基于國家最新污染物排放標準的煙氣脫硫改造電氣方案

賀艷輝（山東電力工程咨詢院有限公司，山東　濟南　250013）張弘信（國網山東省電力公司，山東　濟南　250013）劉晨（濟南供電公司，山東　濟南　250012 ）

基于國家最新污染物排放標準的煙氣脫硫改造電氣方案

賀艷輝（山東電力工程咨詢院有限公司，山東濟南250013）
張弘信（國網山東省電力公司，山東濟南250013）
劉晨（濟南供電公司，山東濟南250012 ）

由于GB13223-2011《火電廠大氣污染物排放標準》的頒布實施，以及地方環保部門要求脫硫旁路煙道進行封堵，為了使脫硫系統達到新標準規定的SO2排放濃度要求，各地電廠均進行了相應的脫硫系統改造。本文針對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。

；污染物標準標準頒布；脫硫改造；電氣方案

1　前言

早期的燃煤電廠在脫硫系統的投入時均設置了旁路煙道，在鍋爐啟動或者是低負荷穩燃以及脫硫系統主要設備故障時，會打開旁路煙氣擋板門，脫硫裝置被旁路隔離，確保不會對主機的安全運行產生影響。

為控制火電廠污染物排放，國家環境保護部于2011年7月頒布了新版《火電廠大氣污染物排放標準》（GB13223-2011），要求已投產機組自2014年7月1日起執行火力發電燃煤鍋爐SO2排放小于200mg/Nm3。山東省地方標準DB37/2372-2013《山東省火電廠大氣污染物排放標準》中要求2017年1月1日起SO2排放將執行100mg/Nm3的標準，重點地區小于50mg/Nm3。新標準實施以后，旁路擋板將被取消。據此，為了滿足電廠SO2排放要求，受山東某電廠委托，對原有脫硫裝置進行增容改造，本次改造按SO2排放小于50mg/Nm3設計。

2　工程概況

本電廠裝機規模為2×645MW超超臨界燃煤機組，基于現有吸收塔系統不變或少量改動前提，采用增加二級塔或并聯吸收塔等輔助設備方式達到增加系統脫硫效率的目的，二級塔、并聯吸收塔均單獨設置漿液循環泵、氧化風機、攪拌器及石膏漿液排出泵等設備及輔助系統。主要脫硫輔助系統增容改造選擇以下改造方案。

（1）拆除增壓風機，引風機更換為三合一風機。

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

3　高壓供電系統

高壓負荷變化：取消脫硫系統增壓風機改造成三合一引風機，改造后引風機容量由3700kW調整為5800kW。脫硫系統增設二級塔兩座，每塔設3臺漿液循環泵，配套電機功率900kW、1000kW、1000kW；每塔設兩臺氧化風機，配套電機功率560kW。

3.1原高壓負荷供電方案

高壓廠用電源采用6kV中阻接地系統，直接引自發電機出口，分別由共箱絕緣母線引至6kV廠用配電裝置。每臺機組設一臺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，為機組和公用負荷供電。設一臺高壓廠用起動/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。作為機組高壓廠用負荷的備用電源。每臺機6kV母線分為A、B兩段，輔機及互為備用的低壓廠變分接在兩段上。設6kV煤灰段，電源由6kV工作段引接，為輔助車間的6kV負荷及附近的變壓器供電。

每臺機組設一臺高壓脫硫變壓器，容量1 6 M VA，22±2×2.5％/6.3kV，Ud=10％，D，yn1。兩臺爐在脫硫島內共設兩段6kV母線段（即6kV脫硫Ⅰ段和6kV脫硫Ⅱ段），兩段母線之間設聯絡斷路器，兩臺機組高壓脫硫變互為備用。

3.2改造后高壓負荷供電方案

每臺機組設一臺高壓分裂變壓器、一臺高壓脫硫變壓器。高壓分裂變壓器為機組和公用負荷供電。高壓脫硫變壓器為脫硫負荷和輸煤負荷供電，兩臺爐在脫硫島內設兩段6kV母線段（即6kV脫硫Ⅰ段和6kV脫硫Ⅱ段），兩段母線之間不設聯絡斷路器。設一臺高壓廠用起動/備用變壓器，電源從500kV配電裝置母線引接。作為機組高壓分裂變和高壓脫硫變備用電源。

引風機由3700kW增容為5800kW之后，原高廠變容量不能滿足要求。將煤灰6kV AB段電源由#1機和#2機的6kV工作段改接至6kV脫硫Ⅰ段和6kV脫硫Ⅱ段，從而保證機組高廠變不增容。

4　高壓脫硫變壓器

脫硫系統增設兩座二級塔之后負荷增加，同時加上輸煤負荷也引接至了脫硫6kV段，業主把增設的4臺空壓機也引接至了脫硫6kV段。脫硫6kV段若仍采用兩臺機組高壓脫硫變互為備用的接線方式，高壓脫硫變容量不能滿足現階段負荷要求需要更換。

兩臺機組脫硫變若采用不互為備用的接線方式，根據業主提供的輸煤負荷為6824kW，脫硫6kV段負荷變為15280kW，高壓脫硫變容量滿足要求可不更換。此時由高壓廠用起動備用變壓器為脫硫6kV段提供起動備用電源，起備變低壓側a、b分支通過共箱母線分別接至6kV脫硫Ⅰ段和6kV脫硫Ⅱ段的進線柜。經過計算，脫硫負荷的增加導致脫硫6kVⅠ、Ⅱ段短路電流增加，此時短路電流為Ⅰ″=32.7kA，Ich=82.4kA。脫硫6kV開關柜的短路水平由Ⅰ″=31.5kA，Ich=80kA變為Ⅰ″=40kA，Ich=100kA，脫硫6kVⅠ、Ⅱ段開關柜需全部更換。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、#2機脫硫6kV高壓廠用母線電壓水平如表1所示。

表1　母線電壓水平

高壓電動機正常起動母線電壓校驗結果如表2所示。

表2　線電壓校驗結果

高低壓廠用母線串聯自起動計算結果（自啟動電流倍數取5）如表3所示。

表3　自起動計算結果

5　高壓廠用起動I備用變壓器

5.1高壓廠用起動/備用變壓器按照備用功能選擇容量

按照DL/T5153-2002火力發電廠廠用電設計技術規定5.2.3要求，“高壓廠用備用變壓器（電抗器）或起動/備用變壓器的容量不應小于最大一臺（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/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/備用變壓器同時為廠變和脫硫變做備用的工況）

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

表4　電壓水平

高壓電動機正常起動母線電壓校驗結果如表5所示。

表5　電壓校驗結果

5.2事故停機時起備變帶負荷情況

（1）當發生事故停機時，發變組保護動作跳主變高壓側斷路器并切換廠用電。

（2）同時MFT動作關閉主汽門，跳輔機，約350ms，就可以甩掉大部分廠用電負荷。

高壓廠用起動/備用變壓器可在過載100％時安全運行10min，因此滿足事故情況下的安全停機要求。

5.3高壓廠用起動/備用變壓器按照起動功能選擇容量

高壓廠用起動/備用變壓器低壓側a分支通過共箱母線接至脫硫6kVⅠ段，低壓側b分支通過共箱母線接至脫硫6kVⅡ段。#1機和#2機起動時的負荷統計如表6和表7所示。標注*設備，為工藝專業在機組起動帶30％負荷切換廠用電時，該設備的輸出功率。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，在起動時通過限制運行方式，高壓廠用起動/備用變壓器容量滿足起動要求，無需更換。經過計算短路電流Ⅰ″=38.2kA，Ich=98.4kA，不超過Ⅰ″=40kA，Ich=100kA，原廠用6kV工作段開關柜無需更換。此時起/備變分接頭n≥1或n≤-3，因此起/備變分接頭-8～+8滿足要求。

若在起動時不限制運行方式，高壓廠用起動/備用變壓器容量不滿足起動要求，需更換為50/31.5-31.5MVA。經過計算短路電流Ⅰ″=43.0kA，Ich=111.5kA，已超過Ⅰ″=40kA，Ich=100kA，原廠用6kV工作段開關柜已不能滿足短路水平的要求，#1機及#2機6kV工作段開關柜、脫硫6kVⅠ段開關柜和6kVⅡ段開關柜、輸煤6kV段開關柜需全部更換。改動工作量太大，施工周期太長不建議采用。

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

6　結論

本次改造后的脫硫系統運行良好，并且達到預期的改造效果。此脫硫改造項目的順利實施對于以后需要進行脫硫增容改造的火電廠具有良好的借鑒和推廣意義，可充分參考現有電廠改造實例，總結經驗，根據各自的實際情況，從經濟效益、脫硫配型、技術評價和場地環境等方面綜合考慮，選擇適合自己的成熟可行的改造方案進行改造。

；

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

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

［3］DL/T 5153-2002，火力發電廠廠用電設計技術規定［S］.

［4］電力工業部西北電力設計院.電力工程電氣設計手冊：電氣一次部分［M］.北京：中國電力出版社.

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，山東濟南人，工程師，現就職于山東電力工程咨詢院有限公司，主要從事火力發電廠的電氣設計工作。張弘信（1982-），男，山東濟南人，工程師，現就職于國網山東省電力公司，主要從事電網運行維護工作。

劉晨（1981-），男，山東濟南人，現就職于濟南供電公司，主要從事電網經濟運行工作。