關于600MW火電燃煤機組超低排放改造的研究

王璐

【摘 要】本文對600MW燃煤機組煙氣超低排放改造工程作了介紹、分析。文中主要對超低排放的概念、意義進行了介紹，并以樂清電廠一期為例的600MW燃煤機組超低排放改造方案、改造目標等問題作了簡要分析、研究。

【關鍵詞】超低排放；600MW燃煤機組；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電運行、末端治理等過程中，采用多種污染物高效協同脫除集成系統技術，使其大氣污染物排放濃度基本符合燃氣機組排放限值，即煙塵、二氧化硫、氮氧化物排放濃度（基準含氧量6%）分別不超過10mg/m3、35mg/m3、50mg/m3，比《火電廠大氣污染物排放標準》（GB13223-2011）中規定的燃煤鍋爐重點地區特別排放限值分別下降50%、30%和50%，是燃煤發電機組清潔生產水平的新標桿[1]。

1.2 論文研究背景及意義

傳統的燃煤電廠歷來被視為大氣污染物的主要來源，是國家環保監管的重點。隨著國家對環境保護的高度重視，實施煙氣超低排放改造既滿足了國家日趨嚴格的環保標準的需要，又是國有企業保證環境質量、保護公眾健康的社會責任；是創新傳統燃煤發電發展方式，也是發電企業拓展燃煤發電產業的新思路；有助于推廣先進的高效協同污染物控制技術，推進環保產業鏈的發展。

2 改造內容

樂清電廠一期2×600MW燃煤機組同步配套建有SCR脫硝系統及石灰石-石膏濕法煙氣脫硫系統，目前機組運行穩定。本改造工程只對樂清一期實施超低排放改造，對現有的除塵、脫硫、脫硝系統進行提效，采用高效協同脫除技術，使機組煙氣的主要污染物（煙塵、二氧化硫、氮氧化物）排放濃度達到燃氣輪機組排放控制水平（煙塵5mg/Nm3，二氧化硫35mg/Nm3，氮氧化物50mg/Nm3），實現煙氣超低排放。

3 改造方案

3.1 脫硝系統提效

3.1.1 原有SCR脫硝系統簡介

樂清一期機組采用上海鍋爐廠超臨界參數變壓運行螺旋管圈直流爐，已安裝低NOx燃燒器。原一期機組煙氣脫硝改造采用美國巴威公司的選擇性催化還原（SCR）技術。煙氣從省煤器引出，一臺爐配置兩個反應器，經過脫硝后，煙氣接入空預器。配有煙氣系統、SCR反應器吹灰系統、氨空氣混合及噴射系統等。系統設計脫硝效率為70%。

3.1.2 SCR脫硝裝置提效方案

通過脫硝系統提效的方式，使得SCR的出口NOx濃度降低到50mg/Nm3以下，SCR系統按照85%效率進行設計。

一期機組脫硝裝置原設計初裝兩層催化劑，設計脫硝效率70%，預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，原有系統絕大部分設備可利舊，只需在預留層新增催化劑及吹灰器，SCR氨氣調節閥需更換，可在機組檢修時進行方案的實施。

3.2 除塵系統提效

3.2.1 原有除塵系統情況簡介

樂清一期機組鍋爐出口煙氣經省煤器后進入SCR反應器，經空預器與一、二次風進行換熱后流經干式靜電除塵器、聯合風機和吸收塔后由煙囪排入大氣。在此過程中，對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的吸收塔。

一期機組每臺機組配兩臺雙室四電場干式靜電除塵器，除塵設計效率≥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

鍋爐空預器出口的煙氣經過管式GGH煙氣冷卻器降溫至90℃以下，然后進入低低溫電除塵，經過除塵后通過聯合風機進入吸收塔，吸收塔出口的煙氣進入一電場濕式靜電除塵器，除塵凈化后進入管式GGH煙氣加熱器升溫至80℃后，通過煙囪排放[2]。

該方案在設計工況下（燃煤收到基灰份為15%，除塵系統入口煙塵濃度15.17g/Nm3），低低溫電除塵、脫硫吸收塔和兩電場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 脫硫系統提效

3.3.1 原有脫硫系統簡介

樂清一期機組原脫硫裝置采用石灰石-石膏濕法脫硫技術，無旁路、有GGH，無增壓風機（脫硝改造已拆除，已并入聯合風機）。其中吸收塔采用帶托盤的逆向噴淋塔，設計有三臺循環泵及三層標準型噴淋層，一層托盤。脫硫裝置設計煤種含硫量為0.7%，設計脫硫效率95%，煙囪出口SO2濃度為81mg/Nm3（標態，6%O2）。

一期機組自投運以來，燃煤的實際含硫量約為0.25%-0.6%，脫硫裝置入口SO2濃度范圍為580～1395mg/Nm3。此時一般運行二臺循環泵，脫硫效率94%-95.5%，煙囪出口SO2濃度為26～86mg/Nm3。

3.3.2 脫硫系統提效技術方案

采用拆除GGH+雙層交互式噴淋層+雙托盤方案。

a）拆除原有的三層噴淋母管及支撐梁，將第二、三層標準型噴淋母管及噴嘴改為交互式噴淋系統；原第一層循環泵增加揚程后與原第二層循環泵構成第一層交互式噴淋系統；同時增加一臺備用循環泵，與原第三層循環泵構成第二層交互式噴淋系統。

b）對原有三臺漿液循環泵進行改造；另新增一臺循環泵。由于原有第一、三層循環泵的揚程有所變化，因此需進行改造。

c）在第一層噴淋母管拆除后留下的空間新增設一層合金托盤及支撐梁；與原有的一層托盤構成雙托盤系統。

d）托盤的開孔率由33%調整為32%。

e）增加一臺備用循環泵后，相應增加配套的土建、電氣及儀控設施。

f）原有第一層與第三層的漿液循環泵互換時，土建基礎無須改動。

g）拆除GGH及附屬設備，并改造GGH進出口煙道及支架。

3.4 聯合風機改造

現有聯合風機在提效改造后已無法滿足要求，必須進行改造。

a）提效改造后聯合風機入口流量：

根據MGGH設備廠家提供的方案，經MGGH降溫后聯合風機入口煙氣溫度降低到約92℃，此時聯合風機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，現有引風機已無法滿足改造后的工況要求，需擴容改造，改造后引風機參數為（TB工況）：風機入口體積流量444.6m3/s，風機入口溫度100℃，風機入口全壓-6758Pa，風機出口全壓6204Pa，風機全壓升12962Pa，電機功率約7000kW。

4 結論

借鑒日本等國際的成功運行經驗，樂清一期機組通過增加備用層催化劑、省煤器分級、低低溫靜電除塵系統、增設濕式電除塵（一電場）、雙托盤、交互式噴淋系統改造等多項技術措施后，設計煙氣污染物排放值能夠達到燃氣輪機組排放控制水平，實現煙氣超低排放。

2015年12月2日，國務院總理李克強召開國務院常務會議，決定全面實施燃煤電廠超低排放和節能改造，大幅降低發電煤耗和污染排放[3]。超低排放技術是多種污染物高效協同脫除的“集合體”，打破了燃煤機組單獨使用脫硫、脫硝、除塵裝置的傳統煙氣處理格局，使該集成系統技術的污染物脫除效率提升至一個新高度，同時可順利實現多種主要污染物一次性脫除的目標。超低排放是推動能源生產和消費革命的新技術，對于中國乃至全世界的環境安全都是新的貢獻，應予以鼓勵和推廣。

【參考文獻】

[1]【漲知識】什么是火電機組超低排放[OL].北極星電力網.

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

[3]國務院：全面實施燃煤電廠超低排放和節能改造[OL].中國新聞網，2015-12-02.

[責任編輯：湯靜]