某電廠超低排放改造中引風(fēng)機(jī)改造方案探討

趙文慧

（中國能源建設(shè)集團(tuán)山西省電力勘測設(shè)計(jì)院有限公司，山西 太原 030001）

0 引言

GB 13223—2011《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》 從2012 年1 月1 日開始全面執(zhí)行，重點(diǎn)地區(qū)燃煤電廠氮氧化物、二氧化硫和煙塵排放質(zhì)量濃度限值分別降低至100 mg/m3、 50 mg/m3、20 mg/m3[1]。2014 年年初，長三角地區(qū)率先提出了“燃煤電廠煙氣污染物超低排放”的概念，要求燃煤機(jī)組達(dá)到燃?xì)廨啓C(jī)排放標(biāo)準(zhǔn)，即氮氧化物、二氧化硫和煙塵排放質(zhì)量濃度限值分別降低至50 mg/m3、 35 mg/m3、5 mg/m3；隨之而來的是各省、各地區(qū)的呼應(yīng)，以及國家發(fā)展和改革委員會(huì)、環(huán)保部、國家能源局于2014 年9 月頒布的《煤電節(jié)能減排升級與改造行動(dòng)計(jì)劃（2014—2020 年）》的通知[2]。至此，燃煤電廠煙氣污染物超低排放得到了國家層面的重視和推動(dòng)。緊接著，國家發(fā)展和改革委員會(huì)、環(huán)保部、國家能源局2015 年又頒布了《全面實(shí)施燃煤電廠超低排放和節(jié)能改造工作方案》的通知，明確了全國范圍內(nèi)超低排放改造的目標(biāo)值和時(shí)間期限。同期，三部委還以發(fā)改價(jià)格 [2015]2835 號文下發(fā)《燃煤電廠超低排放電價(jià)支持政策有關(guān)問題》的通知，企業(yè)環(huán)保運(yùn)行壓力進(jìn)一步加大。在各項(xiàng)環(huán)保政策的持續(xù)施壓下，常規(guī)環(huán)保減排設(shè)施已無法滿足現(xiàn)行環(huán)保政策的要求，各發(fā)電集團(tuán)及各火電企業(yè)在確保經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的同時(shí)，加強(qiáng)了環(huán)保投入，對現(xiàn)有減排設(shè)施進(jìn)行提效改造，確保在新環(huán)保形勢下生產(chǎn)過程中的各類污染物的達(dá)標(biāo)排放。

“綠水青山就是金山銀山?！彪S著國家對節(jié)能減排工作重視的不斷深入，環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)也在不斷提高，排放監(jiān)督也愈發(fā)嚴(yán)格。地方環(huán)保部門對消除大型燃煤電廠煙囪有色煙羽污染也提出了明確的要求。

1 電廠情況概述

某電廠為2 臺600 MW 超臨界空冷機(jī)組，配套北京巴布科克·威爾科克斯（B&W） 有限公司生產(chǎn)的B&WB-2015/25.4-M 型超臨界參數(shù)、螺旋爐膛、一次中間再熱、平衡通風(fēng)、固態(tài)排渣、全鋼構(gòu)架、半露天布置的Ⅱ型鍋爐。煙氣脫硫采用石灰石—石膏濕法工藝、一爐一塔，引風(fēng)機(jī)和增壓風(fēng)機(jī)合并設(shè)置，不設(shè)煙氣換熱器GGH（gas-gas heater），無煙氣旁路。

1.1 電廠環(huán)保設(shè)施配置情況

除塵系統(tǒng)采用電袋除塵器+濕式電除塵器。電袋除塵器布置于空預(yù)器和引風(fēng)機(jī)之間；濕式電除塵器布置在脫硫吸收塔出口煙道上，保證顆粒物排放不高于5 mg/m3。

脫硝系統(tǒng)采用低氮燃燒器+選擇性催化還原法SCR （selective catalytic reduction） 脫硝工藝，設(shè)置4 層催化劑，布置于省煤器和空預(yù)器之間，保證氮氧化物排放不高于50 mg/m3。

脫硫系統(tǒng)采用石灰石—石膏濕法、一爐一塔脫 硫 裝 置 。 煙 氣 脫 硫 FGD（ Flue Gas Desulfurization） 系統(tǒng)在設(shè)計(jì)煤質(zhì)含硫量的煙氣條件下，脫硫入口煙氣SO2質(zhì)量濃度為3 189 mg/m3（標(biāo)態(tài)，干基，6%O2），脫硫裝置脫硫效率≥98.9%，SO2排放質(zhì)量濃度小于35 mg/m3(標(biāo)態(tài)，干基，6%O2)，保證二氧化硫排放不高于35 mg/m3。

1.2 引風(fēng)機(jī)現(xiàn)狀

每臺鍋爐配備2 臺動(dòng)葉可調(diào)軸流式引風(fēng)機(jī)，布置在電袋除塵器與脫硫塔之間的煙道上。每臺引風(fēng)機(jī)通過2 個(gè)圓形煙道與電袋除塵器相連，出口煙道合并為一個(gè)煙道與脫硫塔相連，2 臺引風(fēng)機(jī)布置在一條直線上，方向相反。引風(fēng)機(jī)由上海鼓風(fēng)機(jī)廠有限公司生產(chǎn)，引風(fēng)機(jī)型號為SAF30.5-18-2，具體的設(shè)計(jì)參數(shù)如表1 所示，引風(fēng)機(jī)性能曲線如圖1 所示。

表1 引風(fēng)機(jī)主要參數(shù)

2018 年4 月，電廠委托專業(yè)公司對2 號機(jī)組引風(fēng)機(jī)出力進(jìn)行了試驗(yàn)，并出具了試驗(yàn)報(bào)告。部分試驗(yàn)數(shù)據(jù)摘錄如表2 所示。

1.3 擬改造項(xiàng)目

為了滿足國家和地方最新環(huán)保政策的要求，電廠需要在改造后達(dá)到以下要求：在基準(zhǔn)氧質(zhì)量分?jǐn)?shù)6%的條件下，顆粒物、二氧化硫、氮氧化物排放質(zhì)量濃度分別不高于5 mg/m3、25 mg/m3、30 mg/m3，同時(shí)要求消除石膏雨、有色白煙。為達(dá)到環(huán)保要求，需進(jìn)行以下幾項(xiàng)改造。

圖1 引風(fēng)機(jī)性能曲線圖

表2 引風(fēng)機(jī)性能試驗(yàn)數(shù)據(jù)表

a） 脫硫系統(tǒng)深度減排改造，擬采用以下3 種方案：方案一為單塔雙區(qū)技術(shù)方案，煙氣系統(tǒng)阻力增加700 Pa；方案二為高效單塔+旋匯耦合器技術(shù)方案，煙氣系統(tǒng)阻力增加800 Pa；方案三為單塔雙循環(huán)技術(shù)方案，煙氣系統(tǒng)阻力增加400 Pa。

b） 脫硝系統(tǒng)深度減排改造，煙氣系統(tǒng)阻力增加100 Pa。

c） 煙羽治理改造，擬采用以下2 種方案：方案一為煙氣冷凝+中間熱媒體煙氣換熱器MGGH（media gas-gas heater） 技術(shù)方案，煙氣系統(tǒng)阻力增加1 500 Pa；方案二為漿液冷卻（水冷） +MGGH 技術(shù)方案，煙氣系統(tǒng)阻力增加1 000 Pa。

2 煙氣系統(tǒng)阻力及風(fēng)量核算

2.1 風(fēng)量核算

風(fēng)量核算時(shí)以改造用設(shè)計(jì)煤質(zhì)與基建期設(shè)計(jì)煤質(zhì)的對比進(jìn)行說明，如表3 所示。

1.3.2 觀察組 研究組患有陰道炎的老年糖尿病患者在給予雌激素軟膏的基礎(chǔ)上，給予保婦康栓（批準(zhǔn)文號：國藥準(zhǔn)字 Z46020058，規(guī)格：1.74 g×14 粒）進(jìn)行治療，給藥方式為陰道內(nèi)給藥。給藥劑量為1粒/次。給藥操作為清洗外陰部，向陰道深部塞入栓劑。給藥療程為4周。

表3 改造設(shè)計(jì)煤質(zhì)與原設(shè)計(jì)煤質(zhì)比較表

從表3 可以知道，改造用煤質(zhì)與基建期煤質(zhì)相比，收到基水分、空氣干燥基水分、干燥無灰基揮發(fā)分要高一些，收到基氮略高，其他各項(xiàng)成分均在正常允許的偏差范圍內(nèi)?？偟膩碚f，改造用設(shè)計(jì)煤質(zhì)與基建期設(shè)計(jì)所采用煤質(zhì)差別不大，對煙氣量的影響也不大。根據(jù)核算燃燒生成的煙氣量，改造煤質(zhì)比原設(shè)計(jì)煤質(zhì)生成的煙氣量少6.8%。單臺引風(fēng)機(jī)入口煙氣量為1 606 762 m3/h（446.3 m3/s，煙氣溫度119 ℃時(shí)）。

2.2 阻力核算

根據(jù)已收集的資料及從電廠相關(guān)人員了解到的運(yùn)行和改造（包括擬改造） 情況，結(jié)合同類工程設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，煙氣系統(tǒng)阻力分析如表4 所示。

表4 煙氣系統(tǒng)阻力統(tǒng)計(jì)表（技術(shù)協(xié)議） Pa

根據(jù)引風(fēng)機(jī)出力試驗(yàn)報(bào)告并結(jié)合后續(xù)改造情況，機(jī)組煙氣系統(tǒng)的阻力分析如表5 所示。

表5 煙氣系統(tǒng)阻力統(tǒng)計(jì)表（性能試驗(yàn)報(bào)告） Pa

表5 中“/”表示該項(xiàng)阻力已包含在“2018 年引風(fēng)機(jī)出力試驗(yàn)報(bào)告”的阻力中。

2.3 引風(fēng)機(jī)風(fēng)量和風(fēng)壓核算匯總

引風(fēng)機(jī)風(fēng)量、風(fēng)壓及其裕量分別如表6、表7所示。

表6 引風(fēng)機(jī)風(fēng)量及風(fēng)機(jī)裕量

表7 引風(fēng)機(jī)風(fēng)壓及風(fēng)機(jī)裕量

表7 中，煙氣系統(tǒng)總阻力分別按照下列情況統(tǒng)計(jì)：工況1 數(shù)據(jù)來源于技術(shù)協(xié)議，濕煙羽治理方案一；工況2 數(shù)據(jù)來源于2018 年04 月26 日引風(fēng)

機(jī)出力試驗(yàn)報(bào)告，濕煙羽治理方案一。

3 引風(fēng)機(jī)改造方案及運(yùn)行建議

3.1 引風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀況

引風(fēng)機(jī)BMCR 工況下設(shè)計(jì)風(fēng)量456 m3/s，風(fēng)壓9 590 Pa。2018 年性能測試（負(fù)荷600 MW 時(shí)）風(fēng)量447.75 m3/s，風(fēng)壓7 674 Pa。

3.2 引風(fēng)機(jī)改造方案

按照《大中型火力發(fā)電廠設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50660—2011）要求，引風(fēng)機(jī)選型應(yīng)滿足“風(fēng)量裕量不宜低于10%，宜另加10 ℃～15 ℃的溫度裕量；引風(fēng)機(jī)的壓頭裕量不宜低于20%”[3]。

根據(jù)改造設(shè)計(jì)煤質(zhì)及以上引風(fēng)機(jī)風(fēng)量和風(fēng)壓的核算情況分析，煤質(zhì)與基建期間設(shè)計(jì)用煤質(zhì)差別很小，基本能夠被基建期間的設(shè)計(jì)和校核煤質(zhì)覆蓋到，所以煤質(zhì)對機(jī)組運(yùn)行的影響基本可以忽略不計(jì)。本工程引風(fēng)機(jī)的風(fēng)量裕量為12.5%，裕量比較大，能夠滿足機(jī)組運(yùn)行的需要。各工況在引風(fēng)機(jī)性能曲線上的位置[4]如圖2 所示。引風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓情況比較復(fù)雜，下面分別進(jìn)行分析。

圖2 各工況點(diǎn)在風(fēng)機(jī)性能曲線上的位置

圖2 中，工況0 為2018 年性能試驗(yàn)工況。對于工況1，引風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓裕量計(jì)算值為-6.1%（絕對值為-744 Pa），按照該工況下煙氣系統(tǒng)的阻力計(jì)算值，引風(fēng)機(jī)的壓頭不夠，需要對引風(fēng)機(jī)進(jìn)行改造，提高引風(fēng)機(jī)的全壓升，并考慮一定的風(fēng)壓裕量。

對于工況2，引風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓裕量計(jì)算值為14.2%（絕對值為1 434 Pa），按照該工況下煙氣系統(tǒng)的阻力計(jì)算值，引風(fēng)機(jī)的壓頭裕量雖然沒有達(dá)到規(guī)范中“引風(fēng)機(jī)的壓頭裕量不宜低于20%”的要求；但考慮到本工程為改造工程，有機(jī)組的實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)支持，14.2%的壓頭裕量完全可以滿足機(jī)組的運(yùn)行要求，不需要對引風(fēng)機(jī)進(jìn)行改造。

考慮到性能試驗(yàn)的實(shí)測值比基建期間主輔機(jī)廠家提供的設(shè)計(jì)值更能反映實(shí)際運(yùn)行情況，即工況2 比工況1 可靠性高，所以，按照工況2 的結(jié)果確定引風(fēng)機(jī)的改造方案，即現(xiàn)有引風(fēng)機(jī)可以滿足此次超低排放改造后機(jī)組運(yùn)行的要求，暫不需要對引風(fēng)機(jī)進(jìn)行改造。而且工況2 位置在風(fēng)機(jī)性能曲線上對應(yīng)的效率很高（約89%），這有利于今后機(jī)組的高效運(yùn)行。

3.3 運(yùn)行建議

此次超低排放改造完成后，引風(fēng)機(jī)的風(fēng)量裕量為12.5%，裕量比較大，能夠滿足機(jī)組運(yùn)行的需要。引風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓裕量計(jì)算值為14.2%，低于《大中型火力發(fā)電廠設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50660—2011） 的要求。在機(jī)組運(yùn)行過程中，燃用煤質(zhì)變化、環(huán)境溫度和氣壓的變化以及電網(wǎng)電壓和頻率的變化都會(huì)對引風(fēng)機(jī)的運(yùn)行產(chǎn)生影響，萬一出現(xiàn)引風(fēng)機(jī)出力原因限制機(jī)組負(fù)荷的情況，可以在接近滿負(fù)荷工況時(shí)采取以下措施調(diào)整煙氣系統(tǒng)的運(yùn)行工況，提高發(fā)電機(jī)組的出力。第一，加強(qiáng)脫硝系統(tǒng)吹灰頻率，減小脫硝系統(tǒng)阻力。第二，加強(qiáng)空氣預(yù)熱器吹灰頻率，降低空預(yù)器的堵塞增加的運(yùn)行阻力。第三，加強(qiáng)電袋除塵器的吹灰頻率或減小電袋除塵器的差壓設(shè)定值，從而減小電袋除塵器的運(yùn)行阻力。第四，燃用含硫量低的煤質(zhì)，減少脫硫噴淋層運(yùn)行數(shù)量，從而減小脫硫系統(tǒng)的運(yùn)行阻力。第五，在檢修時(shí)對空預(yù)器密封進(jìn)行調(diào)整，減少空預(yù)器的漏風(fēng)率。

4 結(jié)束語

新建工程中，設(shè)計(jì)方依據(jù)主輔機(jī)廠家的資料和《大中型火力發(fā)電廠設(shè)計(jì)規(guī)范》 要求確定引風(fēng)機(jī)參數(shù)；但在機(jī)組投運(yùn)后，由于實(shí)際運(yùn)行工況和設(shè)計(jì)工況的偏離，往往發(fā)現(xiàn)引風(fēng)機(jī)的選型偏大；機(jī)組投運(yùn)后，可以通過運(yùn)行數(shù)據(jù)和性能試驗(yàn)等途徑獲取機(jī)組的運(yùn)行參數(shù)。這些數(shù)據(jù)比基建期的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)更為準(zhǔn)確、可靠，更能夠反映機(jī)組的實(shí)際運(yùn)行情況。因此，在超低排放改造工程中，確定引風(fēng)機(jī)的改造方案前，需要先對機(jī)組運(yùn)行現(xiàn)狀進(jìn)行詳細(xì)摸底，取得真實(shí)可靠的數(shù)據(jù)，然后以實(shí)測數(shù)據(jù)為主要依據(jù)，同時(shí)結(jié)合原始設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，以實(shí)事求是的態(tài)度提出改造方案。改造方案是否合理，對引風(fēng)機(jī)的運(yùn)行效率、機(jī)組廠用電率以及改造費(fèi)用都將產(chǎn)生影響。

本文以引風(fēng)機(jī)出力試驗(yàn)中的測試數(shù)據(jù)為主，結(jié)合擬改造項(xiàng)目，通過詳細(xì)分析引風(fēng)機(jī)的運(yùn)行現(xiàn)狀、煤質(zhì)變化對引風(fēng)機(jī)風(fēng)量的影響、煙氣系統(tǒng)阻力變化對引風(fēng)機(jī)風(fēng)壓的影響，提出了引風(fēng)機(jī)不需要改造的方案。在引風(fēng)機(jī)改造后滿足機(jī)組運(yùn)行的同時(shí)，也節(jié)省了引風(fēng)機(jī)的改造費(fèi)用，提高了引風(fēng)機(jī)的運(yùn)行效率，降低了廠用電率。