600 MW級(jí)火電機(jī)組超低排放改造后的運(yùn)行成效分析

肖 麗，王 剛，金禮方

（浙江浙能樂(lè)清發(fā)電有限責(zé)任公司，浙江 溫州 325609）

600 MW級(jí)火電機(jī)組超低排放改造后的運(yùn)行成效分析

肖 麗，王 剛，金禮方

（浙江浙能樂(lè)清發(fā)電有限責(zé)任公司，浙江 溫州 325609）

介紹了某發(fā)電廠1號(hào)機(jī)組超低排放改造情況，并對(duì)改造后的運(yùn)行效果進(jìn)行了分析和總結(jié)。通過(guò)脫硝改造、低低溫電除塵器改造、增設(shè)管式GGH和濕式電除塵器以及高效脫硫塔改造，使主要大氣污染物排放濃度達(dá)到燃?xì)廨啓C(jī)組的排放標(biāo)準(zhǔn)。從改造后的運(yùn)行情況來(lái)看，煙塵濃度、氮氧化物濃度、二氧化硫濃度均達(dá)到了超低排放的設(shè)計(jì)要求。

超低排放改造；運(yùn)行成效；濕式電除塵器

按照國(guó)家和浙江省大氣污染防治行動(dòng)計(jì)劃，某發(fā)電廠于2014年對(duì)1號(hào)機(jī)組進(jìn)行了煙氣超低排放改造。改造采用了目前先進(jìn)的低低溫除塵、濕式電除塵和高效脫硫等技術(shù)，使主要大氣污染物排放濃度達(dá)到了燃?xì)廨啓C(jī)組的排放標(biāo)準(zhǔn)。經(jīng)過(guò)近一年的運(yùn)行，改造后的設(shè)備運(yùn)行基本穩(wěn)定，煙囪出口污染物排放濃度能達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

1 項(xiàng)目概況

1.1 超低排放改造前污染物排放情況

某發(fā)電廠建設(shè)有一期2×600 MW超臨界、二期2×600 MW超超臨界共4臺(tái)機(jī)組。本改造項(xiàng)目實(shí)施前，一期工程同步配套建設(shè)了雙室四電場(chǎng)靜電除塵器和石灰石-石膏濕法煙氣脫硫系統(tǒng)，1號(hào)機(jī)組于2012年增設(shè)了SCR（選擇性催化還原）脫硝系統(tǒng)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在超低排放改造前1號(hào)機(jī)組2013年全年煙氣主要污染物排放情況及環(huán)保設(shè)施的主要性能指標(biāo)如表1所示。

表1 改造前主要煙氣污染物排放情況及環(huán)保設(shè)施的主要性能指標(biāo)

由表1可知，1號(hào)機(jī)組自投產(chǎn)以來(lái)，環(huán)保設(shè)施運(yùn)行穩(wěn)定，可用率均超過(guò)設(shè)計(jì)值。主要污染物排放指標(biāo)均優(yōu)于原設(shè)計(jì)值，滿足火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)要求。

1.2 超低排放改造項(xiàng)目概況

發(fā)電廠超低排放改造目標(biāo)[1]是：煙囪出口凈煙氣在設(shè)計(jì)條件下，煙塵排放濃度不大于5 mg/m3，SO2排放濃度不大于35 mg/m3，NOX排放濃度不大于50 mg/m3。

本超低排放改造項(xiàng)目主要包括脫硝改造、除塵改造、脫硫改造，以及相應(yīng)的電氣、儀表、控制和輔助設(shè)施的工藝改造等。脫硝改造主要是為每臺(tái)機(jī)組增加一層催化劑；除塵改造主要包括低低溫電除塵系統(tǒng)的改造、增設(shè)濕式電除塵器以及煙氣系統(tǒng)的改造；脫硫改造主要包括吸收塔本體的改造、循環(huán)泵的增設(shè)和改造及回轉(zhuǎn)式GGH（氣-氣換熱器）等相關(guān)設(shè)備的拆除[2]。

改造后煙氣經(jīng)省煤器出口SCR脫硝反應(yīng)器進(jìn)入鍋爐空預(yù)器，再經(jīng)管式GGH煙氣冷卻器降溫后，進(jìn)入低低溫電除塵器。除塵后煙氣從引風(fēng)機(jī)后水平煙道引出，經(jīng)引風(fēng)機(jī)增壓后通過(guò)高效脫硫吸收塔脫硫。脫硫后凈煙氣分成2路，每路分別進(jìn)入濕式靜電除塵器進(jìn)一步去除煙氣中的石膏霧滴、煙塵微粒等污染物，再經(jīng)管式GGH煙氣加熱器升溫后匯合，然后通過(guò)煙囪排出。超低排放改造后環(huán)保系統(tǒng)如圖1所示。

2 超低排放改造內(nèi)容

2.1 脫硝系統(tǒng)改造

發(fā)電廠安裝低氮燃燒系統(tǒng)后，鍋爐出口NOX濃度可控制在250～280 mg/m3。此次改造SCR脫硝裝置按入口NOX濃度330 mg/m3設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)脫硝效率為87%，SCR出口NOX濃度降到45 mg/m3以下。為充分利用原有催化劑的剩余活性，改造中保留了原有2層催化劑，在第3層預(yù)留層上加裝新的催化劑，并在催化劑上部增設(shè)聲波吹灰器。

2.2 除塵改造

除塵改造主要是：將干式靜電除塵器改造為低低溫電除塵器，包括增設(shè)管式GGH和低低溫電除塵器改造；增設(shè)濕式靜電除塵器，包括濕電本體部分、水沖洗系統(tǒng)和排水處理系統(tǒng)；在濕電出口增設(shè)煙道除霧器等。

2.2.1 低低溫電除塵器改造

低低溫電除塵器的改造主要是改造現(xiàn)有的干式靜電除塵器。由于煙氣溫度降低后灰的流動(dòng)性變差，關(guān)鍵部位會(huì)產(chǎn)生結(jié)露爬電和腐蝕現(xiàn)象等，需要對(duì)灰斗和關(guān)鍵部位進(jìn)行相應(yīng)的改造。在電除塵器的所有絕緣件位置設(shè)置強(qiáng)制熱風(fēng)吹掃裝置，并增設(shè)輔助蒸汽加熱裝置。另外，拆除所有灰斗原有的電加熱，改用蒸汽加熱，保證全灰斗壁溫不低于120℃[4]。

2.2.2 增設(shè)管式GGH

管式GGH主要包括兩級(jí)換熱器（煙氣冷卻器和煙氣加熱器）、熱媒輔助加熱系統(tǒng)、熱媒增壓系統(tǒng)及附屬管道、閥門(mén)、附件等。熱媒介質(zhì)為除鹽水，采用閉式循環(huán)和增壓泵驅(qū)動(dòng)的方式，熱媒輔助加熱系統(tǒng)采用輔助蒸汽加熱。

每臺(tái)機(jī)組共設(shè)4臺(tái)煙氣冷卻器，布置在空預(yù)器出口與原干式靜電除塵器入口前的煙道上；每臺(tái)機(jī)組設(shè)2臺(tái)煙氣加熱器，布置在濕式靜電除塵器出口后煙道除霧器的出口煙道上。系統(tǒng)設(shè)置熱媒水旁路，通過(guò)調(diào)節(jié)熱媒水流量將煙氣冷卻器出口的煙氣溫度控制在90℃，以滿足低低溫電除塵器入口煙氣溫度的要求。管式GGH系統(tǒng)增設(shè)熱媒輔助加熱系統(tǒng)，保證機(jī)組在低負(fù)荷工況下煙囪入口煙氣溫度不低于80℃。

圖1 超低排放改造后環(huán)保系統(tǒng)

2.2.3 增設(shè)濕式電除塵器

濕式電除塵器布置在脫硫吸收塔出口后的煙道上，本工程采用水平板式濕式靜電除塵器，每臺(tái)機(jī)組設(shè)2臺(tái)雙室兩電場(chǎng)的濕式電除塵器。濕式電除塵器設(shè)計(jì)除塵效率不低于85%，出口煙塵濃度不高于3 mg/m3。濕式電除塵器配套采用了水循環(huán)再利用系統(tǒng)和排水處理系統(tǒng)。水循環(huán)再利用系統(tǒng)將噴淋收塵后的水進(jìn)行加堿中和處理，經(jīng)過(guò)濾后循環(huán)噴淋使用，經(jīng)排水處理后供吸收塔除霧器沖洗水回用，底泥排入吸收塔。系統(tǒng)還配置堿儲(chǔ)罐和加堿裝置，控制循環(huán)水箱的沖洗水pH值在7～10。在濕式電除塵器出口水平支管煙道上布置水平煙道除霧器，用于降低煙氣霧滴含量。同時(shí)在濕式電除塵器入口及煙氣加熱器出口水平支管煙道上布置煙氣擋板，便于單側(cè)故障時(shí)檢修。

2.3 脫硫改造

脫硫系統(tǒng)改造主要包括對(duì)原有吸收塔進(jìn)行改造，將原有的3層噴淋母管及噴嘴改為交互式噴淋系統(tǒng)，在第1層噴淋母管拆除后留下的空間新增設(shè)一層合金均流增效板及支撐梁，與原有的一層均流增效板構(gòu)成雙均流增效板系統(tǒng)，并調(diào)整均流增效板的開(kāi)孔率，同時(shí)安裝吸收塔增效裝置。另外還新增循環(huán)泵并對(duì)原有循環(huán)泵進(jìn)行改造。脫硫系統(tǒng)改后使脫硫效率達(dá)到98%，保證煙囪出口SO2濃度不大于35 mg/m3。

3 改造后成效分析

本項(xiàng)目1號(hào)機(jī)組于2014年12月正式投入運(yùn)行，經(jīng)過(guò)1年的穩(wěn)定運(yùn)行，從運(yùn)行情況和污染物排放指標(biāo)來(lái)看均達(dá)到預(yù)期設(shè)計(jì)目標(biāo)。

3.1 主要運(yùn)行指標(biāo)

對(duì)煙囪出口污染物排放在線監(jiān)測(cè)月均值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，1號(hào)機(jī)組2015年1—6月的運(yùn)行數(shù)據(jù)見(jiàn)表2，改造后污染物排放濃度與標(biāo)準(zhǔn)值對(duì)比見(jiàn)圖2。

表2 1號(hào)機(jī)組煙囪總排口在線監(jiān)測(cè)月均值mg/m3

圖2 超低排放改造后污染物排放濃度與標(biāo)準(zhǔn)值對(duì)比

從半年的在線統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)來(lái)看，煙囪總排口均值SO2為10.59 mg/m3，NOX為36.14 mg/m3，煙塵為1.31 mg/m3，排放濃度均達(dá)到了超低排放改造要求。

為了進(jìn)一步檢驗(yàn)超低排放改造效果，對(duì)1號(hào)機(jī)組進(jìn)行了環(huán)保監(jiān)測(cè)，總排口監(jiān)測(cè)結(jié)果如表3所示。從監(jiān)測(cè)結(jié)果來(lái)看，1號(hào)機(jī)組超低排放改造后污染物排放濃度能達(dá)到環(huán)保要求。

3.2 性能指標(biāo)測(cè)試情況

在機(jī)組滿負(fù)荷工況下，鍋爐燃用煤種為蒙混和富動(dòng)24號(hào)，入爐煤硫份St，ar在0.43%～0.48%，對(duì)1號(hào)機(jī)組超低排放改造性能指標(biāo)進(jìn)行測(cè)試，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表4。

從測(cè)試結(jié)果來(lái)看，鍋爐燃用常用煤種時(shí)各項(xiàng)性能指標(biāo)均能達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

3.3 超低排放改造設(shè)備用電情況

超低排放改造增加了濕式電除塵器和熱媒水泵等耗電量大的設(shè)備，同時(shí)煙道變得復(fù)雜，導(dǎo)致煙氣阻力增加，引風(fēng)機(jī)耗電增加，所以超低排放改造后整個(gè)廠用電率會(huì)有所增加。表5是改造前后某2個(gè)月相關(guān)設(shè)備的用電統(tǒng)計(jì)。

表3 1號(hào)機(jī)組煙囪總排口環(huán)保監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)

表4 1號(hào)機(jī)組煙氣超低排放改造性能指標(biāo)測(cè)試結(jié)果

表5 超低排放改造前后相關(guān)設(shè)備用電統(tǒng)計(jì)

由表5可以看出，超低排放改造后各相關(guān)設(shè)備廠用電率增加0.46%。其中吸收塔再循環(huán)泵用電量增加最多，用電率增加0.17%，主要是因?yàn)樵黾恿?臺(tái)再循環(huán)泵，單位時(shí)間噴入吸收塔的石灰石漿液量增加；其次是引風(fēng)機(jī)和濕式電除塵器用電率明顯增加；而干式電除塵器用電率有所下降，主要是因?yàn)楦墒诫姵龎m器灰斗由電加熱改成了蒸汽加熱。

3.4 濕式電除塵器效果試驗(yàn)情況

為了檢驗(yàn)濕式電除塵器對(duì)出口凈煙氣含塵量的去除作用，在機(jī)組負(fù)荷500～550 MW情況下，進(jìn)行了濕式電除塵器投撤試驗(yàn)。濕式電除塵器示意圖如圖3，試驗(yàn)結(jié)果如表6。

從表6的試驗(yàn)結(jié)果來(lái)看，停運(yùn)前排或后排電場(chǎng)對(duì)出口含塵量影響均很大，出口含塵量上升約10 mg/m3，出口含塵量無(wú)法滿足超低排放要求，可見(jiàn)濕式電除塵器對(duì)煙塵的去除效果較佳。

圖3 濕式電除塵器示意

表6 濕式電除塵器投撤試驗(yàn)結(jié)果 mg/m3

4 結(jié)語(yǔ)

某發(fā)電廠1號(hào)燃煤機(jī)組通過(guò)采用SCR高效脫硝技術(shù)、雙層交互式噴淋層+雙托盤(pán)高效脫硫技術(shù)、低低溫靜電除塵技術(shù)、濕式電除塵技術(shù)等對(duì)環(huán)保設(shè)施進(jìn)行提效改造后，煙氣主要污染物排放指標(biāo)均能達(dá)到超低排放要求，實(shí)現(xiàn)了煙氣超低排放的目標(biāo)。然而，超低排放改造后伴隨運(yùn)行設(shè)備和煙氣阻力的增加，電耗、用水量、蒸汽耗量、用氨量和石灰石耗量均有所增加，導(dǎo)致機(jī)組運(yùn)行成本相應(yīng)增加。

[1]朱法華，王臨清.煤電超低排放的技術(shù)經(jīng)濟(jì)與環(huán)境效益分析[J].環(huán)境保護(hù)，2014（21）:28-33.

[2]翟德雙.燃煤電廠鍋爐超凈排放技術(shù)改造探討[J].華東電力，2014，42（10）:2218-2221.

[3]酈建國(guó).低低溫電除塵技術(shù)的研究及應(yīng)用[J].中國(guó)環(huán)保產(chǎn)業(yè)，2014（3）:28-33.

[4]莫華，朱法華，王圣，等.濕式電除塵器在燃煤電廠的應(yīng)用及其對(duì)PM2.5的減排作用[J].中國(guó)電力，2013，46（11）: 62-65.

（本文編輯：張 彩）

Analysis on Operation Effect of Ultra-low Emission Reformation of a 600 MW Thermal Power Unit

XIAO Li，WANG Gang，JIN Lifang
（Zhejiang Zheneng Yueqing Electric Power Generation Co.，Ltd.，Wenzhou Zhejiang 325609,China）

This paper introduces an ultra-low emission Reformation of No.1 unit in a power plant；besides，it analyzes and summarizes operation effect after the reformation.Through denitration，low-temperature electric precipitator retrofit，MGGH and wet-type electric precipitator installation，desulfurization tower reformation，the concentration of the main atmospheric pollutants can meet emission standards of gas turbine.After the reformation，the dust concentration，nitrogen oxide concentration and sulfur dioxide concentration all reach the design requirement of ultra-low emission.

ultra-low emission reformation；operational effect；wet-type electric precipitator

X773

：B

：1007-1881（2016）07-0037-04

2016-04-12

肖 麗（1981），女，工程師，主要從事火電廠環(huán)保和化學(xué)相關(guān)工作。