基于國(guó)家最新污染物排放標(biāo)準(zhǔn)的煙氣脫硫改造電氣方案

賀艷輝（山東電力工程咨詢?cè)河邢薰荆綎|　濟(jì)南　250013）張弘信（國(guó)網(wǎng)山東省電力公司，山東　濟(jì)南　250013）劉晨（濟(jì)南供電公司，山東　濟(jì)南　250012 ）

基于國(guó)家最新污染物排放標(biāo)準(zhǔn)的煙氣脫硫改造電氣方案

賀艷輝（山東電力工程咨詢?cè)河邢薰荆綎|濟(jì)南250013）
張弘信（國(guó)網(wǎng)山東省電力公司，山東濟(jì)南250013）
劉晨（濟(jì)南供電公司，山東濟(jì)南250012 ）

由于GB13223-2011《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》的頒布實(shí)施，以及地方環(huán)保部門要求脫硫旁路煙道進(jìn)行封堵，為了使脫硫系統(tǒng)達(dá)到新標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的SO2排放濃度要求，各地電廠均進(jìn)行了相應(yīng)的脫硫系統(tǒng)改造。本文針對(duì)山東某燃煤電廠脫硫改造工程提出了行之有效的電氣改造方案。

；污染物標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)頒布；脫硫改造；電氣方案

1　前言

早期的燃煤電廠在脫硫系統(tǒng)的投入時(shí)均設(shè)置了旁路煙道，在鍋爐啟動(dòng)或者是低負(fù)荷穩(wěn)燃以及脫硫系統(tǒng)主要設(shè)備故障時(shí)，會(huì)打開旁路煙氣擋板門，脫硫裝置被旁路隔離，確保不會(huì)對(duì)主機(jī)的安全運(yùn)行產(chǎn)生影響。

為控制火電廠污染物排放，國(guó)家環(huán)境保護(hù)部于2011年7月頒布了新版《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB13223-2011），要求已投產(chǎn)機(jī)組自2014年7月1日起執(zhí)行火力發(fā)電燃煤鍋爐SO2排放小于200mg/Nm3。山東省地方標(biāo)準(zhǔn)DB37/2372-2013《山東省火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》中要求2017年1月1日起SO2排放將執(zhí)行100mg/Nm3的標(biāo)準(zhǔn)，重點(diǎn)地區(qū)小于50mg/Nm3。新標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施以后，旁路擋板將被取消。據(jù)此，為了滿足電廠SO2排放要求，受山東某電廠委托，對(duì)原有脫硫裝置進(jìn)行增容改造，本次改造按SO2排放小于50mg/Nm3設(shè)計(jì)。

2　工程概況

本電廠裝機(jī)規(guī)模為2×645MW超超臨界燃煤機(jī)組，基于現(xiàn)有吸收塔系統(tǒng)不變或少量改動(dòng)前提，采用增加二級(jí)塔或并聯(lián)吸收塔等輔助設(shè)備方式達(dá)到增加系統(tǒng)脫硫效率的目的，二級(jí)塔、并聯(lián)吸收塔均單獨(dú)設(shè)置漿液循環(huán)泵、氧化風(fēng)機(jī)、攪拌器及石膏漿液排出泵等設(shè)備及輔助系統(tǒng)。主要脫硫輔助系統(tǒng)增容改造選擇以下改造方案。

（1）拆除增壓風(fēng)機(jī)，引風(fēng)機(jī)更換為三合一風(fēng)機(jī)。

（2）石膏脫水系統(tǒng)：原有真空皮帶機(jī)機(jī)體加長(zhǎng)并更換輔助設(shè)備，新增一套圓盤脫水機(jī)及其輔助設(shè)備，更換石膏漿液旋流器、廢水旋流器等設(shè)備。

3　高壓供電系統(tǒng)

高壓負(fù)荷變化：取消脫硫系統(tǒng)增壓風(fēng)機(jī)改造成三合一引風(fēng)機(jī)，改造后引風(fēng)機(jī)容量由3700kW調(diào)整為5800kW。脫硫系統(tǒng)增設(shè)二級(jí)塔兩座，每塔設(shè)3臺(tái)漿液循環(huán)泵，配套電機(jī)功率900kW、1000kW、1000kW；每塔設(shè)兩臺(tái)氧化風(fēng)機(jī)，配套電機(jī)功率560kW。

3.1原高壓負(fù)荷供電方案

高壓廠用電源采用6kV中阻接地系統(tǒng)，直接引自發(fā)電機(jī)出口，分別由共箱絕緣母線引至6kV廠用配電裝置。每臺(tái)機(jī)組設(shè)一臺(tái)高壓廠用工作變壓器，容量45/27-27MVA，22±2×2.5％/6.3-6.3kV，Ud=17％，D，yn1-yn1，為機(jī)組和公用負(fù)荷供電。設(shè)一臺(tái)高壓廠用起動(dòng)/備用變壓器，容量45000/27000-27000kVA，525±8×1.25％/6.3-6.3kV，Ud=20％，YN，yn0-yn0，（+d），電源從500kV配電裝置母線引接。作為機(jī)組高壓廠用負(fù)荷的備用電源。每臺(tái)機(jī)6kV母線分為A、B兩段，輔機(jī)及互為備用的低壓廠變分接在兩段上。設(shè)6kV煤灰段，電源由6kV工作段引接，為輔助車間的6kV負(fù)荷及附近的變壓器供電。

每臺(tái)機(jī)組設(shè)一臺(tái)高壓脫硫變壓器，容量1 6 M VA，22±2×2.5％/6.3kV，Ud=10％，D，yn1。兩臺(tái)爐在脫硫島內(nèi)共設(shè)兩段6kV母線段（即6kV脫硫Ⅰ段和6kV脫硫Ⅱ段），兩段母線之間設(shè)聯(lián)絡(luò)斷路器，兩臺(tái)機(jī)組高壓脫硫變互為備用。

3.2改造后高壓負(fù)荷供電方案

每臺(tái)機(jī)組設(shè)一臺(tái)高壓分裂變壓器、一臺(tái)高壓脫硫變壓器。高壓分裂變壓器為機(jī)組和公用負(fù)荷供電。高壓脫硫變壓器為脫硫負(fù)荷和輸煤負(fù)荷供電，兩臺(tái)爐在脫硫島內(nèi)設(shè)兩段6kV母線段（即6kV脫硫Ⅰ段和6kV脫硫Ⅱ段），兩段母線之間不設(shè)聯(lián)絡(luò)斷路器。設(shè)一臺(tái)高壓廠用起動(dòng)/備用變壓器，電源從500kV配電裝置母線引接。作為機(jī)組高壓分裂變和高壓脫硫變備用電源。

引風(fēng)機(jī)由3700kW增容為5800kW之后，原高廠變?nèi)萘坎荒軡M足要求。將煤灰6kV AB段電源由#1機(jī)和#2機(jī)的6kV工作段改接至6kV脫硫Ⅰ段和6kV脫硫Ⅱ段，從而保證機(jī)組高廠變不增容。

4　高壓脫硫變壓器

脫硫系統(tǒng)增設(shè)兩座二級(jí)塔之后負(fù)荷增加，同時(shí)加上輸煤負(fù)荷也引接至了脫硫6kV段，業(yè)主把增設(shè)的4臺(tái)空壓機(jī)也引接至了脫硫6kV段。脫硫6kV段若仍采用兩臺(tái)機(jī)組高壓脫硫變互為備用的接線方式，高壓脫硫變?nèi)萘坎荒軡M足現(xiàn)階段負(fù)荷要求需要更換。

兩臺(tái)機(jī)組脫硫變?nèi)舨捎貌换閭溆玫慕泳€方式，根據(jù)業(yè)主提供的輸煤負(fù)荷為6824kW，脫硫6kV段負(fù)荷變?yōu)?5280kW，高壓脫硫變?nèi)萘繚M足要求可不更換。此時(shí)由高壓廠用起動(dòng)備用變壓器為脫硫6kV段提供起動(dòng)備用電源，起備變低壓側(cè)a、b分支通過共箱母線分別接至6kV脫硫Ⅰ段和6kV脫硫Ⅱ段的進(jìn)線柜。經(jīng)過計(jì)算，脫硫負(fù)荷的增加導(dǎo)致脫硫6kVⅠ、Ⅱ段短路電流增加，此時(shí)短路電流為Ⅰ″=32.7kA，Ich=82.4kA。脫硫6kV開關(guān)柜的短路水平由Ⅰ″=31.5kA，Ich=80kA變?yōu)棰瘛?40kA，Ich=100kA，脫硫6kVⅠ、Ⅱ段開關(guān)柜需全部更換。原脫硫6kV配電室及脫硫6kV柜拆除，在綜合樓石膏脫水間新建脫硫6kV配電室。

#1機(jī)、#2機(jī)脫硫6kV高壓廠用母線電壓水平如表1所示。

表1　母線電壓水平

高壓電動(dòng)機(jī)正常起動(dòng)母線電壓校驗(yàn)結(jié)果如表2所示。

表2　線電壓校驗(yàn)結(jié)果

高低壓廠用母線串聯(lián)自起動(dòng)計(jì)算結(jié)果（自啟動(dòng)電流倍數(shù)取5）如表3所示。

表3　自起動(dòng)計(jì)算結(jié)果

5　高壓廠用起動(dòng)I備用變壓器

5.1高壓廠用起動(dòng)/備用變壓器按照備用功能選擇容量

按照DL/T5153-2002火力發(fā)電廠廠用電設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定5.2.3要求，“高壓廠用備用變壓器（電抗器）或起動(dòng)/備用變壓器的容量不應(yīng)小于最大一臺(tái)（組）高壓廠用工作變壓器（電抗器）的容量。因此原高壓廠用起動(dòng)/備用變壓器作為高壓廠用工作變壓器和脫硫變壓器的備用，容量滿足要求，無需更換。（不考慮高壓廠用起動(dòng)/備用變壓器同時(shí)為廠變和脫硫變做備用的工況）

高壓廠用起動(dòng)/備用變壓器為廠變做備用時(shí)#1機(jī)、#2機(jī)廠用6kV高壓廠用母線電壓水平如表4所示。

表4　電壓水平

高壓電動(dòng)機(jī)正常起動(dòng)母線電壓校驗(yàn)結(jié)果如表5所示。

表5　電壓校驗(yàn)結(jié)果

5.2事故停機(jī)時(shí)起備變帶負(fù)荷情況

（1）當(dāng)發(fā)生事故停機(jī)時(shí)，發(fā)變組保護(hù)動(dòng)作跳主變高壓側(cè)斷路器并切換廠用電。

（2）同時(shí)MFT動(dòng)作關(guān)閉主汽門，跳輔機(jī)，約350ms，就可以甩掉大部分廠用電負(fù)荷。

高壓廠用起動(dòng)/備用變壓器可在過載100％時(shí)安全運(yùn)行10min，因此滿足事故情況下的安全停機(jī)要求。

5.3高壓廠用起動(dòng)/備用變壓器按照起動(dòng)功能選擇容量

高壓廠用起動(dòng)/備用變壓器低壓側(cè)a分支通過共箱母線接至脫硫6kVⅠ段，低壓側(cè)b分支通過共箱母線接至脫硫6kVⅡ段。#1機(jī)和#2機(jī)起動(dòng)時(shí)的負(fù)荷統(tǒng)計(jì)如表6和表7所示。標(biāo)注*設(shè)備，為工藝專業(yè)在機(jī)組起動(dòng)帶30％負(fù)荷切換廠用電時(shí)，該設(shè)備的輸出功率。輸煤按單條皮帶上煤考慮。

表 6

表 7

通過表6和表7可看出，在起動(dòng)時(shí)通過限制運(yùn)行方式，高壓廠用起動(dòng)/備用變壓器容量滿足起動(dòng)要求，無需更換。經(jīng)過計(jì)算短路電流Ⅰ″=38.2kA，Ich=98.4kA，不超過Ⅰ″=40kA，Ich=100kA，原廠用6kV工作段開關(guān)柜無需更換。此時(shí)起/備變分接頭n≥1或n≤-3，因此起/備變分接頭-8～+8滿足要求。

若在起動(dòng)時(shí)不限制運(yùn)行方式，高壓廠用起動(dòng)/備用變壓器容量不滿足起動(dòng)要求，需更換為50/31.5-31.5MVA。經(jīng)過計(jì)算短路電流Ⅰ″=43.0kA，Ich=111.5kA，已超過Ⅰ″=40kA，Ich=100kA，原廠用6kV工作段開關(guān)柜已不能滿足短路水平的要求，#1機(jī)及#2機(jī)6kV工作段開關(guān)柜、脫硫6kVⅠ段開關(guān)柜和6kVⅡ段開關(guān)柜、輸煤6kV段開關(guān)柜需全部更換。改動(dòng)工作量太大，施工周期太長(zhǎng)不建議采用。

綜上，本期高壓脫硫變和高壓起動(dòng)備用變壓器不更換。此方案的缺點(diǎn)在于：（1）高壓起動(dòng)備用變壓器不能同時(shí)給機(jī)組高壓分裂變和高壓脫硫變做備用電源，若機(jī)組6kVⅠ（Ⅱ）段和脫硫6kVⅠ（Ⅱ）段同時(shí)失電，只能停機(jī)。（2）在機(jī)組起動(dòng)的過程中需限制運(yùn)行方式，即機(jī)組6kVⅠ（Ⅱ）段的高壓電機(jī)和脫硫6kVⅠ（Ⅱ）段的負(fù)荷需從起備變的不同分支起動(dòng)。優(yōu)點(diǎn)在于改造工作量小，投資省。

6　結(jié)論

本次改造后的脫硫系統(tǒng)運(yùn)行良好，并且達(dá)到預(yù)期的改造效果。此脫硫改造項(xiàng)目的順利實(shí)施對(duì)于以后需要進(jìn)行脫硫增容改造的火電廠具有良好的借鑒和推廣意義，可充分參考現(xiàn)有電廠改造實(shí)例，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，根據(jù)各自的實(shí)際情況，從經(jīng)濟(jì)效益、脫硫配型、技術(shù)評(píng)價(jià)和場(chǎng)地環(huán)境等方面綜合考慮，選擇適合自己的成熟可行的改造方案進(jìn)行改造。

；

［1］李慶，黃波，溫武斌，等.減少無旁路濕法脫硫系統(tǒng)非正常停運(yùn)的可行性研究［J］.環(huán)境工程，2010（增刊）：172-175.

［2］周平，劉惠芳，周密.300 MW機(jī)組廠用電系統(tǒng)改造的分析［J］.華東電力，2000，28（12）：46-48.

［3］DL/T 5153-2002，火力發(fā)電廠廠用電設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定［S］.

［4］電力工業(yè)部西北電力設(shè)計(jì)院.電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊(cè)：電氣一次部分［M］.北京：中國(guó)電力出版社.

The Electrical Solutions of Flue Gas Desulfurization Transformation based on the State's Latest Emission Standards

The newly revised Emission Standard of Air Pollutants for Thermal Power Plants（GB13223-2011）had brought into effect.At the same time，the local environmental protection departments claimed to block the flue gas bypass duct.To achieve the requirements of the new standard on SO2 emission concentration，many plants need to reform the corresponding desulfurization system.This paper proposed the effective electrical reform program by taking the shangdong coal fired power plant desulfurization renovation project as an example.

The promulgation of the standard；Desulfurization system reform；Electrical reform program

B

1003-0492（2016）07-0086-03

TP29

賀艷輝（1981-），女，山東濟(jì)南人，工程師，現(xiàn)就職于山東電力工程咨詢?cè)河邢薰?，主要從事火力發(fā)電廠的電氣設(shè)計(jì)工作。張弘信（1982-），男，山東濟(jì)南人，工程師，現(xiàn)就職于國(guó)網(wǎng)山東省電力公司，主要從事電網(wǎng)運(yùn)行維護(hù)工作。

劉晨（1981-），男，山東濟(jì)南人，現(xiàn)就職于濟(jì)南供電公司，主要從事電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行工作。