整,确保炉膛出口喷枪处烟气温度处于最佳反应窗口附近,提高氨的利用率;设备部人员加强设备维护,对脱硝系统设备进行检查维护,对喷枪进行定期清理并做好雾化试验,确保系统运行正常。经反复调整试验,有效地解决了尿素耗量大,效率差的问题,尿素溶液浓度由50%降至25%,尿素喷枪投入量减至三支运行、九支备用,尿素单耗降为0.352g/kwh,满足环保排放要求(Nox<50mg/m3)。350MW超临界循环流化床锅炉机组2019年度尿素单耗按0.44g/kwh计,年节约尿素物资费用165万元,获得2019年度晋能集团有限公司科技进步二等奖。

3、#1湿式电除尘优化调整

2018年#1机组运行中,发现脱硫系统液碱耗量大,日耗液碱为1.59吨,存在运行成本高的问题。

针对这一问题,晋能大土河热电有限公司质检中心牵头,对硫系统碱计量仪、循环水系统、补水系统、排水系统、循环水箱水位等相关设备系统的运行数据进行分析、研究,提出了改造循环水箱供水方式、将碱液计量泵PH值自动跟踪循环水箱PH值修改为跟踪排水箱PH值(PH值4.5连锁启泵,7.0停泵);将补水泵启动条件设定为循环水箱水位高(液位2.75m),不允许启动补水泵等措施。

图为2018年7月1日00:00—8日17:30时,优化调整前后液碱耗量数据趋势图

优化调整后,#1湿式电除尘优化调整后平均日液碱耗量为0.3948吨,日节约液碱用量1.2吨,按照液碱价格2350元/吨计,单台机组年节约液碱费用100.8万元。

四、以安全生产为主线 全面开拓固废综合利用新途径

晋能大土河热电有限公司不断优化调整350MW超临界循环流化床锅炉机组运行状态,实现机组长时间稳定运行,全年1#机组累计发电小时数330天(7933小时),2#机组累计发电小时数337天(8096小时),1#机组最长连续运行时间243天(5832小时),2#机组最长连续运行时间296天(7104小时),达到全国循环流化床机组连续运行领先水平。通过积极协调山西省能源局、省调度中心支持,努力争取提高发电计划,机组AGC、AVC系统闭环投入,增加调频收入,2019年获得双细则奖励587.44万元。350MW超临界循环流化床锅炉机组运行状态优于电网考核要求,锅炉带负荷、调峰能力和部分指标优于同类型机组。晋能大土河热电有限公司环保标准化工作以自我强化和提升作为重点,压实环保主体责任,标准化考评等级由晋能集团有限公司年度考核目标的“良好级”提升为“示范级”,2019年通过社会综合利用固废20余万吨,全年未发生任何环保处罚和通报事件。

五、公司愿景

晋能大土河热电有限公司将以“绿色生产、合规生产、成本降低”为重点,完善环保标准化建设;加强环保设施运行管理,规范固废的产生、贮存和转移,实现绿色生产、合规排放;通过水泥制造、建筑建材、公路施工以及生态修复、填沟造地等项目多措并举加大固废处置力度、提升综合利用量,力争通过社会渠道合规利用灰渣50万吨,以降低固废处置成本;广泛寻找排污权需求项目,争取排污权交易落地;积极对接光伏合作项目,抵消履约量,尽可能实现碳排放配额最大盈余。该公司将继续坚持以一流党建为政治引领,推动党建工作标准化建设;以“双一流”为重要支撑,推动全面可持续发展;以一流环保为生存保障,推动环保管理标准化建设。