1. 节能减排工作是国家目标要求
国家“十一五”规划纲要提出,“十一五”期间单位国内生产总值能耗降低20%左右、主要污染物排放总量减少10%。这是贯彻落实 科学发展观 、构建社会主义和谐社会的重大举措;是建设资源节约型、环境友好型社会的必然选择;是推进经济结构调整,转变增长方式的必由之路;是维护中华民族长远利益的必然要求。
2. 目前国家减排工作完成并不理想
2009年3月5日总理在政府工作报告中对2008年能源领域节能减排工作给予了肯定,并着重提到电力行业在节能减排方面取得的成绩,但3月9日委员长在全国人大常委会工作报告中指出,通过评估“十一五”规划纲要实施中期情况,单位国内生产总值能源消耗、主要污染物排放总量两个主要约束性指标与规划目标差距较大。
政府工作报告提出,2009年要毫不松懈地加强节能减排工作。电力行业今后两年要利用时机,加快推进结构调整,继续深化节能减排工作,为“十一五”规划目标的实现作出更大的贡献。
3. 国家减排工作的重点在燃煤电厂的脱硫脱硝
目前我国水电约占21.64%,风电、核电、太阳能发电等清洁能源总和不足3%,而火电比例高达75.87%电力行业是我国用煤炉大户也是SO2排放大户,火电厂SO2排放量约为排放总量的62%,因此,消减火电厂的SO2排放,成为我国控制排放总量的重点。
国家发展改革委员会制定的《国家环境保护“十一五”规划》,进一步明确了节能减排工作的主要目标:到2010年,万元国内生产总值能耗由2005年的1.22吨标准煤下降到1吨标准煤以下,降低20%左右;单位工业增加值用水量降低30%。“十一五”期间,主要污染物排放总量减少10%,到2010年,二氧化硫排放量由2005年的2549万吨减少到2295万吨,化学需氧量(COD)由1414万吨减少到1273万吨;全国设市城市污水处理率不低于70%,工业固体废物综合利用率达到60%以上。
为实现“十一五”环境保护目标,全国环保投资将需占同期国内生产总值的1.35%。为改善空气质量,实现二氧化硫排放量减少10%的目标,《规划》提出,在“十一五”期间新建燃煤电厂基本都安装脱硫设施的前提下,还必须通过工程措施削减现役火电机组二氧化硫排放490万吨,使现役火电机组投入运行的脱硫装机容量达到2.13亿千瓦,并推进其他工业废气治理、城市集中供热、集中供气等大气污染综合治理。今后,将以113个环保重点城市和城市群地区的大气污染综合防治为重点,努力改善城市和区域空气环境质量,实施燃煤电厂脱硫工程,实施酸雨和二氧化硫污染防治规划,重点控制二氧化硫和氮氧化物排放,新(扩)建燃煤电厂除国家规定的特低硫煤坑口电厂外,必须同步建设脱硫设施并预留脱硝场地,在大中城市及其近郊,严格控制新(扩)建除热电联产外的燃煤电厂。
二、燃煤电厂脱硫脱硝工作现状
1. 现有燃煤电厂的装机总量及每年新增量
截至2008年年底,我国7.92亿千瓦的装机容量中,火电比例高达75.87%即6.008亿千瓦。现阶段我国每年新增量约为:9000万千瓦。
2. 现有脱硫工作已完成量
我国火电厂脱硫装机超过3.79亿千瓦,约占火电装机总容量的63%,与2007年相比,提高了10%,但仍有巨大潜力可挖。从五大发电集团2009年工作报告看,各集团都纷纷提出要继续加大脱硫设施安装力度,除了列入关停的机组外,在役火电机组要全部实现脱硫。如果目标顺利实现,届时我国火电厂脱硫装机容量将超过4亿千瓦、占火电装机总容量的75%以上。
3. 现有的脱硫装置实际运行状况
由于目前国家环保工作具体落实状况并不令人满意,许多安装了脱硫装置的电厂为削减脱硫装置的运行成本而不使用脱硫装置,此种情况约占三分之一;许多电厂的脱硫装置因成本过低,工程质量低下而基本不能使用,此种情况约占三分之一;真正在运行的脱硫装置,约占三分之一。
4. 脱硝工作的现状
由于技术方案尚不成熟,以及为避免脱硫工作在尚未准备好就一哄而上,造成很大浪费的情况再度发生,目前国家对脱硝工作持很谨慎的态度,基本处于论证阶段,尚未真正开展。因此减排工作的完成实际上靠脱硫承担。
三、脱硫(湿法)与烟囱防腐的关系
1. 未做脱硫烟气直排的烟囱无需防腐
未做脱硫的电厂,烟气采用直排的方式。此时,烟气温度很高,可达120℃左右,烟气中的硫以SO2或SO3的气体状态存在常称为“干烟气”,并无腐蚀性烟囱也无需防腐。考虑耐热和保温以前老烟囱大多采用耐火砖内衬即可。
2. 湿法脱硫后带来的新问题:烟囱防腐
湿法石灰石洗涤法是当今世界各国应用最多和最成熟的脱硫工艺,也是国内火电厂脱硫的主导工艺。
资料显示,国内85%左右采用该法。烟气经过湿法脱硫后,虽然烟气中的二氧化硫的含量大大减少,但是,洗涤的方法对除去烟气中三氧化硫效果并不好。由于经湿法脱硫,烟气温度急剧降低,湿度大量增加,极易在烟囱的内壁结露,形成腐蚀性很强的硫酸溶液,对烟囱及其承重结构会造成严重腐蚀。
3. 国内脱硫后的烟囱的实际运行工况
我国电厂烟囱主要在以下几种工况下运行:
(1) 排放未经脱硫的烟气(干烟气),进入烟囱的烟气温度多在120℃以上,此时。烟囱内壁处于干燥状态,烟气对烟囱不直接产生腐蚀或腐蚀性很小;
(2) 排放经湿法脱硫后的烟囱,通过烟气加热系统(GGH)加热,进入烟囱烟气温度大均为80℃左右,烟囱内壁会结露和积灰;
(3) 排放经湿法脱硫后的烟气,未经GGH加热,烟气温度为40-50℃,烟内壁有严重结露,且内壁酸硫流淌,腐蚀性很大;
(4) 此外,还应考虑锅炉事故状态情况,此时烟气温度一般在200℃左右{zg}可达280℃。我国内脱硫烟囱内的烟气有以下特点:
(1) 烟气中水份含量高,烟气湿度很大;
(2) 烟气温度低,脱硫后的烟气温度一般在40~50℃之间,经GGH加温器 升温后,温度一般在80℃左右;
(3) 烟气中含有酸性氧化物,易结露,酸流浓度变化大,温度高,腐蚀性极强;
(4) 脱硫装置没有{bfb}的运行脱硫装置停后,原烟气大概在180℃左右 故障强排情况下烟气大概在280℃左右;
(5) 在北方冬天电厂停机后,烟囱内的温度会降至零下30℃。
4.烟囱防腐的复杂性及技术要求
4.1.脱硫与直排交叉运行
4.2.新电厂和老电厂并存
4.3.钢内衬.砖内衬和混凝土内衬并存
4.4.烟囱防腐的技术要求
1)温度:-30℃-300℃
2)耐酸:5%-50%硫酸
3)基材:钢材耐火度、混凝土
4)耐温度:抗热胀冷缩
5)耐冲刷
6)施工快速
7)使用寿命:十五年
因此,从综合成本、使用寿命、施工质量、施工难度、施工速度等多方面进行比较和分析湿烟囱内筒防腐蚀材料的选择必须考虑以下几个方面:
(1)技术可行性,满足复杂化学条件环境下的防腐蚀要求;
(2)经济合理,综合建筑成本低;
(3)施工条件好,质量控制方便,施工周期短;
(4)运行维护费用低,检修方便。
5.为什么说现有技术解决不好烟囱防腐的问题
5.1.国外技术及产品
因为国外的烟囱都是在脱硫状态下运行,因此对烟囱防腐材料无太多要求其中对耐温要求只160℃,所以可以使用玻璃鳞片涂料、聚脲、泡沫玻璃砖等。
5.2.国内技术及产品
北京志盛威华公司ZS-1041无机烟气专用防腐涂料特性
1.性能xx达到DL/T693-1999——《烟囱混凝土耐酸防腐蚀涂料》国家标准要求。
2.施工性能良好,可机械喷涂,也可以手工涂刷。
3.耐酸性介质腐蚀性能好,涂膜充分干燥后在液态和气态酸性介质中有良好的化学稳定性。
4.耐高温,可长期在600℃高温环境中使用。
5.热震稳定性好,可抵御烟气急冷急热带来的热疲劳。实验证明,耐酸耐高温重防腐涂料在自来水0-500℃烘箱之间急冷急热,10次无脱落,开裂等现象。
6.附着力好,对金属和非金属壁的粘着力都很好。ZS-1041烟气防腐涂料涂层与基体结合力极强,涂料组合物中含有的金属氧化物纳米材料和稀土氧化物超微粉体,帮助涂层形成一个致密的界面过渡层,使其综合热力学性质与基体相匹配。
7.良好的抗渗性。
8.有一定的柔韧性,在烟道挠曲变形小于3%时,涂层不会产生裂纹。
9.强度高,耐磨性能优良,可经受气流长期冲刷。
10、使用年限长。