CN108279135B - 一种燃煤机组超低排放改造验收方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种燃煤机组超低排放改造验收方法，本发明包括以下步骤：确定试验项目、根据待验收机组超低排放改造方案、选定测试位置、测点布置、确定测试内容和测试方法、提取历史数据关键信息、确定选择仪器、数据测试及判定、超低改造量化评级。本发明对燃煤电厂机组超低排放改造效果和环境效益实现了准确评估，根据本发明的评级标准，为建立环保设备信用档案和环保设备信用等级评价机制提供依据；基于评级结果，对于运行效果好、性能稳定的精品工程项目的供货厂家，在国家重大工程项目招标时可优先考虑提供参考。

Description

一种燃煤机组超低排放改造验收方法

技术领域

本发明涉及节能环保发电控制技术领域，尤其涉及一种燃煤机组超低排放改造验收方法。

背景技术

我国燃煤发电企业将全面实现超低排放改造，改造前、后烟囱出口处污染物排放变化巨大。超低排放改造前二氧化硫、氮氧化物和烟尘排放浓度普遍在100、100和30毫克/立方米以内，改造后二氧化硫、氮氧化物和烟尘排放浓度降低到35、50和10毫克/立方米以内。

实现超低排放改造后，排放监测和监测规范的制定是当前煤电领域的一个重大课题，原有的《固定污染源烟气排放连续检测技术规范(试行)》测试方法和测试流程均不太适合，存在以下几个方面问题：一是电厂的在线污染物排放浓度测量仪表很难满足测量超低排放的精度要求；二是超低改造后烟囱排放出口处除了低浓度外，还存在高湿度烟气条件下，烟尘、二氧化硫、PM2.5等测试方法尚需进一步完善，按照以前的测试方法和测试仪器显示部分测试数据偏差较大；三是CEMS测点位置变动较大，由于超低排放改造路线较为复杂，有以湿式电除尘为核心的、有以脱硫除尘一体化为核心的，造成排放出口CEMS测点有的在湿除出口，有的在脱硫塔出口，还有的烟囱内垂直烟道上；四是超低排放验收采样平面多样，如烟道有矩形、有圆形。

但是，当前环保测试部门进行超低排放验收时均参照以前超低排放前高浓度下测试方法，验收流程也较为模糊。因此，亟需建立新的超低排放验收方法，以使其符合连续检测超低排放的要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种燃煤机组超低排放改造验收方法，包括以下步骤：

步骤一：确定试验项目；

现场机组完成超低排放改造且平稳运行168小时后，选取测试位置，测试位置在排放管道上的至少3个不同的深度上选取，选定二氧化硫、氮氧化物和烟尘信号的测点数之和应不少于N/2+1个，其中N为总测点数；

测试内容应包括氧量、流量、二氧化硫、氮氧化物和烟尘浓度，氧量和流量按网格法依次对所有选定测点进行测试，二氧化硫和氮氧化物浓度根据氧量值大小，选择涵盖氧量高、中、低浓度，进行选择点测试；烟尘根据流量大小，选择涵盖流量高、中、低范围，进行选择点测试；

步骤二：提取历史数据关键信息；

从历史超低排放改造工程验收报告中获取选用仪器、执行标准、数据处理依据、测试结果、机组容量、改造方式、改造时间、改造周期、改造费用、改造前运行数据信息；从试验机组改造方案及机组168h运行CEMS 在线数据中获取测试位置、测量测点运行数据、机组改造方式、改造周期和改造费用信息；

步骤三：确定选择仪器；

根据步骤一和步骤二的信息，基于机组容量、改造方式和选定测点信息，自动统计数据，且与历史改造工程相比较，给出建议选用分析仪器；

同时结合改造后机组CEMS在线数据，根据数据范围大小给出建议选用分析仪器，最终测试人员综合两套建议确定现场情况进行选用；

选用标准：

当CEMS在线数据中烟尘小于5毫克/立方米，采用西克或者杜拉格低浓度烟尘采样仪，大于5毫克/立方米，采用天虹或者崂应大流量自动烟尘采样仪；

当湿度大于10％，在线二氧化硫低于10毫克/立方米，采用紫外或红外烟气分析仪，湿度小于10％，二氧化硫高于10毫克/立方米，采用电化学烟气分析仪；

当氮氧化物大于10毫克/立方米，采用电化学分析仪，小于10毫克/ 立方米，采用紫外或红外烟气分析仪；

步骤四：数据测试及判定；

根据步骤一中确定的所有测点和步骤三中选择的仪器，对机组运行工况在100％、75％、50％和40％四个负荷下的氮氧化物、二氧化硫、烟尘排放浓度烟气数据进行测试，并按标准氧6％对测试进行折算为标准数值V_标准，标准氧折算：V_标准SO2＝V_测试SO2×α/1.4，氮氧化物、烟尘排放的折算公式与二氧化硫相同，空气过剩系数：α＝21/(21-O₂)；其中O₂为烟气中氧的体积百分数；21为大气中含氧量；1.4为21/(21–6)计算得出，并依据机组四个实际运行工况下测点均值分别设立3:4:2:1权重加权，加权值和测点均值若同时满足标准氧折算后数值，分别小于50、35、10毫克/立方米作为超低改造烟气排放合格的标准，否则认定机组超低排放改造不合格，需要针对不合格项进行相应的改造升级，再启动测试验收工作，其中四个负荷下烟气数据二氧化硫、氮氧化物、烟尘排放浓度测点均值计算公式分别为：

二氧化硫四个负荷下烟气数据加权值计算公式为：

其中氮氧化物、烟尘计算加权值公式与二氧化硫相同；

超低排放改造是否合格判定计算公式为：

V_{100％均值SO2}＜35&&V_{75％均值SO2}＜35&&V_{50％均值SO2}＜35&&V_{40％均值SO2}＜35&&V_加权SO2＜35 &&V_{100％均值NOX}＜50&&V_{75％均值NOX}＜50&&V_{50％均值NOX}＜50&&V_{40％均值NOX}＜50&&V_加权NOX＜50 &&V_{100％均值YC}＜10&&V_{75％均值YC}＜10&&V_{50％均值YC}＜10&&V_{40％均值YC}＜10&&V_加权YC＜10 ，结果为1合格，结果为0不合格；

步骤五：超低改造量化评级；

从测试数据质量、改造效果和改造费用三个方面对超低排放改造工作进行量化评级，总量化分值为100分，其中数据质量按50分计算，改造效果、改造费用各按25分计算，量化级别范围分别为0≤V≤40分、40＜V≤ 55分、55＜V≤80分、80＜V≤100分，共四级，0≤V≤40分代表超低排放改造工程不合格需整改，40＜V≤55分代表改造工程合格但有待提升，55＜ V≤80分代表改造工程合格且效果较好，80＜V≤100分代表改造工程合格且有大幅度提升；

数据质量方面基于标准值对测点数据均值和加权值分别量化和归一处理，两者权重设定为1:1，测点数据均值中氮氧化物、二氧化硫、烟尘三个信号权重设定为4:3:3；

改造效果方面基于类似历史改造工程改造前后测点均值比值的平均值对当前机组改造前后测点排放浓度均值比值进行量化和归一处理，测点信号权重设定为4:3:3，选取测试数据周期设定30天，采集密度为5分钟；

改造费用方面基于历史改造工程改造费用平均值对当前机组改造费用进行量化和归一处理；

超低改造量化评级计算公式为：

式中

和

分别是四个负荷状态下二氧化硫、氮氧化物、烟尘测点均值量化计算，m为历史类似工程数，为历史工程二氧化硫改造前后测点均值，

为氮氧化物改造前后测点均值，

为烟尘改造前后测点均值，M为历史类似工程改造费用，money 为当前工程改造费用。

与现有的技术相比，本发明的有益效果是：

本发明提出了一种燃煤机组超低排放改造验收方法，与现有技术相比提出了集技术路线、性能测试和竣工验收一体的超低排放科学评价体系，对燃煤电厂机组超低排放改造效果和环境效益实现了准确评估，为进一步加强对投运设备的跟踪评价和稳定性评估，建立环保设备信用档案和环保设备信用等级评价机制，出台超低排放机组验收规范、装置稳定性评估指南等提供了依据，根据该方法评级结果对于运行效果好、性能稳定的精品工程项目的供货厂家，在国家重大工程项目招标时可优先考虑。

附图说明

图1为本发明一种燃煤机组超低排放改造验收方法的工作流程示意图；

图2为本发明一种燃煤机组超低排放改造验收方法的实施例中的2号机组超低排放后尾气处理工艺图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请参阅图1，图1为本发明一种燃煤机组超低排放改造验收方法的工作流程示意图。

所述一种燃煤机组超低排放改造验收方法，包括以下步骤：

步骤一：确定试验项目；

现场机组完成超低排放改造且平稳运行168小时后，选取测试位置，测试位置在排放管道上的至少3个不同的深度上选取，选定二氧化硫、氮氧化物和烟尘信号的测点数之和应不少于N/2+1个，其中N为总测点数；

测试内容应包括氧量、流量、二氧化硫、氮氧化物和烟尘浓度，氧量和流量按网格法依次对所有选定测点进行测试，二氧化硫和氮氧化物浓度根据氧量值大小，选择涵盖氧量高、中、低浓度，进行选择点测试；烟尘根据流量大小，选择涵盖流量高、中、低范围，进行选择点测试；

步骤二：提取历史数据关键信息；

从历史超低排放改造工程验收报告中获取选用仪器、执行标准、数据处理依据、测试结果、机组容量、改造方式、改造时间、改造周期、改造费用、改造前运行数据信息；从试验机组改造方案及机组168h运行CEMS 在线数据中获取测试位置、测量测点运行数据、机组改造方式、改造周期和改造费用信息；

步骤三：确定选择仪器；

根据步骤一和步骤二的信息，基于机组容量、改造方式和选定测点信息，自动统计数据，且与历史改造工程相比较，给出建议选用分析仪器；

同时结合改造后机组CEMS在线数据，根据数据范围大小给出建议选用分析仪器，最终测试人员综合两套建议确定现场情况进行选用；

选用标准：

当CEMS在线数据中烟尘小于5毫克/立方米，采用西克或者杜拉格低浓度烟尘采样仪，大于5毫克/立方米，采用天虹或者崂应大流量自动烟尘采样仪；

当湿度大于10％，在线二氧化硫低于10毫克/立方米，采用紫外或红外烟气分析仪，湿度小于10％，二氧化硫高于10毫克/立方米，采用电化学烟气分析仪；

当氮氧化物大于10毫克/立方米，采用电化学分析仪，小于10毫克/ 立方米，采用紫外或红外烟气分析仪；

步骤四：数据测试及判定；

根据步骤一中确定的所有测点和步骤三中选择的仪器，对机组运行工况在100％、75％、50％和40％四个负荷下的氮氧化物、二氧化硫、烟尘排放浓度烟气数据进行测试，并按标准氧6％对测试进行折算为标准数值V_标准，标准氧折算：V_标准SO2＝V_测试SO2×α/1.4，氮氧化物、烟尘排放的折算公式与二氧化硫相同，空气过剩系数：α＝21/(21-O₂)；其中O₂为烟气中氧的体积百分数；21为大气中含氧量；1.4为21/(21–6)计算得出，并依据机组四个实际运行工况下测点均值分别设立3:4:2:1权重加权，加权值和测点均值若同时满足标准氧折算后数值，分别小于50、35、10毫克/立方米作为超低改造烟气排放合格的标准，否则认定机组超低排放改造不合格，需要针对不合格项进行相应的改造升级，再启动测试验收工作，其中四个负荷下烟气数据二氧化硫、氮氧化物、烟尘排放浓度测点均值计算公式分别为：

二氧化硫四个负荷下烟气数据加权值计算公式为：

其中氮氧化物、烟尘计算加权值公式与二氧化硫相同；

超低排放改造是否合格判定计算公式为：

V_{100％均值SO2}＜35&&V_{75％均值SO2}＜35&&V₅0_％均值SO2＜35&&V_{40％均值SO2}＜35&&V_加权SO2＜35 &&V_{100％均值NOX}＜50&&V_{75％均值NOX}＜50&&V_{50％均值NOX}＜50&&V_{40％均值NOX}＜50&&V_加权NOX＜50 &&V_{100％均值YC}＜10&&V_{75％均值YC}＜10&&V_{50％均值YC}＜10&&V_{40％均值YC}＜10&&V_加权YC＜10 ，结果为1合格，结果为0不合格；

步骤五：超低改造量化评级；

从测试数据质量、改造效果和改造费用三个方面对超低排放改造工作进行量化评级，总量化分值为100分，其中数据质量按50分计算，改造效果、改造费用各按25分计算，量化级别范围分别为0≤V≤40分、40＜V≤55分、55＜V≤80分、80＜V≤100分，共四级，0≤V≤40分代表超低排放改造工程不合格需整改，40＜V≤55分代表改造工程合格但有待提升，55＜ V≤80分代表改造工程合格且效果较好，80＜V≤100分代表改造工程合格且有大幅度提升；

数据质量方面基于标准值对测点数据均值和加权值分别量化和归一处理，两者权重设定为1:1，测点数据均值中氮氧化物、二氧化硫、烟尘三个信号权重设定为4:3:3；

改造效果方面基于类似历史改造工程改造前后测点均值比值的平均值对当前机组改造前后测点排放浓度均值比值进行量化和归一处理，测点信号权重设定为4:3:3，选取测试数据周期设定30天，采集密度为5分钟；

改造费用方面基于历史改造工程改造费用平均值对当前机组改造费用进行量化和归一处理；

超低改造量化评级计算公式为：

式中

和

分别是四个负荷状态下二氧化硫、氮氧化物、烟尘测点均值量化计算，m为历史类似工程数，

为历史工程二氧化硫改造前后测点均值，

为氮氧化物改造前后测点均值，

为烟尘改造前后测点均值，M为历史类似工程改造费用，money 为当前工程改造费用。

实施例：

超低排放验收项目：2号机组为H燃煤电厂二期扩建工程2×660MW超超临界机组，于2014年4月，平稳运行168h后投入商业运营。2016年12 月完成超低排放改造工程，其改造路线为锅炉内低氮燃烧器优化，在脱硝装置增加一层催化剂及配套设施，脱硫塔增加喷淋层及配套设施，电除尘器加装导电滤槽，增加湿式静电除尘器。

其烟气处理工艺如图2所示，图2为2号机组超低排放后尾气处理工艺图。

经炉内低氮燃烧后，烟气进入SCR脱硝装置脱除氮氧化物，而后进入电除尘器脱除大部分烟尘，再进入湿法脱硫装置脱除二氧化硫和协同除尘，最后经湿式除尘器后进入烟囱。

针对H燃煤电厂进行以下试验：

根据超低排放改造后CEMS运行数据的二氧化硫、氮氧化物和烟尘 168h运行数据均值分别为22.4、30.5和1.37毫克/立方米，湿度均值为18.6％，结合历史改造工程相比较，给出烟尘浓度值采用杜拉格低浓度烟尘采样仪采样；氮氧化物、二氧化硫浓度值采用3040-A便携式紫外吸收烟气监测系统测试。

测孔在湿式电除尘出口烟道，为矩形烟道。烟道宽度为8.6米，等距离依次分布9个测孔。在100％负荷下测试依次测试氧量和流量数据，如表1 和表2所示。

表1：100％负荷下氧量浓度数据(％)；

表2：100％负荷下流速数据(m/s)；

根据表1和表2数据，根据涵盖氧量高、中、低浓度依据选择1、3、6、 7、9测孔进行氮氧化物和二氧化硫浓度测试。根据涵盖流量高、中、低浓度依据选择1、3、5、6、8测孔进行烟尘浓度测试取样。测试数据见表3 至表5。

表3：100％负荷下氮氧化物浓度数据(mg/m³)；

表4：100％负荷下二氧化硫浓度数据(mg/m³)；

表5：100％负荷下烟尘浓度数据(mg/m³)；

空气过剩系数α＝21/(21-4.80)＝1.30，根据标准氧折算，标准氧折算公式：V_标准SO2＝V_测试SO2×α/1.4，其中氮氧化物、烟尘排放的折算公式与二氧化硫相同，在100％负荷下，氮氧化物、二氧化硫和烟尘排放浓度分别为 30.18、22.99和2.75mg/m³，通过标准氧折算公式折算后，在100％负荷下，氮氧化物、二氧化硫和烟尘排放浓度分别为28.52、21.28和2.55mg/m3，符合分别小于50、35、10毫克/立方米作为超低改造烟气排放合格的标准。在75％、50％和40％负荷下，依次按照100％负荷方式测量氮氧化物、二氧化硫和烟尘排放浓度并同时进行标准氧折算，结果于表6所示。

表6：75％、50％和40％负荷下负荷下三种污染物浓度折算值(mg/m³)；

项目	氮氧化物	二氧化硫	烟尘
				75％	25.15	20.17	1.72
50％	20.38	18.32	1.47
				40％	31.64	16.72	1.89

在此基础上，计算100％、75％、50％和40％四个负荷下烟气数据加权值见下述表7所示，氮氧化物、二氧化硫和烟尘排放浓度加权值分别为25.86、20.3和1.996mg/m³，符合分别小于50、35、10毫克/立方米作为超低改造烟气排放合格的标准。综上所述，根据超低排放改造合格判定计算公式结果为1，为合格。

表7：100％、75％、50％和40％四个负荷下烟气数据加权值(mg/m³)；

信号	100％	75％	50％	40％	加权值
						氮氧化物	28.52	25.15	20.38	31.64	25.86
二氧化硫	22.99	20.17	18.32	16.72	20.30
						烟尘	2.75	1.72	1.47	1.89	2.00

本机组超低排放改造前氮氧化物、二氧化硫和烟尘排放浓度分别为42.90、65.51和12.53mg/m³；60万机组改造费用均值为9010.99万元，本台机组超低排放改造费用为5900.00万元；60万机组超低排放改造前氮氧化物、二氧化硫和烟尘排放浓度平均改造效果倍数为2、4、8。

根据超低改造量化评级计算公式计算最终评级得分为：50.969分，处在40～55分范围，代表改造工程合格但有待提升。

与现有的技术相比，本发明的有益效果是：

本发明提出了一种燃煤机组超低排放改造验收方法，与现有技术相比提出了集技术路线、性能测试和竣工验收一体的超低排放科学评价体系，对燃煤电厂机组超低排放改造效果和环境效益实现了准确评估，为进一步加强对投运设备的跟踪评价和稳定性评估，建立环保设备信用档案和环保设备信用等级评价机制，出台超低排放机组验收规范、装置稳定性评估指南等提供了依据，根据该方法评级结果对于运行效果好、性能稳定的精品工程项目的供货厂家，在国家重大工程项目招标时可优先考虑。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的仅为本发明的优选例，并不用来限制本发明，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (1)

1.一种燃煤机组超低排放改造验收方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：确定试验项目；

现场机组完成超低排放改造且平稳运行168小时后，选取测试位置，测试位置在排放管道上的至少3个不同的深度上选取，选定二氧化硫、氮氧化物和烟尘信号的测点数之和应不少于N/2+1个，其中N为总测点数；

测试内容应包括氧量、流量、二氧化硫、氮氧化物和烟尘浓度，氧量和流量按网格法依次对所有选定测点进行测试，二氧化硫和氮氧化物浓度根据氧量值大小，选择涵盖氧量高、中、低浓度，进行选择点测试；烟尘根据流量大小，选择涵盖流量高、中、低范围，进行选择点测试；

步骤二：提取历史数据关键信息；

从历史超低排放改造工程验收报告中获取选用仪器、执行标准、数据处理依据、测试结果、机组容量、改造方式、改造时间、改造周期、改造费用、改造前运行数据信息；从试验机组改造方案及机组168h运行CEMS在线数据中获取测试位置、测量测点运行数据、机组改造方式、改造周期和改造费用信息；

步骤三：确定选择仪器；

根据步骤一和步骤二的信息，基于机组容量、改造方式和选定测点信息，自动统计数据，且与历史改造工程相比较，给出建议选用分析仪器；

同时结合改造后机组CEMS在线数据，根据数据范围大小给出建议选用分析仪器，最终测试人员综合两套建议确定现场情况进行选用；

选用标准：

当CEMS在线数据中烟尘小于5毫克/立方米，采用西克或者杜拉格低浓度烟尘采样仪，大于5毫克/立方米，采用天虹或者崂应大流量自动烟尘采样仪；

当湿度大于10％，在线二氧化硫低于10毫克/立方米，采用紫外或红外烟气分析仪，湿度小于10％，二氧化硫高于10毫克/立方米，采用电化学烟气分析仪；

当氮氧化物大于10毫克/立方米，采用电化学分析仪，小于10毫克/立方米，采用紫外或红外烟气分析仪；

步骤四：数据测试及判定；

根据步骤一中确定的所有测点和步骤三中选择的仪器，对机组运行工况在100％、75％、50％和40％四个负荷下的氮氧化物、二氧化硫、烟尘排放浓度烟气数据进行测试，并按标准氧6％对测试进行折算为标准数值V_标准，标准氧折算：V_标准SO2＝V_测试SO2×α/1.4，氮氧化物、烟尘排放的折算公式与二氧化硫相同，空气过剩系数：α＝21/(21-O₂)；其中O₂为烟气中氧的体积百分数；21为大气中含氧量；1.4为21/(21–6)计算得出，并依据机组四个实际运行工况下测点均值分别设立3:4:2:1权重加权，加权值和测点均值若同时满足标准氧折算后数值，分别小于50、35、10毫克/立方米作为超低改造烟气排放合格的标准，否则认定机组超低排放改造不合格，需要针对不合格项进行相应的改造升级，再启动测试验收工作，其中四个负荷下烟气数据二氧化硫、氮氧化物、烟尘排放浓度测点均值计算公式分别为：

二氧化硫四个负荷下烟气数据加权值计算公式为：

其中氮氧化物、烟尘计算加权值公式与二氧化硫相同；

超低排放改造是否合格判定计算公式为：

V_{100％均值SO2}＜35&&V_{75％均值SO2}＜35&&V_{50％均值SO2}＜35&&V_{40％均值SO2}＜35&&V_加权SO2＜35&&V_{100％均值NOX}＜50&&V_{75％均值NOX}＜50&&V_{50％均值NOX}＜50&&V_{40％均值NOX}＜50&&V_加权NOX＜50&&V_{100％均值YC}＜10&&V_{75％均值YC}＜10&&V_{50％均值YC}＜10&&V_{40％均值YC}＜10&&V_加权YC＜10，结果为1合格，结果为0不合格；

步骤五：超低改造量化评级；

从测试数据质量、改造效果和改造费用三个方面对超低排放改造工作进行量化评级，总量化分值为100分，其中数据质量按50分计算，改造效果、改造费用各按25分计算，量化级别范围分别为0≤V≤40分、40＜V≤55分、55＜V≤80分、80＜V≤100分，共四级，0≤V≤40分代表超低排放改造工程不合格需整改，40＜V≤55分代表改造工程合格但有待提升，55＜V≤80分代表改造工程合格且效果较好，80＜V≤100分代表改造工程合格且有大幅度提升；

数据质量方面基于标准值对测点数据均值和加权值分别量化和归一处理，两者权重设定为1:1，测点数据均值中氮氧化物、二氧化硫、烟尘三个信号权重设定为4:3:3；

改造效果方面基于类似历史改造工程改造前后测点均值比值的平均值对当前机组改造前后测点排放浓度均值比值进行量化和归一处理，测点信号权重设定为4:3:3，选取测试数据周期设定30天，采集密度为5分钟；

改造费用方面基于历史改造工程改造费用平均值对当前机组改造费用进行量化和归一处理；

超低改造量化评级计算公式为：

式中和

分别是四个负荷状态下二氧化硫、氮氧化物、烟尘测点均值量化计算，m为历史类似工程数，

为历史工程二氧化硫改造前后测点均值，

为氮氧化物改造前后测点均值，为烟尘改造前后测点均值，M为历史类似工程改造费用，money为当前工程改造费用。