生态环境保护示范工程 | 都市环保新能源开发大丰有限公司生物质发电二期项目

导  言

生态环境保护实用技术和示范工程是我会面向所有环保企事业单位的免费年度技术推广服务，从1991年至今，我们已累计推广先进技术和工程4200多项。为便于相关方使用《2022年生态环境保护实用技术和示范工程名录》（详见关于发布《2022年生态环境保护实用技术和示范工程名录》的公告），我会编制了入选技术和工程的简介，陆续在我会官微和官网公布。简介内容均由入选项目的申报单位提供。

2022-S-55

工程名称

都市环保新能源开发大丰有限公司生物质发电二期项目

推荐单位

湖北省环境保护产业协会

申报单位

中冶南方都市环保工程技术股份有限公司

业主单位

都市环保新能源开发大丰有限公司

建设和运行模式

EPC

投运时间

2019年12月31日

工程规模

新建1台85 t/h高温高压秸秆锅炉+1台15MW抽凝式汽轮发电机组，以及相关配套附属生产设施。

工艺流程

本项目作为草庙镇川东工业集中区的规划热源点，在热负荷稳定后对整个工业集中区实现集中供热，本二期扩建工程机组考虑具有供热能力，因此本二期建设规模拟定为：新建1台85t/h高温高压秸秆锅炉+1台15MW抽凝式汽轮发电机组，以及相关配套附属生产设施。

热机部分设计范围包括：主厂房内热机专业的工艺流程选择和确定（包括炉前给料系统、燃烧烟风系统、热力系统、循环冷却水系统、工业水系统、汽轮机润滑油系统等）、设备选型和布置、主要管道设计以及有关检修、起重等附属设施的工艺设计等。

本期工程为高温高压循环流化床锅炉，炉膛温度为750℃。基于炉内喷钙和SNCR脱硝对炉温的要求（大于850℃）及一期SO₂和NO_x的排放值，本工程脱硫采用干法脱硫工艺，脱硝采用低温SCR脱硝工艺，除尘采用旋风预除尘和布袋除尘，能满足超低排放要求。

运行效果

大丰二期生物质发电项目自投产以来，已运行两年，各项生产指标运行正常，能到设计的要求，机组整体运行状况良好，烟气排放能达到超低排放的设计要求，运行料耗低，发电效率高，机组运行经济性好，全厂效益高。

二次污染控制

本项目无二次污染。本项目是生物质焚烧发电项目，属于新能源利用，烟气排放采用超低排放技术，工艺废水通过厂内预处理达标后排入川东港河，生活污水通过小型污水处理装置处理后用于厂区绿化、景观等。

达到的标准或性能要求

1. 烟气排放满足超低排放标准，即烟尘、二氧化硫、氮氧化物的排放限值为10，35，50mg/m³。

2. 主要经济指标如下：

1)锅炉热效率：≥89.6%；

2)汽轮机保证热耗：10194kJ/kWh（THA工况）

3)年发电量1.125×108 kW·h/a；

4)年供电量1.0015×108 kW·h/a

5)综合厂用电率10.98%；

6)年燃料消耗(入炉)量13.34x104 t

7)发电标准煤耗398 g/kW·h；

8)供电标准煤耗447 g/kW·h

9)全厂热效率（供电）30.87%

运行情况

大丰二期生物质发电项目自投产以来，已运行两年，各项生产指标运行正常，烟气排放能达到超低排放的设计要求，运行料耗低，发电效率高，机组整体运行经济性好，全厂效益高。

示范点

目前生物质锅炉烟气的排放标准按《火电厂发起污染物排放标准》(GB 13223-2011)执行，烟尘、二氧化硫、氮氧化物的排放限值为30、100、100mg/m³（新建电厂），重点地区按20、50、100mg/m³执行。近期重点区域环保标准进一步提高，北京、河北、浙江等地区已提出生物质CFB锅炉超低排放的要求，即烟尘、二氧化硫、氮氧化物的排放限值为10，35，50mg/m³。

我国生物质锅炉最大的特点是燃料特性、运行负荷变化较大，炉内工况、烟气成分复杂。秸秆CFB锅炉烟气温度低，炉床温度约700℃，含水量高，碱金属和飞灰含量高。秸秆CFB锅炉由于低温燃烧的特点，无法采用传统燃煤CFB锅炉的SNCR脱硝和炉内干法脱硫。以上各种因素会增加秸秆CFB锅炉超低排放成本及诸多技术阻碍。

为此，本项目特别开发了一套适合于生物质焚烧发电项目的超低排放烟气处理工艺和对相关系统进行优化调整：

（1）烟气净化工艺组合优化

为实现秸秆CFB锅炉超低排放，项目设计团队调研了现有的超低排放烟气净化工艺，并进行了经济性比较，发现现有烟气净化工艺组合存在很多不足，如占地面积大，建设和运营成本高，产生的废水废气对环境有危害，或温度区间不适合生物质锅炉。

项目针对秸秆CFB锅炉特点对烟气净化工艺进行开发。秸秆CFB锅炉烟气温度低，炉床温度约700℃，不适合采用炉内脱硫以及SNCR脱硝，考虑到湿法产生废水废气且运行成本高，干法中钙法效率不高，因此采用干法脱硫工艺。烟气含水量高，碱金属和飞灰含量高，为避免催化剂中毒，必须采用旋风+布袋+低温SCR工艺。因此，“旋风+布袋除尘+干法脱硫+低温SCR”的组合为最优烟气净化工艺，脱硝系统运行稳定，避免了湿法净化中产生的废水和废气带来的环境污染。

（2）锅炉本体结构拆分

秸秆CFB锅炉常规设计中，通常在锅炉后增加烟气净化工艺，锅炉出口低温烟气经过除尘脱硫后需对烟气进行加热进入SCR系统，SCR出口烟气排入烟囱造成能量浪费，传统设计常常增加能耗和成本。

项目在不影响全厂热效率的基础上，不额外增加能耗，将锅炉本体结构拆分，在二次风空预器和一次风空预器之间布置烟气净化工艺组合，实现能量的最大利用，并且优化工艺布置，节约占地。

（3）研究烟气除尘及脱硫脱硝温度

常规的烟气净化工艺设计中，进入除尘器的温度通常在150℃左右，低温脱硝温度通常在180-240℃左右，需要对除尘器出口烟气进行加热。为节约能耗，项目开发的烟气净化工艺中将进入除尘器的温度提高至低温催化温度，同时考虑烟气净化工艺前后的锅炉设备的工艺需求，确定进入除尘器的烟气温度。

（4）锅炉本体内增加调温设备

生物质锅炉运行负荷变化大，容易对烟气净化系统造成影响。同时为了满足上述的温度要求，项目对锅炉设备进行了更改，在锅炉本体内增加了两级调温装置，具体表现为在二次风空预器之后增加一级节能器，将烟气温度调低至240℃左右进入除尘器；在一次风空预器后增加二级节能器，有效利用烟气中余热后排入大气，保证排烟温度≤130℃。

（5）采用计算流体软件优化SCR反应器

使用ANSYS软件对反应器进行建模，提出不同的内部烟气整流导流方案，通过流场模拟专业软件FLUENT选取数学模型进行模拟处理，通过比较催化剂入口烟气速度偏差、流场不均匀度等选择最优的反应器内部布置。

欢迎生态环保企事业单位积极参与生态环境保护实用技术和示范工程推广工作，相关要求详见我会官网“实用技术示范工程”栏目。如您对历年入选《生态环境保护实用技术和示范工程名录》《环境技术进步奖》、生态环境部《国家先进污染防治技术目录》等更多先进技术成果感兴趣，可在我会官网首页查询中心“先进技术案例”栏目查询。

实用技术指在一定时期内，同国家生态环境保护需求和经济发展水平相适应的先进适用生态环境保护技术，包括污染防治、碳减排、生态环境修复、资源综合利用、环境监测及智慧化环境监控管理等领域的技术、装备和材料。

示范工程指采用先进生态环境保护技术、装备、材料或创新服务模式，具有示范推广意义的工程，包括污染防治工程、生态修复工程、资源综合利用工程、碳减排及生态环境综合治理工程。