燃气分布式能源站环保管理要点和关键环节探析论文_李彩东,王能,史传华

燃气分布式能源站环保管理要点和关键环节探析论文_李彩东,王能,史传华

华电分布式能源工程技术有限公司 北京 100160

摘要:现阶段,我国环境污染严重,能源急剧短缺,对我国经济发展和人文发展造成严重的阻碍与制约。燃气分布式能源采用就地式供应的方式,合理分配资源。与传统的能源供应方式相比,燃气分布式能源更加节能环保,是改善环境问题的重要措施。

关键词:燃气分布式;能源环保;管理要点;分析

1.燃气分布式能源特点

随着国民经济快速发展,我国能源需求量大幅增加,从1993年起,我国已成为能源进口国且供需缺口日益增长。2010年我国能源缺口将达到8%,2040年将达到24%左右,节能降耗刻不容缓。近年来,国家大力发展节能降耗技术。其中,燃气分布式能源站以污染小、效率高等特点,满足了规划发展建设资源节约型、环境友好型的要求,因此,建设分布式能源站对落实国家节能政策,建设节约型社会,实施可持续发展战略有重大意义。

燃气分布式能源是指利用天然气为燃料,通过冷热电三联供等方式实现能源的梯级利用,综合能源利用效率在70%以上,并在负荷中心就近实现能源供应的现代能源供应方式,是天然气高效利用的重要方式。与传统集中式供能方式相比,天然气分布式能源具有能效高、清洁环保、安全性好、削峰填谷、经济效益好等优点。

2.环保效益分析

分布式能源站使用清洁的天然气作为燃料,燃烧后几乎不产生SO2和颗粒物;运行过程中燃气轮机采用低NOx燃烧方式,亦可以有效减少NOx的产生量。例如河南某2X30MW分布式能源站项目投产后每年将节约标煤5.98万吨,减少CO2排放16.1万吨,即减少了环境污染,又有效缓解区域日益增长的用电需求,大大减少了环保成本。

3.燃气分布式能源项目开发建设阶段的环保管理

环保管理工作贯穿从开发、建设直至运营的整个项目的全过程,其中项目开发阶段处于项目前期,环保管理尤为重要,若该阶段各项环保措施考虑周全、环保治理方案选择得当,必将极大地减少后续被动治理的工作量,节约投资成本,主要关注如下几点:

一是项目的选址宜充分考虑周边各环境要素,如环境敏感点距离拟选厂址的距离、周边市政配套的污废水处理设施条件、规划部门对于拟选厂址是否有去工厂化设计要求等均要在选址阶段充分考虑,优先选择远离居民区、市政配套设施齐全、对厂内设施及主要建筑物设计无特殊要求的厂址。

二是项目初期可研阶段要充分考虑环保评估报告提出的污染防治措施建议,逐条落实环评批复意见,充分考虑周边居民区等环境敏感点要素。

三是项目总平布置阶段宜充分考虑厂界噪声对周边居民区所产生的影响,将噪声源强值较高的设备往厂区中部集中,充分利用建筑物的阻隔作用来降低厂界噪声。

四是项目初步设计阶段应聘请专业噪声治理设计机构对厂界声环境状况进行数值模拟计算,了解项目投运后声环境状况,提出设备选型、总平布置及噪声治理的初步建议。

五是燃气分布式运营单位应设立环保管理机构,配置一定数量的专职环保管理人员,确保环保监督管理体系有效运转,数据齐全。对于燃机低氮燃烧装置,投产后应委托专业机构进行燃烧调整试验,确保不同负荷工况下主要污染物(主要指NOx、CO)排放水平满足设计标准。此外,选用湿式低氮燃烧器的还应检测不同负荷工况下燃机注水量是否符合设计标准。对于采用烟气脱硝装置的燃机,应做好NH3逃逸的监测和控制,在满足脱硝效率前提下,NH3逃逸不应超过2.5mg/Nm3。

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4.关键环节探析

4.1烟气连续排放监测系统(CEMS)检测数值准确性

由于燃气分布式能源站排放烟气中污染物浓度低,目前很多项目配置的CEMS系统在检测低浓度烟气污染物组分时存在测量偏差大、标定时零点漂移等问题,目前国内采用的烟气检测技术方法主要有直接分析法、完全抽取法、稀释法3类,其中直接分析法对于低浓度气体的监测存在标定误差大的问题,完全抽取法对高湿度烟气存在,过滤及除水系统故障率高的情况。稀释法在燃气分布式能源站烟气CEMS检测中适应性较好,维护量少,设备使用寿命长,其中采用外稀释法的CEMS监测装置使用效果更好。外稀释法是先把烟气抽取到烟道外进行稀释,在样气抽取过程中需要高温伴热。CEMS应用的主要问题之一是要过滤和调节处理大量高温、高尘、高湿度的烟气,采用稀释系统就可在很大程度上避免此类问题。样气以低流量进入稀释采样探头,这意味着只有少许的湿气要除去,且只有少量的颗粒物要过滤,探头过滤器的使用时间将大大延长。经稀释后的烟气不会产生冷凝而无需保温,采样管线能长距离输送气体,实现远距离监测。抽气稀释监测系统在国外发达国家应用较为广泛,目前国内某燃气分布式项目上采用稀释法CEMS分析系统,使用效果远远好于直接分析法。稀释法混合比例通常为洁净的空气与烟气比为50∶1~300∶1,因此如何确保稀释比例的精确,就成为稀释采样法的一个关键技术,否则将使得烟气测量变得不准确。应确保稀释后烟气的最高浓度在分析仪的测量范围之内,决定稀释比例的另一个因素是CEMS安装地点的极端最低温度,要使稀释后样气的露点温度低于环境最低温度,以保证稀释后的样气从采样点到分析仪的传输过程中不发生凝结。所需的最小稀释比例可由烟气中的水汽体积含量与最低温度时的饱和水汽体积含量之比来确定。

4.2燃气分布式能源站脱硝问题

由于国家对污染物排放总量的限制越来越严格,目前很多新建燃气分布式能源站虽然满足排放浓度限值要求,但是地方环保部门对排放总量逐年压减,因此需同步建设脱硝设施或预留脱硝空间来满足后续更严格的环保要求。在项目设计阶段宜在余热锅炉内部预留脱硝装置空间,以便减少后续增加脱硝装置的工程量,节约投资成本。在脱硝工艺选择方面,在符合当地安全环保要求的前提下,可优先选择系统工艺简单、运行成本低廉的氨水作为SCR脱硝还原剂。对于已投运项目后续增建的脱硝设施,宜充分论证,特别是要结合SCR脱硝效率和燃机排放水平合理确定脱硝技术路线和改造方案,同时充分论证增建脱硝装置造成燃机出口背压升高是否对燃机安全运行产生影响。

目前国内主要有余热锅炉入口增加高温催化剂和余热锅炉中部增加中温催化剂两种工艺路线,主要适用范围如下:

一是对于要求SCR脱硝效率在80%以下、催化剂使用数量少的,在现场空间满足改造要求的前提下,选择在余热锅炉入口加装高温催化剂可减少余热锅炉的改造工程量,节约建设投资成本,但该方案目前在国内应用较少。

二是对于SCR脱硝效率要求在85%以上,催化剂使用量较大的,可选择对余热锅炉实施改造,在余热锅炉中部安装中温催化剂。该方案余热锅炉改造投资较大,后续催化剂更换成本较高温催化剂低,技术较成熟。

结语

本文着重对燃气分布式能源站环保管理要点进行了系统介绍,对关键环节进行了深入探讨,提出了建议,希望能够为从事燃气分布式能源项目开发和环保管理人员提供借鉴,更好地促进燃气分布式能源项目环保监督管理水平的提升。

参考文献:

[1]刘凡.燃气冷热电分布式能源系统余热利用研究[J].科技风,2019(01):236-237.

[2]王学勤,朱文堃,徐静静,江婷,胡永锋.楼宇型燃气分布式能源系统SCR脱硝应用研究[J].发电技术,2018,39(06):580-584.

[3]高传峰,朱佳斌,寿恩广.燃气分布式能源主要经济评价指标及计算方法分析[J].科技与创新,2018(18):126-127.

论文作者:李彩东,王能,史传华

论文发表刊物:《基层建设》2019年第9期

论文发表时间:2019/6/20

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