中国二十二冶集团固安垃圾焚烧发电厂项目的“节与减”

中国二十二冶集团的固安垃圾焚烧发电厂项目有个神奇的“胃”,吃进垃圾、吐出“宝贝”,生活垃圾经过发酵后,“干垃圾”被送入焚烧炉燃烧,产生热能转化为电能,输送至千家万户。

项目占地12亩,建成后预计日处理生活垃圾1200吨,年发电量1.74亿度,对积极推进当地生活垃圾减量化、无害化和资源化处置,节约土地资源,实现经济社会循环发展和绿色发展起到积极推动作用。提起这个“庞大工程”,项目经理苏双常激动不已,“这是我第一次担任大型新能源项目的项目经理!”他有些许兴奋,更有些忐忑。一切都是在摸索中前进,在项目建设中,面临“两个考题”。

在垃圾焚烧过程中,会产生氮氧化物等有害气体,面对巨大的“垃圾”日消纳量,做好氮氧化物脱除技术迫在眉睫,这就要求研究一套更加优良的烟气净化系统。

目前主要有SNCR(Selective Non-Catalytic Reduction)和SCR(Selective Catalytic Reduction)脱硝工艺。选择哪种脱硝工艺能够满足巨大的垃圾处理量呢?如何能在绿色环保的前提下实现整个垃圾焚烧系统高效运转呢?项目部为此多次召开专题会,进行了很多次“头脑风暴”。项目经理苏双常决定先进行SNCR工艺和SCR工艺实验,通过实验数据决定采取哪种工艺和流程。经实验,两种方法各有利弊, SNCR工艺成本较低,但效率受温度影响,脱硝效率低,一般在40-60%;而SCR工艺没有副产物,不形成二次污染,装置结构简单,并且脱除效率高达90%以上,运行可靠,便于维护,但也有催化剂价格昂贵和运行费用高的缺点。

那么两种方法结合是不是会有更好的效果呢?这个想法的提出并不是凭空想象,项目技术人员不仅通过搜集资料对比,也前往其他垃圾焚烧发电厂进行实地考察。为了更加客观地说明问题,大家利用一个月的时间,在项目烟气净化区开辟一处试点区域,在项目总工程师王庆涛的指导下顺利完成了SNCR-SCR混合工艺实验。通过实验数据对比,结合现场实际情况,再加上对施工图集汇总,证实了SNCR-SCR混合工艺的优势和可行性。SNCR+SCR混合脱硝工艺可以设立分步实施混合SNCR-SCR工艺两个脱硝区域。在排放标准较低的情况下,可以先只采用单一的SNCR工艺,随着环保标准的提高,再加装催化反应器。而混SNCR-SCR工艺的紧缩型SCR反应器,占地面积和工程量均较小,通过利用其前部SNCR逃逸氨作为脱硝还原剂,可以方便地过渡到混合SNCR-SCR工艺,将脱硝效率提高到新标准的水平。这种SNCR-SCR混合脱硝工艺不是SNCR和SCR工艺简单的组合,而是结合了SCR高效、SNCR 投资省的特点而发展的新型工艺。混合SNCR-SCR工艺脱硝率可达80-85%以上,并且降低了对催化剂的依赖,催化剂用量大大减少。另外也简化了还原剂喷射系统,达到了高效脱硝的目的。

中国二十二冶固安垃圾焚烧发电厂项目2号余热锅炉组装

固安县生活垃圾焚烧发电厂项目部全体成员在技术部门的牵头下,技术研发工作也在有条不紊地进行着。最终,一套采用SNCR+SCR脱硝系统的净烟方案得以成型并执行,保证了下一步大面积正式投产施工的顺利进行,同时也落实了“环保、节能、降耗、增效”的八字方针。为固安垃圾焚烧发电厂成为“绿水青山就是金山银山的”实践者奠定了坚实基础。

SNCR+SCR脱硝系统的净烟方案成型了,所有基础框架都敲定了,最后阶段终于来临,但项目经理苏双常发现这个过程中还有一个缺点——热能没有充分利用。实际上,固安垃圾焚烧发电厂项目所用的高热效余热锅炉各项数值均高于业界平均水平,其中,额定蒸发量为66吨/小时;锅炉负荷范围60%～110%;额定蒸汽压力6.4MPa;额定蒸汽温度440度;给水温度130度,并且排烟温度和余热锅炉热效率这两项重要指标更是在业界水平中处于顶尖,其中排烟维度(锅炉出口温度)193度;余热锅炉热效率83%。

之所以强调排烟温度和余热锅炉热效率,是因为根据排烟温度的高低来判断余热锅炉热效率。余热回收锅炉热效率的影响因素有很多,其中决定性因素是余热锅炉设备本身的设计、技术和用料的影响,关键性影响因素就是入口烟气的温度,入口烟气温度越高,余热锅炉热效率越高;入口温度越低,余热回收锅炉热效率越低。其次就是余热回收锅炉的排烟温度,这个指标可以明显判断余热锅炉的热效率,如果排烟温度太高,直接说明该余热锅炉热效率低,排烟温度低,也可以直接说明该余热锅炉热量利用率高,这是最简单的判断方法。

为了减少能源浪费和能量损失,项目技术人员提出了设想:可以采用高热效率余热锅炉进行余热发电,把热量转化成更多更高效的电能。这样就找到了一个新的“变废为宝”的方法,把浪费的热能转变为电能,在节约能源的同时更加环保。但又出现了另一个问题,高效余热锅炉属于大型精密仪器,它的保存也是施工中的重点难点。对此,项目管理人员分成7个小组,每周在夜间对存放高效余热锅炉的余热发电厂房进行巡视,同时组织施工队伍在余热发电厂房每层都设置了灯带,保证厂房内夜间施工不会对高效余热锅炉造成破坏,并在所有窗口处用彩条布进行覆盖和遮蔽,减少外界天气条件对余热锅炉运行的影响和损耗。高热余热锅炉的使用和运行确保了垃圾焚烧发电的环保效益,通过把有毒有害、数量众多与难以自然分解的生活垃圾,转化为无毒无害、数量可观的清洁能源,同时满足了人们的基本生活要求,也保护了自然环境。

固安垃圾焚烧发电厂项目在施工中严格以行业规范标准为指导,做到科技、环保、绿色、安全。项目的成立与施工的过程中可预见性的和正在面对的困难有很多,但项目部在解决问题的过程中齐心协力,在全体施工人员的努力与奋斗中,尤其是技术人员的“独具匠心”,用创新思维攻克了一个个技术难关。无论是“吐故纳新”还是“变废为宝”,无一不彰显了项目人员独特的工匠之心。