2014年12月25日，上海市環(huán)保局對(duì)上海上電漕涇發(fā)電有限公司(以下簡(jiǎn)稱漕涇電廠)2號(hào)機(jī)組煙氣潔凈排放各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行了確認(rèn)。2014年12月7日，該煙氣潔凈排放示范工程順利通過168小時(shí)運(yùn)行，正式投運(yùn)。
漕涇電廠2號(hào)機(jī)組煙氣潔凈排放示范工程是國(guó)家能源局首批13個(gè)煤電機(jī)組環(huán)保改造示范項(xiàng)目之一，也是上海市唯一的潔凈排放示范項(xiàng)目和中電投集團(tuán)第一個(gè)潔凈改造項(xiàng)目。作為新一代的潔凈排放示范項(xiàng)目，究竟要達(dá)到什么樣的排放指標(biāo)?又是通過哪些技術(shù)改造實(shí)現(xiàn)降低排放呢?記者走進(jìn)漕涇電廠進(jìn)行了探秘。
改造不只是“指標(biāo)減排”
“上海對(duì)生態(tài)建設(shè)特別重視，標(biāo)準(zhǔn)也更為嚴(yán)格。身為坐落于上海市的一家大型燃煤發(fā)電廠，我們肩負(fù)了更大的環(huán)保責(zé)任。”漕涇電廠總經(jīng)理曾雪峰一語道破記者的疑惑。作為上海市“上大壓小、節(jié)能減排”示范電廠，漕涇電廠環(huán)保工作始終走在上海市，甚至全國(guó)燃煤電廠前列，為什么還要再來一次大手術(shù)?這曾是記者的疑惑。
談起這次潔凈排放改造，曾雪峰首先向記者談起的，不是脫硫脫硝這樣的減排指標(biāo)，而是借這次改造之機(jī)，在汽機(jī)側(cè)清潔疏水箱擴(kuò)容器排汽處加裝的消聲器。
機(jī)組在啟停過程中，由于蒸汽管道暖管產(chǎn)生疏水，在蒸汽壓力作用下，疏水箱排汽口會(huì)間歇性發(fā)出響聲。“今年機(jī)組調(diào)停次數(shù)較多，機(jī)組夜間啟停對(duì)附近老百姓睡眠造成影響，因此，我們特意結(jié)合本次改造中加裝了消聲器?，F(xiàn)在附近的居民說，根本聽不到聲音了。”曾雪峰說。
記者來到位于52米高的汽輪機(jī)房頂，看到了這個(gè)圓筒狀的不銹鋼設(shè)備，它高4.8米，直徑14.12米，重3450千克。設(shè)備本身并不復(fù)雜，但改裝的施工難度大，需用特種吊車吊放在近60米高的疏水箱排汽口頂端?？此贫啻艘慌e，實(shí)際上體現(xiàn)漕涇電廠的社會(huì)責(zé)任。
與消聲器無關(guān)，漕涇電廠的潔凈排放改造的目標(biāo)為：主要煙氣污染物達(dá)到燃機(jī)排放標(biāo)準(zhǔn)，即煙塵5毫克/立方米、二氧化硫35毫克/立方米、氮氧化物50毫克/立方米，同時(shí)降低PM2.5、三氧化硫等污染物排放濃度，并提高煙氣溫度，徹底解決“石膏雨”和“白色煙羽”現(xiàn)象。
11月20日，漕涇電廠2號(hào)機(jī)組煙氣潔凈排放工程順利并入系統(tǒng)運(yùn)行，濕式電除塵、MGGH、脫硫增容改造等設(shè)施全部投運(yùn)，完成了各項(xiàng)建設(shè)目標(biāo)。經(jīng)過熱態(tài)調(diào)試和“168”試運(yùn)，根據(jù)上海市環(huán)境監(jiān)測(cè)中心測(cè)量結(jié)果顯示，該機(jī)組的煙塵、二氧化硫、氮氧化物排放濃度分別為1.41毫克/立方米、9毫克/立方米、21毫克/立方米，均優(yōu)于燃機(jī)排放標(biāo)準(zhǔn)，使漕涇電廠在減排方面邁上了一個(gè)嶄新的臺(tái)階。
“白色煙羽”消失不見
從發(fā)電廠煙囪中排放出來的煙氣，外形呈羽毛狀，因而得名“煙羽”。隨著前幾年進(jìn)行節(jié)能減排升級(jí)改造，電廠煙囪排出來的煙氣也由原來的黑灰色變成了白色。而12月8日，記者在漕涇電廠發(fā)現(xiàn)，這種“白色煙羽”竟然也消失不見了。
在初冬的晴日，漕涇電廠1號(hào)和2號(hào)機(jī)組的“連體”煙囪矗立在藍(lán)天中，兩個(gè)煙囪出口一個(gè)白煙裊裊，一個(gè)煙絲全無。“東面的是進(jìn)行了潔凈排放的2號(hào)機(jī)組，西邊的是1號(hào)機(jī)組。”漕涇電廠設(shè)備部副主任車凌云告訴記者，而之前，記者以為沒有冒煙的機(jī)組是在停機(jī)。
不但沒有了“白色煙羽”，“石膏雨”頑疾也消除了。漕涇電廠副總工程師胡震告訴記者，脫硫增加了一層除霧器，加裝濕式電除塵器，加熱煙氣溫度，是徹底解決“石膏雨”和“白色煙羽”的三個(gè)法寶。”
石膏雨無毒，也不會(huì)懸浮在空氣中造成霧霾。漕涇電廠積極響應(yīng)上海市環(huán)保局關(guān)于加強(qiáng)石膏雨整治的要求，在本次潔凈排放改造中，在脫硫吸收塔又增加了一層除霧器，三層除霧器再加上濕式電除塵器和水媒GGH的輔助作用，徹底消除了石膏液滴和水蒸汽，石膏雨就無法形成了。
其實(shí)，濕式電除塵器對(duì)除石膏雨只是“打醬油”，它的真正功能是降低煙塵排放。胡震告訴記者，漕涇電廠原有的靜電除塵器，其除塵效率已達(dá)99.85%。加裝濕式電除塵后可以抑制二次揚(yáng)塵，進(jìn)一步提高除塵效率。原來17~19毫克/立方米的出口煙塵，經(jīng)過75%效率的濕式除塵器二次過濾，輕輕松松就降到了5毫克/立方米以下。
“濕式除塵器的除塵效率與傳統(tǒng)除塵方式相比有質(zhì)的提升，對(duì)于亞微米大小的顆粒，包括PM2.5顆粒物、三氧化硫酸霧、重金屬汞等都有較好的收集性能。”胡震告訴記者。
加熱煙氣溫度是消滅“白色煙羽”的最后殺手。漕涇電廠采用的是在煙囪入口即濕式電除塵出口煙道上加裝MGGH(無泄漏管式換熱器)的方式，利用脫硫前高溫原煙氣的熱量加熱脫硫后的凈煙氣，使煙溫從50℃提升至78℃以上，這樣，由于溫度低凝結(jié)在空氣中的白色蒸汽就消失不見了。
漕涇電廠對(duì)MGGH循環(huán)水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)進(jìn)行了優(yōu)化，通過計(jì)算、選擇適合的運(yùn)行水溫，使煙氣加熱器、煙氣冷卻器的換熱端差基本相同，換熱性能接近，系統(tǒng)運(yùn)行更平穩(wěn)。MGGH的煙氣冷卻器完全利用了原有的低溫省煤器，避免了重復(fù)投資，降低了MGGH系統(tǒng)的造價(jià)。
“我們的煙氣冷卻器采用了72℃的進(jìn)水溫度，較一般設(shè)計(jì)(65~70℃)更高，使煙氣冷卻器不容易發(fā)生低溫腐蝕，運(yùn)行可靠性提高。系統(tǒng)循環(huán)水泵采用變頻設(shè)計(jì)，根據(jù)不同的負(fù)荷，自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的循環(huán)水量，降低了MGGH系統(tǒng)的能耗。”胡震說。
讓煙氣無從逃逸
在新建的濕式電除塵裝置旁，新加高的脫硫塔還能清楚地看到焊接的痕跡，記者看到，加高部分約占原來的四分之一。
漕涇電廠2號(hào)機(jī)組脫硫采用濕式石灰石-石膏工藝，如果要達(dá)到潔凈排放改造目標(biāo)，按照傳統(tǒng)方式，需要對(duì)吸收塔直接增容，吸收塔需要提高16米，不但成本高，而且技術(shù)難度大。于是，漕涇電廠創(chuàng)造了塔外漿液箱的方式。
塔外漿液箱就像一個(gè)移動(dòng)硬盤，原來的電腦硬盤容量不夠了，就外置一個(gè)設(shè)備。塔外漿液箱就相當(dāng)于增加吸收塔的容量，從而延長(zhǎng)石灰石和二氧化硫反應(yīng)時(shí)間，使之充分反應(yīng)，提高了脫硫效率。
除了塔外漿液箱，漕涇電廠還在吸收塔安裝了雙相整流裝置。雙相整流裝置就像打了圓孔的一層板，漿液往下走的時(shí)候，煙氣往上走，漿液就平鋪在這層板上，增加了交換面積。“原來石灰石漿液都是直接噴淋的，雙相整流裝置相當(dāng)于增加了一層噴淋的效果，提高了脫硫效率。傳統(tǒng)增容改造，應(yīng)該增加漿液循環(huán)泵，但我們?cè)瓉頋{液循環(huán)泵是4臺(tái)，現(xiàn)在改造完了之后仍是4臺(tái)，節(jié)省了投資。”胡震告訴記者。
因?yàn)殇顩茈姀S的技術(shù)創(chuàng)新，吸收塔并沒有變成“大塊頭”。并且，胡震告訴記者，采用塔外漿液箱方案可以減少主機(jī)停機(jī)時(shí)間，工程建設(shè)是采用在原有吸收塔旁邊增加塔外漿液箱的方案，在停機(jī)前實(shí)施了塔外漿液箱，縮短吸收塔停機(jī)改造時(shí)間，充分保障改造工期。
為塔外漿池充分參與漿液循環(huán)，改造中，塔外漿箱和原有漿池采用聯(lián)絡(luò)管道連接，將一臺(tái)循環(huán)泵入口接至塔外漿液箱，通過漿液循環(huán)泵，將原有漿池和塔外漿液箱漿液充分混合，漿液循環(huán)泵出力從原來是9400m3/h，擴(kuò)容到13800m3/h，從而保障了整個(gè)吸收系統(tǒng)漿液停留時(shí)間。
“我們還在噴淋層之間增設(shè)了增效環(huán)，就是貼近吸收塔壁的壁環(huán)。為了不破壞塔壁的防腐層，所以原先噴嘴設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)塔壁邊緣留有縫隙，煙氣可以貼壁穿過，沒有充分交換。加了兩層壁環(huán)之后，煙氣就無從逃逸了，從而將脫硫裝置的整體效率提高到不低于98%的水平。”胡震介紹說。
為保證吸收塔出口SO2和煙塵含量達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，潔凈排放工程將計(jì)算機(jī)數(shù)模分析貫穿整個(gè)設(shè)計(jì)工作，對(duì)吸收塔進(jìn)口到出口所有氣相和液相進(jìn)行計(jì)算機(jī)模擬。根據(jù)模擬結(jié)果，優(yōu)化了雙相整流的布置方式和位置、除霧器布置方式、吸收塔塔頂設(shè)計(jì)方式，為保證濕式電除塵器入口的流場(chǎng)，還在吸收塔出口加裝導(dǎo)流板。
作為基建時(shí)同步安裝脫硝裝置的漕涇電廠，一直對(duì)氮氧化物減排非常重視。同步安裝的煙氣脫硝裝置采用液氨催化還原法進(jìn)行氮氧化物脫除。在潔凈排放工程中，漕涇電廠通過低氮燃燒優(yōu)化和SCR加裝備用層提效，將脫硝效率進(jìn)一步提高，達(dá)到了85%以上。
據(jù)介紹，低氮燃燒可以把脫硝之前的氮氧化物降到最低，再經(jīng)過設(shè)計(jì)效率不低于85%的第三層催化劑，出口氮氧化物排放濃度降至30毫克/立方米。除硬件改造外，漕涇電廠在脫硝改造中還注重軟件的升級(jí)改造，通過優(yōu)化調(diào)整曲線的大量實(shí)驗(yàn)，設(shè)定符合工況的參數(shù)，更好地做到低氮燃燒。
優(yōu)化設(shè)計(jì)布局
在原有機(jī)組旁邊加裝的鋼結(jié)構(gòu)支架整齊而有力地托起設(shè)備。新老設(shè)備縱橫交錯(cuò)，渾然一體。記者不禁感嘆：舊房子重裝比新房子裝修更難，在原有的電廠結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上改造，漕涇電廠是如何實(shí)現(xiàn)的呢?
“由于沒有預(yù)留場(chǎng)地，潔凈排放改造工程只能在現(xiàn)有生產(chǎn)區(qū)域進(jìn)行設(shè)計(jì)施工，土建基礎(chǔ)設(shè)計(jì)和煙道走向都受到很大制約，增加了建設(shè)難度。為此，在工程設(shè)計(jì)方面，我們投入了大量的精力進(jìn)行溝通調(diào)整，通過科學(xué)的調(diào)整和設(shè)計(jì)，保證了有限的場(chǎng)地上擴(kuò)容和改造的合理布置。”漕涇電廠設(shè)備部副主任車凌云告訴記者。
據(jù)介紹，濕式除塵器的布置方案對(duì)于本項(xiàng)目的實(shí)施意義重大。在總平面布置上，經(jīng)過多方面的比較和優(yōu)選，最終確定了將濕式除塵器布置在機(jī)組擴(kuò)建端的方案。該方案雖然煙道長(zhǎng)一些，但煙道流場(chǎng)順暢，施工難度相對(duì)較小。
記者在現(xiàn)場(chǎng)看到，吸收塔出口煙道布置于原進(jìn)口煙道的上方。“通過計(jì)算，原結(jié)構(gòu)已不能滿足現(xiàn)有的要求，需采取加固措施。于是，我們針對(duì)不同的梁、柱采用不同的加固方式，如采用外包混凝土以擴(kuò)大截面，粘帖碳纖維加固等，加高柱和新柱采用型鋼混凝土等方式來滿足設(shè)計(jì)所需。”車凌云說。
新結(jié)構(gòu)支架與原結(jié)構(gòu)位于同一區(qū)域，距離很近，有些基礎(chǔ)交叉布置其中。原工程地基處理采用PHC樁方案，因此改造工程也需采用地基處理。PHC樁打樁設(shè)備尺寸較大，對(duì)施工場(chǎng)地的要求高，打樁對(duì)周圍結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)的影響也很大，所以原PHC樁方案已不適用于改造工程。經(jīng)過研究，決定采用鉆孔灌注樁再加后注漿技術(shù)，既滿足地基承載力的要求又減少了基礎(chǔ)的沉降。
原脫硫場(chǎng)地狹小，管溝、電纜溝、排水坑，直埋管等地面設(shè)施多，再加上原有結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)承臺(tái)等，要在這些空檔內(nèi)布置新的基礎(chǔ)承臺(tái)，就像“螺螄殼里做道場(chǎng)”，難度很大。于是，經(jīng)過對(duì)比原設(shè)計(jì)圖及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際管線布置的反饋意見，新基礎(chǔ)承臺(tái)布置躲開了原有的設(shè)施和基礎(chǔ)，許多基礎(chǔ)改變了通常的形狀，設(shè)計(jì)了異形基礎(chǔ)以滿足要求。
車凌云還告訴記者，由于改造工程是在現(xiàn)有生產(chǎn)區(qū)域進(jìn)行，如不采取有力措施，可能會(huì)影響正常的發(fā)電安全。為此項(xiàng)目指揮部始終把保證機(jī)組安全生產(chǎn)作為最重要的施工前提，凡是涉及可能影響機(jī)組安全生產(chǎn)的施工項(xiàng)目，均需由施工方制定專項(xiàng)施工方案，由業(yè)主單位批準(zhǔn)后方可開展。凡是涉及在生產(chǎn)區(qū)域內(nèi)的施工，不論項(xiàng)目大小，均需開具工作票，現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)護(hù)必須到位，確保不出現(xiàn)因基建施工影響機(jī)組正常生產(chǎn)的事件發(fā)生。
從6月15日正式開工到11月20日完工，經(jīng)過150多天的緊張施工，漕涇電廠以智慧和社會(huì)責(zé)任感，完成了上海市首個(gè)潔凈排放示范工程，粉塵、硫化物、氮氧化物等主要污染物排放達(dá)到并優(yōu)于燃機(jī)排放標(biāo)準(zhǔn)，為燃煤機(jī)組的未來做了一次大膽而又成功的嘗試。
