600MW級超臨界燃煤機組超低排放改造策略

崔 強

（中電建甘肅能源崇信發(fā)電有限責任公司，甘肅平?jīng)?744200）

0 引言

根據(jù)2015 年12 月2 日國務院召開第114 次常務會議精神，《煤電節(jié)能減排升級與改造行動計劃（2014—2020 年）》（發(fā)改能源［2014］2093 號），《甘肅省全面實施燃煤電廠超低排放和節(jié)能改造工作方案》（甘環(huán)發(fā)［2016］58 號）”等文件要求，甘肅省內(nèi)300 MW 以上機組必須于2020 年前完成超低排放改造，使大氣污染物排放濃度滿足NOx≤50 mg/m3、SO2≤35 mg/m3以及煙塵濃度≤10 mg/m3。中電建甘肅能源崇信發(fā)電有限責任公司（簡稱崇信發(fā)電公司）積極響應國家和甘肅省政府關(guān)于節(jié)能減排的相關(guān)要求，從2016 年開始著手對2 臺660 MW 超臨界燃煤鍋爐機組進行超低排放改造的相關(guān)前期準備工作，2018 年8月已完成1#機組的改造任務，2#機組計劃于2019 年8 月底前完成。

1 機組概況

崇信發(fā)電公司一期工程建設規(guī)模為2×600 MW 級超臨界直接空冷凝汽式燃煤發(fā)電機組，同步建設石灰石濕法脫硫裝置，預留脫硝的位置。2 臺機組分別于2010 年12 月和2011 年1 月投產(chǎn)。一期工程機組投產(chǎn)后，隨著國家環(huán)保政策的變化，大氣污染物控制指標（主要是煙氣中SO2、NOx和煙塵）越來越嚴格，崇信發(fā)電公司先后進行了脫硝系統(tǒng)改造、電除塵系統(tǒng)的技術(shù)改造。此次改造前，脫硫系統(tǒng)采用石灰石—石膏濕法煙氣脫硫工藝（Flue Gas Desulfurization，F(xiàn)GD）：用石灰石作為脫硫劑，配置二級石膏脫水系統(tǒng)，脫硫裝置采用一爐一塔，設置3 臺漿液循環(huán)泵，吸收塔內(nèi)設置托盤及3 層噴淋裝置整套脫硫裝置的煙氣處理能力為1 臺鍋爐100%BMCR（Boiler Maximum Continue Rate，鍋爐最大連續(xù)蒸發(fā)量）工況時的煙氣量，脫硫裝置出口SO2濃度不超過100 mg/m3、SO2脫除率大于95%。脫硝系統(tǒng)采用了選擇性催化還原（Selective Catalytic Reduction，SCR）煙氣脫硝工藝，還原劑為液氨，催化劑采用蜂窩式催化劑，按“2＋1”模式布置，設計脫硝效率≥80%，NOx排放濃度不超過100 mg/m3；每臺機組配置2 臺蘭州電力修造廠設計制造的雙室四電場電除塵器，設計除塵效率大于99.65%。電除塵電氣系統(tǒng)配置了高頻電源，在進口煙道處布置了低溫省煤器，除灰系統(tǒng)采用干除灰設備，經(jīng)脫硫后煙囪出口處煙塵濃度排放穩(wěn)定低于30 mg/m3。所以鍋爐煙氣中SO2、NOx和煙塵排放滿足GB 13223—2011《火電廠大氣污染物排放標準》中的要求，即SO2≤200 mg/m3、NOx≤100 mg/m3，煙塵≤30 mg/m3，但現(xiàn)有的煙氣排放處理設施無法完全滿足超低排放SO2≤35 mg/m3、NOx≤50 mg/m3，煙塵≤10 mg/m3標準。

為滿足甘肅省對燃煤機組煙氣污染物排放的最新要求，改善本地區(qū)的大氣環(huán)境質(zhì)量，建設綠色環(huán)保型火力發(fā)電廠，崇信發(fā)電公司決定對一期工程2 臺機組脫硫、脫硝及除塵等煙氣處理設施進行升級改造，以達到超低排放的要求。

2 超低排放改造實施前的準備

在2 臺機組進行超低排放實施技術(shù)改造前，崇信發(fā)電公司安排專業(yè)技術(shù)人員到國內(nèi)同類型火電廠進行了多次考察調(diào)研，主要考察超低排放改造所采用的技術(shù)路線、施工方案等，考察結(jié)束后提交了考察報告。在改造方案基本確定后，崇信發(fā)電公司于2016 年7 月委托河南省電力勘測設計院開展了一期機組煙氣超低排放改造工程可行性研究，并于2016 年9 月完成了《崇信發(fā)電公司一期超低提成放改造工程可行性研究報告》，2017 年通過公開招標的方式選定了超低排放改造的設計、供貨、施工、調(diào)試單位。經(jīng)過各項前期準備工作完成后，利用機組停運的機會，于2018 年3 月初施工單位進入現(xiàn)場正式開展了1#機組超低排放改造的現(xiàn)場施工工作，并于2018 年8 月完成了1#機組超低排放改造后的試運行和環(huán)保監(jiān)測與現(xiàn)場驗收。

3 超低排放改造的策略

經(jīng)過前期充分的調(diào)研與論證，最終確定了崇信發(fā)電公司一期工程2 臺機組超低排放改造的策略，主要有以下6 方面內(nèi)容。

（1）將蜂窩式催化劑由原來的2 層增加至3 層，以提高脫硝裝置的煙氣處理能力。

（2）在脫硫吸收塔和煙囪之間加裝1 臺濕式靜電除塵器進行深度除塵，以滿足最新的超低排放要求。

（3）采用單塔單循環(huán)提高液氣比的工藝，原脫硫裝置采用一爐一塔，為降低改造費用，改造時利用原吸收塔現(xiàn)有的噴淋層等設施，吸收塔入口煙道及出口煙道盡可能利舊，同時要達到改造的效果。

（4）改造時將脫硫吸收塔加高6 m，增加一層噴淋設備，由原來的3 層噴淋裝置增加至4 層，增加1 臺漿液循環(huán)泵及其附屬管道，并對原有的除霧器進行改造更換。

（5）由于增加濕式靜電除塵器設備后，鍋爐煙風阻力增大，將原來的引風機+增加風機的引風系統(tǒng)進行引增合一的節(jié)能技術(shù)改造，對電除塵至吸收塔這間的煙道進行優(yōu)化改造，改造后的引風機采用變頻驅(qū)動，一方面滿足煙風阻力的要求，同時達到節(jié)能的效果。

（6）對煙氣污染物在線連續(xù)監(jiān)測設備及電氣、控制系統(tǒng)進行改造，重新修建了CEMS（Continuous Emission Monitoring System，煙氣排放連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)）小室、配電室以及引風機變頻器室，并對機組的DCS（Distributed Control System，分布式控制系統(tǒng)）進行了相應更改，以適應新的脫硫、脫硝系統(tǒng)運行要求。

4 改造施工過程中的注意事項

隨著國家對環(huán)境保護提出的要求越來越高，大氣污染物排放控制指標也越來越嚴格，國內(nèi)火力發(fā)電企業(yè)為適應國家環(huán)保政策的變化，原有的燃煤機組煙氣處理設施已無法滿足最新的超低排放的要求。近幾年以來，實施火電燃煤機組超低排放改造開展的項目很多，在改造施工過程中也曾發(fā)生過多起脫硫吸收塔著火事件，所以改造過程中的安全和質(zhì)量管理工作尤為重要。在施工時安全方面的主要防范的風險點在于防止高空墜落、防止高空落物傷人和損壞設備，防止吸收塔內(nèi)防腐材料著火、防止觸電、防止機械傷害等。質(zhì)量管理方面，因改造施工過程中焊接工作量很大，主要對吸收塔、濕式除塵器的焊接、安裝質(zhì)量以及設備內(nèi)部的防腐等方面工作要嚴格把關(guān)，督促施工單位嚴格按照施工方案確定的工藝程序進行施工，并加強質(zhì)量驗收。崇信發(fā)電公司在機組超低排放改造過程中主要采取了以下4 項措施。

（1）嚴格執(zhí)行開工報批手續(xù)，做好施工單位的入廠管理，特別是關(guān)系到起重、焊工等特殊工種的作業(yè)，作業(yè)人員的資質(zhì)必須符合要求，并做好工作人員的入廠安全教育。

（2）對施工方案嚴格審查把關(guān)，在開工前必須將安全、技術(shù)、組織措施經(jīng)討論通過后完成審批程序。

（3）加強施工的全過程管控，由于施工隊伍人員素質(zhì)參差不齊，個別施工作業(yè)人員安全意識不強，必須采取有效的監(jiān)控手段進行監(jiān)督，同時采取違章重罰的機制，確保作業(yè)人員的安全。

（4）嚴格執(zhí)行動火票制度，動火票各崗位簽字人員均實行現(xiàn)場簽字，如果防火措施未檢查未落實不予簽批。為了避免吸收塔著火事故發(fā)生，在動火區(qū)域設置了消防水軟管，并進行動火作業(yè)的全過程監(jiān)護，在當天的動火作業(yè)結(jié)束后必須現(xiàn)場設置留守人員進行監(jiān)護，以保證動火安全，確保超低排放改造工作的安全有序進行。

5 改造效果

2018 年8 月，1#機組超低排放改造結(jié)束以后進行試運行，機組運行穩(wěn)定，各項運行參數(shù)符合規(guī)程要求，現(xiàn)場監(jiān)測和環(huán)保監(jiān)測部門的比對監(jiān)測結(jié)果顯示環(huán)保排放指標優(yōu)良，正常工況下污染物排放濃度指標SO2≤30 mg/m3、NOx≤40 mg/m3和煙塵≤5 mg/m3，達到了改造預期效果。

6 結(jié)語

近年來，300 MW 以上容量的火力發(fā)電機組超低排放改造是國內(nèi)火力發(fā)電企業(yè)為響應國家節(jié)能減排要求而實施的一項重要工作。各發(fā)電企業(yè)的設備配置不同、運行情況各有差異，實行技術(shù)改造的策略也許有所不同。雖然所闡述的改造策略對于機組的詳細情況未做更多說明，但是對于同類型機組來講該改造策略和技術(shù)路線會有一定借鑒作用。目前，崇信發(fā)電公司的超低排放改造工程已完成1 臺機組（圖1）。根據(jù)以往改造經(jīng)驗，2019 年進行2#機組改造時將進一步加強安全質(zhì)量管理，爭取使其超低排放改造取得更加理想的效果，為國家的節(jié)能減排工作做出貢獻。

圖1 機組運行過程中DCS 顯示