HG-1025/17.45-YM28型亞臨界鍋爐超低排放改造

楊旭昊

(華電能源股份有限公司牡丹江第二發(fā)電廠，黑龍江 牡丹江 157015)

HG-1025/17.45-YM28型亞臨界鍋爐超低排放改造

楊旭昊

(華電能源股份有限公司牡丹江第二發(fā)電廠，黑龍江 牡丹江 157015)

按照國家環(huán)保要求，華電能源股份有限公司牡丹江第二發(fā)電廠#9鍋爐進(jìn)行了超低排放改造，介紹了脫硝、脫硫及除塵系統(tǒng)的主要改造內(nèi)容，改造后機(jī)組污染物排放質(zhì)量濃度大幅度降低，在收到明顯環(huán)保效益的同時，由于國家超低排放環(huán)保電價補(bǔ)貼的落實(shí)，企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益也明顯提高。針對改造后出現(xiàn)的增壓風(fēng)機(jī)過流問題，提出了具體的解決措施。

脫硫；脫硝；除塵；環(huán)保；超低排放改造

1 機(jī)組環(huán)保設(shè)備概況

華電能源股份有限公司牡丹江第二發(fā)電廠#9鍋爐是哈爾濱鍋爐廠生產(chǎn)的HG-1025/17.45-YM28型300 MW亞臨界壓力、自然循環(huán)、平衡通風(fēng)、四角噴燃鍋爐，設(shè)計(jì)煤質(zhì)為煙煤，于2011年1月投產(chǎn)。#9鍋爐煙氣脫硫系統(tǒng)采用石灰石-石膏濕法脫硫工藝，“一爐一塔”布置，設(shè)計(jì)脫硫效率大于90%，脫硫吸收劑采用石灰石，脫硫副產(chǎn)品為二水石膏，脫硫系統(tǒng)隨主機(jī)投產(chǎn)。除塵器為布袋除塵器，除塵器設(shè)計(jì)煙氣量為1.880×106m3/h，在入口煙氣質(zhì)量濃度不大于60.75 g/m3的條件下，除塵器出口煙氣煙塵排放質(zhì)量濃度≤30 mg/m3，除塵系統(tǒng)隨主機(jī)投產(chǎn)。煙氣脫硝裝置采用選擇性催化還原(SCR)工藝，脫硝催化劑為“2+1”設(shè)計(jì)，脫硝改造后于2014年7月通過168 h試運(yùn)行。

2 機(jī)組超低改造背景

近幾年，國家對環(huán)保參數(shù)的要求越來越嚴(yán)格，2011年7月，國家環(huán)保部發(fā)布了GB 13223—2011《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》，對火電廠污染物排放做了進(jìn)一步的嚴(yán)格要求和限制，要求現(xiàn)役火電機(jī)組于2014年7月1日執(zhí)行新的污染物排放標(biāo)準(zhǔn)。華電能源股份有限公司牡丹江第二發(fā)電廠為保證鍋爐污染物排放指標(biāo)達(dá)標(biāo)，環(huán)保運(yùn)行參數(shù)符合國家要求，按照國家環(huán)保部和集團(tuán)公司的要求，于2016年進(jìn)行了#9鍋爐超低排放改造。

3 超低排放改造方案及技術(shù)路線

超低排放改造由中國華電科工集團(tuán)有限公司設(shè)計(jì)，黑龍江省火電第三公司施工，于2016年10月完工并通過168 h試運(yùn)行。為保證NOx，SO2、煙塵排放質(zhì)量濃度達(dá)標(biāo)，#9鍋爐超低排放改造采用增加備用層催化劑(脫硝)+常規(guī)布袋除塵+管束除塵除霧裝置(脫硫)方案，具體改造內(nèi)容如下。

3.1 脫硝系統(tǒng)主要改造內(nèi)容

氨區(qū)增加1臺液氨儲罐，布置在原氨區(qū)氨罐位置東側(cè)的預(yù)留位置。使用原鍋爐脫硝改造中預(yù)留的催化劑位置，增加1層催化劑，實(shí)現(xiàn)NOx質(zhì)量濃度≤50 mg/m3的超低排放目標(biāo)，在此基礎(chǔ)上核算催化劑整體化學(xué)壽命，每臺機(jī)組新增板式催化劑量約210 m3，可以提高后續(xù)催化劑輪換的簡易性和經(jīng)濟(jì)性。經(jīng)核算，單臺機(jī)組氨耗量由 130 kg/h調(diào)整到155 kg/h，現(xiàn)有氨區(qū)蒸發(fā)器不滿足要求，更換成2臺大容量液氨蒸發(fā)器，布置于工藝設(shè)備間。 備用層按預(yù)留蒸汽吹灰器方案安裝蒸汽吹灰器，同時每臺機(jī)組新增6臺蒸汽吹灰器和18個聲波吹灰器。更換NOx質(zhì)量濃度測量裝置和氨逃逸表計(jì)。對磨損的導(dǎo)流板和煙道壁進(jìn)行防磨處理及修復(fù)[1]。對2臺鍋爐低氮燃燒器進(jìn)行修復(fù)及系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)整。

3.2 脫硫系統(tǒng)主要改造內(nèi)容

(1)煙氣系統(tǒng)：拆除原煙道擋板門，增加增壓風(fēng)機(jī)旁路(增加增壓風(fēng)機(jī)進(jìn)出口及增壓風(fēng)機(jī)旁路擋板門)，修復(fù)凈煙道擋板門，更換原脫硫出口凈煙氣連續(xù)排放監(jiān)測系統(tǒng)(CEMS)及煙塵儀。

(2)SO2吸收系統(tǒng)：將吸收塔漿池高度增加3 m，更換3臺側(cè)進(jìn)式攪拌器，氧化噴槍改為氧化管網(wǎng)，拆除最底層噴淋層，安裝1層氣流均布板，增加2層大流量的噴淋層(5 000 m3/h)，形成4層噴淋層+1層托盤的配置；將兩級屋脊式除霧器更換為上?；袅痔峁┑男靼宄F器裝置(1層管式除霧器+1層屋

脊式除霧器+2層管式除塵除霧裝置)。新增噴淋層間距為2.00 m，改造后除霧區(qū)高度為11.50 m(比原除霧器區(qū)增加了5.56 m，其中頂層噴淋層中心距一級除霧器底部間距 3.00 m，高效除塵除霧裝置高5.00 m，除塵除霧裝置頂部至吸收塔出口底部間距3.50 m)，吸收塔總高度增加12.56 m，對原噴淋層及噴嘴全部進(jìn)行更換。更換最底層循環(huán)泵，上2層循環(huán)泵檢修利舊，新增1臺循環(huán)泵。

(3)氧化空氣系統(tǒng)：利舊移位2臺，新增1臺，系統(tǒng)形成2用1備。 將原18.2 m的循環(huán)泵拆除，更換流量為5 000 m3/h、揚(yáng)程為24.1 m的漿液循環(huán)泵，配套更換循環(huán)管道、閥門，此循環(huán)管道原排放閥門、管道儀表利舊；另外新增1臺流量為5 000 m3/h、揚(yáng)程為26.1 m的漿液循環(huán)泵，配套新增管道、閥門及儀表等。

(4)石膏脫水系統(tǒng)：新增1套圓盤脫水機(jī)系統(tǒng)。

(5)吸收劑制備系統(tǒng)：新增1套粉制漿系統(tǒng)。

(6)工藝水工業(yè)水系統(tǒng)：新增1臺除霧器水泵，每臺機(jī)組1用1備，新增1臺工藝水泵。

3.3 除塵系統(tǒng)主要改造內(nèi)容

原除塵器花板框架梁以上(含花板)部分全部拆除，將原布袋除塵器含塵室增高2 m，對凈氣室和花板進(jìn)行重新布置，凈氣室共分為8個單元，過濾風(fēng)速控制在0.85 m/min以下。拆除各室進(jìn)氣口與中間煙道并重新設(shè)計(jì)，按照要求重新調(diào)整進(jìn)風(fēng)方式，保證清灰后自由沉降的粉塵能夠直接落入灰斗底部，改善灰斗內(nèi)部流場分布。在每臺除塵器的進(jìn)出口增加煙氣擋板，拆除原有除塵器每個單元的進(jìn)口擋板和出口氣動提升閥。將每臺鍋爐除塵器的8個單元合并為2個單元，拆除原有除塵器的旁路系統(tǒng)。改造后過濾面積為36 925 m2，除塵設(shè)計(jì)效率為99.975%，除塵保證效率為99.970%。 濾袋材質(zhì)為聚四氟乙烯(PTFE)基布，迎塵面和背塵面為聚苯硫醚(PPS)纖維(進(jìn)口)，迎塵面面層加30%超細(xì)PPS纖維，濾料進(jìn)行防油、防水和PTFE浸漬處理，克重不小于580 g/m2。噴吹清灰系統(tǒng)增設(shè)電加熱器，清灰氣源來自電廠空氣壓縮機(jī)(以下簡稱空壓機(jī))系統(tǒng)。 空壓機(jī)系統(tǒng)配套增加2臺螺桿式空壓機(jī)，型號與原空壓機(jī)相同，并與原有空壓機(jī)系統(tǒng)合并。

3.4 超低排放改造中的節(jié)能措施

#9鍋爐超低排放改造中，采用石灰石-石膏濕法煙氣脫硫工藝系統(tǒng)，是一種集吸收、氧化、結(jié)晶、除塵為一體的工藝，相對于其他脫硫系統(tǒng)能耗較低，保溫設(shè)備及管道保溫厚度采取經(jīng)濟(jì)厚度[2]。大多數(shù)照明燈的光源采用氣體放電光源，在達(dá)到相同照度的情況下可有效節(jié)約用電量。 交直流型接觸器及指示燈均采用節(jié)能型產(chǎn)品。室外照明采用光電自動控制措施。 采用塑鋼門、窗，窗玻璃為雙層5 mm厚中空玻璃，可降低室內(nèi)的熱損耗，提高隔聲效果，投產(chǎn)運(yùn)行后不需要維護(hù)，減少了維護(hù)工作量，降低了運(yùn)行成本。超低排放改造前、后環(huán)保指標(biāo)對比見表1。

表1 超低排放改造前、后環(huán)保指標(biāo)對比

4 超低排放改造節(jié)能、環(huán)保效益分析

#9鍋爐超低排放改造后，在不考慮動態(tài)投資及設(shè)備折舊的情況下，年收益約為1 210萬元。

4.1 增加上網(wǎng)電價利潤

按照國家發(fā)改委、環(huán)保部、國家能源局《全面實(shí)施燃料電廠超低排放和節(jié)能改造工作方案》，#9鍋爐進(jìn)行超低排放改造并拿到環(huán)保電價批復(fù)后，獲得環(huán)保電價補(bǔ)貼0.01 元/(kW·h)。按照#9機(jī)組2014 —2016年的年平均利用小時數(shù)4 765、出力系數(shù)70.8%計(jì)算，每年環(huán)保電價收益=4 765×300×103×(1-9.07%)×0.01×10-5=1 300 (萬元)(#9機(jī)組2016年綜合廠用電率為9.07%)。

4.2 減少排污費(fèi)成本

按照#9鍋爐超低排放改造的參數(shù)，預(yù)計(jì)每年可以節(jié)約排污費(fèi)用約37萬元，具體為：減少NOx排放224 t，節(jié)約NOx排污費(fèi)14萬元；減少煙塵排放80 t，節(jié)約煙塵排污費(fèi)4萬元；減少SO2排放300 t，節(jié)約煙塵排污費(fèi)19萬元。

4.3 增加廠用電成本

#9鍋爐超低排放改造新增2臺空壓機(jī)、1臺漿液循環(huán)泵等設(shè)備，新增負(fù)荷功率為750 kW，廠用電成本=4 765÷0.708×750×10-6=5.05 (GW·h)，按照2016年單位燃料成本0.15 元/(kW·h)計(jì)算，年增加廠用電成本約75萬元。

4.4 增加液氨、石灰石成本

#9機(jī)組超低排放改造后石灰石額定用量由2.0 t/h升至3.2 t/h，每年增加石灰石用量=4 765÷0.708×1.2=8 076 (t)，按110 元/t計(jì)算，每年增加石灰石成本89萬元；液氨耗量由130 kg/h增加到155 kg/h，每年增加4 765÷0.708×25×10-3=168

(t)，按3 100 元/t計(jì)算，每年增加液氨費(fèi)用52萬元。

5 存在的問題及解決方案

#9機(jī)組超低排放改造后，機(jī)組負(fù)荷超過280 MW(純凝工況)時，出現(xiàn)增壓風(fēng)機(jī)過流問題，原因分析及解決方案如下。

5.1 超低排放改造后168 h試運(yùn)行情況

2016年10月28日，#9機(jī)組參數(shù)為：電負(fù)荷，281 MW；蒸汽流量，880 t/h；氧量，2.3%；總風(fēng)量，1 003 t/h；凈煙氣流量，1.454×106m3/h；A引風(fēng)機(jī)動葉開度，67%；B引風(fēng)機(jī)動葉開度，78%；增壓風(fēng)機(jī)靜葉開度，90%；電機(jī)電流，201 A(198 A額定)。

5.2 增壓風(fēng)機(jī)過流原因分析

經(jīng)測試，增壓風(fēng)機(jī)出力達(dá)到額定出力時(現(xiàn)有增壓風(fēng)機(jī)在鍋爐最大連續(xù)出力(BMCR)工況的壓升為1 850 Pa，設(shè)計(jì)選型(TB)點(diǎn)工況的壓升為2 220 Pa)，脫硫系統(tǒng)阻力約為2 600 Pa。各段阻力分別為：合金托盤阻力590 Pa，噴淋層阻力600 Pa，除霧器阻力1 040 Pa。

合金托盤的阻力包含吸收塔入口的阻力，托盤存在500～800 mm的“帶液”運(yùn)行，實(shí)際運(yùn)行阻力在設(shè)計(jì)范圍內(nèi)。噴淋層的阻力設(shè)計(jì)值為800 Pa，流場模擬593 Pa，噴淋層增加了1層DL板(共3層DL板)，實(shí)際運(yùn)行阻力在設(shè)計(jì)范圍內(nèi)。除霧器設(shè)計(jì)阻力為350 Pa，實(shí)際運(yùn)行阻力遠(yuǎn)超設(shè)計(jì)值。從而得出結(jié)論，除霧器阻力超過設(shè)計(jì)值是增壓風(fēng)機(jī)過流的主要原因。

5.3 增壓風(fēng)機(jī)過流解決方案

經(jīng)技術(shù)討論分析，計(jì)劃采用調(diào)整上2層除塵除霧裝置旋流板角度的方案，在保證煙塵排放指標(biāo)的前提下，將除霧器阻力降到550 Pa左右，以解決增壓風(fēng)機(jī)過流的問題。

截至2017年4月21日，調(diào)整上2層除塵除霧裝置旋流板角度的工作完成，#9機(jī)組啟動后，額定負(fù)荷(300 MW)下，測量除霧器阻力由原來的1 060 Pa降到650 Pa，增壓風(fēng)機(jī)電流為296 A(額定298 A)，可以滿足機(jī)組滿負(fù)荷需求。

6 結(jié)束語

華電能源股份有限公司牡丹江第二發(fā)電廠#9鍋爐進(jìn)行超低排放改造后，污染物排放質(zhì)量濃度大幅度降低，企業(yè)環(huán)保效益、社會效益明顯；同時，由于國家超低環(huán)保電價補(bǔ)貼的落實(shí)，企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益也明顯提高，極大地提升了在當(dāng)前煤炭市場嚴(yán)峻形勢下的市場競爭力。

[1]杜雅琴.火電廠煙氣脫硫脫硝設(shè)備及運(yùn)行[M].北京：中國電力出版社,2014.

[2]蔣文舉.煙氣脫硫脫硝技術(shù)手冊[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2012.

(本文責(zé)編：劉芳)

2017-03-14；

2017-04-14

X 773

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1674-1951(2017)04-0063-03

楊旭昊(1978—)，男，黑龍江牡丹江人，高級工程師，從事熱能動力方面的工作(E-mail:yangxuhao2008@163.com)。