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环保技术案例:清洁煤技术
2015-02-09 15:30:36 来源: 作者: 【 】 浏览:601次 评论:0分享到

由于美国威斯康星州政府的环保法规非常严格,因此在该州新建设一座燃煤电厂并非易事。燃煤电厂高耸的烟囱以及由此产生的酸雨,与威斯康星州原有的由森林、湖泊以及狩猎场组成的户外运动场的形象格格不入,所有,一直以来威斯康星州总是作为电力净输入州也就不足为奇了。

然而现在We Energies公司正在准备建立新的Elm Road发电站、并且将其作为密尔沃基南部地区现有的Oak Creek发电联合集团的一部分,因此上述状况将随之改变。在此值得一提的是,Elm Road发电站项目并非一个常规的工业项目。该发电站将使用一种史无前例的综合技术来提高发电效率及减少污染排放,从而真正将清洁煤技术投入到生产实践中,并且由此成为环保技术的展览馆。两套单元机组、总共1,230 MW的发电功率,使用了当今美国最为全面、先进的污染控制技术,同时结合了超临界锅炉技术。在此之前,上述技术中没有一项已被大家认为是成熟的,然而今天这些技术都已经被应用到实践当中,并且保证了非常高的主要污染物的去除水平。第一套单元机组的建设进度安排在2009年完工,第二套单元机组将推后一年完工。

超临界锅炉技术

Elm Road发电站将以超临界锅炉技术为设计基础,加入日益增长的大量的美国发电厂的行列。与大多数亚临界锅炉运行在2,400 psi的压力参数下不同,这些超临界锅炉将运行在3,500 psi的压力参数下.当然,如果要求锅炉产生压力更高的蒸汽,就需要配备耐压等级更高的设备。不过,作为设备投资增长的回报,超临界锅炉可以获得更高的热效率。Emerson Process Management公司的电力&水行业整体解决方案分部电力市场经理Joyce Dasch先生说,“亚临界锅炉的运行效率,根据锅炉年限及设计水平的不同,大概操作在30-38%左右,而超临界锅炉的运行效率将增长到42-48%左右。”仅此一项就可以超出补偿设备及维修的额外成本,同时还可以减少每生产一单位KWh电能的燃料消耗量,从而减少各项污染排量。超临界锅炉的使用历史已经超过十年左右了,但是绝大多数的装机容量都集中在欧洲及亚洲,按比例来说,只有很少的超临界锅炉用于美洲。然而,随着大量的迅速增长的燃气及燃煤锅炉在美洲的安装,这一状况正在改变。与亚临界锅炉相比,超临界锅炉除了热效率高以外,还可以更快地改变输出负荷,同时比那些组合循环设备具备更宽的输出调节范围,因此,也就允许公用装置能更容易地通过调节输出来匹配锅炉的需求。

空气污染控制

对燃煤电厂而言,共有五种主要的空气污染物需要控制在政府环保法规的限度内。Elm Road发电站用一种性能异常优良的、综合型环保设备,使得每项环保指标都达标:

SOx -在排入大气产生酸雨之前,于湿燃气直接脱硫洗涤塔内,已经用石灰石浆料与含硫混合物进行中和反应,以将其去除。

NOx-通过选择性的、与注入氨水的催化还原反应(SCR),催化床可将有害混合物分解成氮气及水蒸汽,从而使得NOx被中和。

灰份及其它颗粒-通过织物过滤器(袋滤捕尘室)及湿法静电吸尘器来去除。通常情况下,只有其中一种方法被选用,然而在Elm Road发电站,采取的却是双管齐下的除尘措施。

汞-在洗涤塔中进行初步去除,可以降低90%以上的含量。

CO2-用通常方法是无法去除的,然而,由于超临界锅炉减少了总的燃料消耗量,因此也减轻了危害。

We Energies公司的公关部经理Barry McNulty先生说,“我们这座正在施工的电厂真正独一无二的地方在于:它是迄今为止、美国第一座在一套锅炉里同时应用了SCR催化还原反应、袋滤捕尘室,FGD湿燃气直接脱硫,以及ESP湿法静电吸尘等众多环保技术的电厂。从一座新建工厂的角度来看,真正独一无二的特点在ESP湿法静电吸尘。”
运行控制

We Energies公司在与EPC(工程设计、采购、施工)总承包商-Bechtel公司合作时,将Elm Road发电站项目当作一个没有任何现有遗留设备的全新工厂来对待,就相当于在一张白纸上为该项目的控制系统绘制最美的蓝图。Emerson Process Management公司的 PlantWeb数字化工厂架构 ,再加上Ovation专家控制系统,有理由让大家期待能够将工厂操作在一个比较平稳的水平之上。在装备了超临界锅炉以后,对运行操作而言,就变得复杂得多,而且必须依靠能够从多个测量点获得实时的温度信号。Dasch先生说,“超临界锅炉的参数变化非常快,你必须密切地监视现场温度、压力以及流量,必须清楚地知道设备的实时状况。当所有以上措施再与智能化的报警及控制系统结合以后,用户就可以将超临界锅炉的优势发挥的淋漓尽致了。”

当我们运行一套像Elm Road项目那样复杂的控制污染的环保系统时,真正的挑战在于如何通过最大限度的发挥控制系统的作用,来将操作及维修预算维持在最小范围。Emerson公司的性能提升优化专家Tom Snowdon先生说,“PlantWeb系统能够获得最佳的投入产出效果,并且能够非常方便的将所有控制污染设备的操作台,由遍布全厂集中到一个房间之中。

展望未来

Elm Road发电项目一旦投产运行,就将成为带基本电力负荷的电厂,而不是调峰电厂。这就意味着该厂每年至少运行7,400小时以上,或保证85%或更高的可用率。换言之,该厂一年只允许两次有计划的停车检修,以及一次由非预期设备故障引发的抢修。而且这一状况还要在投产之后的40-45年内持续下去。

Emerson Process Management公司的电力&水行业整体解决方案分部的总经理Bob Yeager说,“我们的先进控制技术有助于管理好超临界发电机组的发电过程,而这一过程对于Elm Road公司成为本区域能源的清洁、高效供应商是至关重要的。我们非常自豪能够参与这一项目,并为满足未来几年该地区日益增长的电力需求尽微薄之力。”

原标题:环保技术案例:清洁煤技术

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