關(guān)于600MW火電燃煤機(jī)組超低排放改造的研究

王璐

【摘 要】本文對(duì)600MW燃煤機(jī)組煙氣超低排放改造工程作了介紹、分析。文中主要對(duì)超低排放的概念、意義進(jìn)行了介紹，并以樂(lè)清電廠一期為例的600MW燃煤機(jī)組超低排放改造方案、改造目標(biāo)等問(wèn)題作了簡(jiǎn)要分析、研究。

【關(guān)鍵詞】超低排放；600MW燃煤機(jī)組；提效方案

1 緒論

1.1 超低排放的概念

超低排放，是指火電廠燃煤鍋爐在發(fā)電運(yùn)行、末端治理等過(guò)程中，采用多種污染物高效協(xié)同脫除集成系統(tǒng)技術(shù)，使其大氣污染物排放濃度基本符合燃?xì)鈾C(jī)組排放限值，即煙塵、二氧化硫、氮氧化物排放濃度（基準(zhǔn)含氧量6%）分別不超過(guò)10mg/m3、35mg/m3、50mg/m3，比《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB13223-2011）中規(guī)定的燃煤鍋爐重點(diǎn)地區(qū)特別排放限值分別下降50%、30%和50%，是燃煤發(fā)電機(jī)組清潔生產(chǎn)水平的新標(biāo)桿[1]。

1.2 論文研究背景及意義

傳統(tǒng)的燃煤電廠歷來(lái)被視為大氣污染物的主要來(lái)源，是國(guó)家環(huán)保監(jiān)管的重點(diǎn)。隨著國(guó)家對(duì)環(huán)境保護(hù)的高度重視，實(shí)施煙氣超低排放改造既滿足了國(guó)家日趨嚴(yán)格的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的需要，又是國(guó)有企業(yè)保證環(huán)境質(zhì)量、保護(hù)公眾健康的社會(huì)責(zé)任；是創(chuàng)新傳統(tǒng)燃煤發(fā)電發(fā)展方式，也是發(fā)電企業(yè)拓展燃煤發(fā)電產(chǎn)業(yè)的新思路；有助于推廣先進(jìn)的高效協(xié)同污染物控制技術(shù)，推進(jìn)環(huán)保產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展。

2 改造內(nèi)容

樂(lè)清電廠一期2×600MW燃煤機(jī)組同步配套建有SCR脫硝系統(tǒng)及石灰石-石膏濕法煙氣脫硫系統(tǒng)，目前機(jī)組運(yùn)行穩(wěn)定。本改造工程只對(duì)樂(lè)清一期實(shí)施超低排放改造，對(duì)現(xiàn)有的除塵、脫硫、脫硝系統(tǒng)進(jìn)行提效，采用高效協(xié)同脫除技術(shù)，使機(jī)組煙氣的主要污染物（煙塵、二氧化硫、氮氧化物）排放濃度達(dá)到燃?xì)廨啓C(jī)組排放控制水平（煙塵5mg/Nm3，二氧化硫35mg/Nm3，氮氧化物50mg/Nm3），實(shí)現(xiàn)煙氣超低排放。

3 改造方案

3.1 脫硝系統(tǒng)提效

3.1.1 原有SCR脫硝系統(tǒng)簡(jiǎn)介

樂(lè)清一期機(jī)組采用上海鍋爐廠超臨界參數(shù)變壓運(yùn)行螺旋管圈直流爐，已安裝低NOx燃燒器。原一期機(jī)組煙氣脫硝改造采用美國(guó)巴威公司的選擇性催化還原（SCR）技術(shù)。煙氣從省煤器引出，一臺(tái)爐配置兩個(gè)反應(yīng)器，經(jīng)過(guò)脫硝后，煙氣接入空預(yù)器。配有煙氣系統(tǒng)、SCR反應(yīng)器吹灰系統(tǒng)、氨空氣混合及噴射系統(tǒng)等。系統(tǒng)設(shè)計(jì)脫硝效率為70%。

3.1.2 SCR脫硝裝置提效方案

通過(guò)脫硝系統(tǒng)提效的方式，使得SCR的出口NOx濃度降低到50mg/Nm3以下，SCR系統(tǒng)按照85%效率進(jìn)行設(shè)計(jì)。

一期機(jī)組脫硝裝置原設(shè)計(jì)初裝兩層催化劑，設(shè)計(jì)脫硝效率70%，預(yù)留第三層催化劑安裝空間。本次脫硝提效需增加催化劑體積，加裝預(yù)留層或者更換初裝兩層原催化劑，使脫硝效率由80%提高至85%。

SCR提效前后的還原劑消耗量減小，原有系統(tǒng)絕大部分設(shè)備可利舊，只需在預(yù)留層新增催化劑及吹灰器，SCR氨氣調(diào)節(jié)閥需更換，可在機(jī)組檢修時(shí)進(jìn)行方案的實(shí)施。

3.2 除塵系統(tǒng)提效

3.2.1 原有除塵系統(tǒng)情況簡(jiǎn)介

樂(lè)清一期機(jī)組鍋爐出口煙氣經(jīng)省煤器后進(jìn)入SCR反應(yīng)器，經(jīng)空預(yù)器與一、二次風(fēng)進(jìn)行換熱后流經(jīng)干式靜電除塵器、聯(lián)合風(fēng)機(jī)和吸收塔后由煙囪排入大氣。在此過(guò)程中，對(duì)煙氣中煙塵的脫除起作用的主要是干式靜電除塵器和濕法脫硫系統(tǒng)的吸收塔。

一期機(jī)組每臺(tái)機(jī)組配兩臺(tái)雙室四電場(chǎng)干式靜電除塵器，除塵設(shè)計(jì)效率≥99.5%。脫硫吸收塔具有一定的除塵作用，其除塵效率約為50%左右。吸收塔除霧器由平板式改為屋脊+管式后，除霧器出口石膏霧滴攜帶量≤40mg/Nm3。

3.2.2 除塵提效方案

鍋爐空預(yù)器出口的煙氣經(jīng)過(guò)管式GGH煙氣冷卻器降溫至90℃以下，然后進(jìn)入低低溫電除塵，經(jīng)過(guò)除塵后通過(guò)聯(lián)合風(fēng)機(jī)進(jìn)入吸收塔，吸收塔出口的煙氣進(jìn)入一電場(chǎng)濕式靜電除塵器，除塵凈化后進(jìn)入管式GGH煙氣加熱器升溫至80℃后，通過(guò)煙囪排放[2]。

該方案在設(shè)計(jì)工況下（燃煤收到基灰份為15%，除塵系統(tǒng)入口煙塵濃度15.17g/Nm3），低低溫電除塵、脫硫吸收塔和兩電場(chǎng)濕式電除塵器的除塵效率分別為99.91%、50%、70%，煙囪出口煙塵濃度4.5mg/Nm3。

3.3 脫硫系統(tǒng)提效

3.3.1 原有脫硫系統(tǒng)簡(jiǎn)介

樂(lè)清一期機(jī)組原脫硫裝置采用石灰石-石膏濕法脫硫技術(shù)，無(wú)旁路、有GGH，無(wú)增壓風(fēng)機(jī)（脫硝改造已拆除，已并入聯(lián)合風(fēng)機(jī)）。其中吸收塔采用帶托盤(pán)的逆向噴淋塔，設(shè)計(jì)有三臺(tái)循環(huán)泵及三層標(biāo)準(zhǔn)型噴淋層，一層托盤(pán)。脫硫裝置設(shè)計(jì)煤種含硫量為0.7%，設(shè)計(jì)脫硫效率95%，煙囪出口SO2濃度為81mg/Nm3（標(biāo)態(tài)，6%O2）。

一期機(jī)組自投運(yùn)以來(lái)，燃煤的實(shí)際含硫量約為0.25%-0.6%，脫硫裝置入口SO2濃度范圍為580～1395mg/Nm3。此時(shí)一般運(yùn)行二臺(tái)循環(huán)泵，脫硫效率94%-95.5%，煙囪出口SO2濃度為26～86mg/Nm3。

3.3.2 脫硫系統(tǒng)提效技術(shù)方案

采用拆除GGH+雙層交互式噴淋層+雙托盤(pán)方案。

a）拆除原有的三層噴淋母管及支撐梁，將第二、三層標(biāo)準(zhǔn)型噴淋母管及噴嘴改為交互式噴淋系統(tǒng)；原第一層循環(huán)泵增加揚(yáng)程后與原第二層循環(huán)泵構(gòu)成第一層交互式噴淋系統(tǒng)；同時(shí)增加一臺(tái)備用循環(huán)泵，與原第三層循環(huán)泵構(gòu)成第二層交互式噴淋系統(tǒng)。

b）對(duì)原有三臺(tái)漿液循環(huán)泵進(jìn)行改造；另新增一臺(tái)循環(huán)泵。由于原有第一、三層循環(huán)泵的揚(yáng)程有所變化，因此需進(jìn)行改造。

c）在第一層噴淋母管拆除后留下的空間新增設(shè)一層合金托盤(pán)及支撐梁；與原有的一層托盤(pán)構(gòu)成雙托盤(pán)系統(tǒng)。

d）托盤(pán)的開(kāi)孔率由33%調(diào)整為32%。

e）增加一臺(tái)備用循環(huán)泵后，相應(yīng)增加配套的土建、電氣及儀控設(shè)施。

f）原有第一層與第三層的漿液循環(huán)泵互換時(shí)，土建基礎(chǔ)無(wú)須改動(dòng)。

g）拆除GGH及附屬設(shè)備，并改造GGH進(jìn)出口煙道及支架。

3.4 聯(lián)合風(fēng)機(jī)改造

現(xiàn)有聯(lián)合風(fēng)機(jī)在提效改造后已無(wú)法滿足要求，必須進(jìn)行改造。

a）提效改造后聯(lián)合風(fēng)機(jī)入口流量：

根據(jù)MGGH設(shè)備廠家提供的方案，經(jīng)MGGH降溫后聯(lián)合風(fēng)機(jī)入口煙氣溫度降低到約92℃，此時(shí)聯(lián)合風(fēng)機(jī)入口煙氣流量減少到393.35m3/s。

b）由于改造后煙氣阻力增加較多，現(xiàn)有引風(fēng)機(jī)已無(wú)法滿足改造后的工況要求，需擴(kuò)容改造，改造后引風(fēng)機(jī)參數(shù)為（TB工況）：風(fēng)機(jī)入口體積流量444.6m3/s，風(fēng)機(jī)入口溫度100℃，風(fēng)機(jī)入口全壓-6758Pa，風(fēng)機(jī)出口全壓6204Pa，風(fēng)機(jī)全壓升12962Pa，電機(jī)功率約7000kW。

4 結(jié)論

借鑒日本等國(guó)際的成功運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，樂(lè)清一期機(jī)組通過(guò)增加備用層催化劑、省煤器分級(jí)、低低溫靜電除塵系統(tǒng)、增設(shè)濕式電除塵（一電場(chǎng)）、雙托盤(pán)、交互式噴淋系統(tǒng)改造等多項(xiàng)技術(shù)措施后，設(shè)計(jì)煙氣污染物排放值能夠達(dá)到燃?xì)廨啓C(jī)組排放控制水平，實(shí)現(xiàn)煙氣超低排放。

2015年12月2日，國(guó)務(wù)院總理李克強(qiáng)召開(kāi)國(guó)務(wù)院常務(wù)會(huì)議，決定全面實(shí)施燃煤電廠超低排放和節(jié)能改造，大幅降低發(fā)電煤耗和污染排放[3]。超低排放技術(shù)是多種污染物高效協(xié)同脫除的“集合體”，打破了燃煤機(jī)組單獨(dú)使用脫硫、脫硝、除塵裝置的傳統(tǒng)煙氣處理格局，使該集成系統(tǒng)技術(shù)的污染物脫除效率提升至一個(gè)新高度，同時(shí)可順利實(shí)現(xiàn)多種主要污染物一次性脫除的目標(biāo)。超低排放是推動(dòng)能源生產(chǎn)和消費(fèi)革命的新技術(shù)，對(duì)于中國(guó)乃至全世界的環(huán)境安全都是新的貢獻(xiàn)，應(yīng)予以鼓勵(lì)和推廣。

【參考文獻(xiàn)】

[1]【漲知識(shí)】什么是火電機(jī)組超低排放[OL].北極星電力網(wǎng).

[2]薛建明，縱寧生.濕式電除塵器的特性及其發(fā)展方向[J].1997（3）.

[3]國(guó)務(wù)院：全面實(shí)施燃煤電廠超低排放和節(jié)能改造[OL].中國(guó)新聞網(wǎng)，2015-12-02.

[責(zé)任編輯：湯靜]