600MW級(jí)超臨界燃煤機(jī)組超低排放改造策略

崔 強(qiáng)

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

0 引言

根據(jù)2015 年12 月2 日國(guó)務(wù)院召開第114 次常務(wù)會(huì)議精神，《煤電節(jié)能減排升級(jí)與改造行動(dòng)計(jì)劃（2014—2020 年）》（發(fā)改能源［2014］2093 號(hào)），《甘肅省全面實(shí)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(hào)）”等文件要求，甘肅省內(nèi)300 MW 以上機(jī)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(zé)任公司（簡(jiǎn)稱崇信發(fā)電公司）積極響應(yīng)國(guó)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(duì)2 臺(tái)660 MW 超臨界燃煤鍋爐機(jī)組進(jìn)行超低排放改造的相關(guān)前期準(zhǔn)備工作，2018 年8月已完成1#機(jī)組的改造任務(wù)，2#機(jī)組計(jì)劃于2019 年8 月底前完成。

1 機(jī)組概況

崇信發(fā)電公司一期工程建設(shè)規(guī)模為2×600 MW 級(jí)超臨界直接空冷凝汽式燃煤發(fā)電機(jī)組，同步建設(shè)石灰石濕法脫硫裝置，預(yù)留脫硝的位置。2 臺(tái)機(jī)組分別于2010 年12 月和2011 年1 月投產(chǎn)。一期工程機(jī)組投產(chǎn)后，隨著國(guó)家環(huán)保政策的變化，大氣污染物控制指標(biāo)（主要是煙氣中SO2、NOx和煙塵）越來越嚴(yán)格，崇信發(fā)電公司先后進(jìn)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(jí)石膏脫水系統(tǒng)，脫硫裝置采用一爐一塔，設(shè)置3 臺(tái)漿液循環(huán)泵，吸收塔內(nèi)設(shè)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(tái)鍋爐100%BMCR（Boiler Maximum Continue Rate，鍋爐最大連續(xù)蒸發(fā)量）工況時(shí)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(shè)計(jì)脫硝效率≥80%，NOx排放濃度不超過100 mg/m3；每臺(tái)機(jī)組配置2 臺(tái)蘭州電力修造廠設(shè)計(jì)制造的雙室四電場(chǎng)電除塵器，設(shè)計(jì)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(jìn)口煙道處布置了低溫省煤器，除灰系統(tǒng)采用干除灰設(shè)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(biāo)準(zhǔn)》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(shè)施無(wú)法完全滿足超低排放SO2≤35 mg/m3、NOx≤50 mg/m3，煙塵≤10 mg/m3標(biāo)準(zhǔn)。

為滿足甘肅省對(duì)燃煤機(jī)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(shè)綠色環(huán)保型火力發(fā)電廠，崇信發(fā)電公司決定對(duì)一期工程2 臺(tái)機(jī)組脫硫、脫硝及除塵等煙氣處理設(shè)施進(jìn)行升級(jí)改造，以達(dá)到超低排放的要求。

2 超低排放改造實(shí)施前的準(zhǔn)備

在2 臺(tái)機(jī)組進(jìn)行超低排放實(shí)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(guó)內(nèi)同類型火電廠進(jìn)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(bào)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(cè)設(shè)計(jì)院開展了一期機(jī)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(bào)告》，2017 年通過公開招標(biāo)的方式選定了超低排放改造的設(shè)計(jì)、供貨、施工、調(diào)試單位。經(jīng)過各項(xiàng)前期準(zhǔn)備工作完成后，利用機(jī)組停運(yùn)的機(jī)會(huì)，于2018 年3 月初施工單位進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)正式開展了1#機(jī)組超低排放改造的現(xiàn)場(chǎng)施工工作，并于2018 年8 月完成了1#機(jī)組超低排放改造后的試運(yùn)行和環(huán)保監(jiān)測(cè)與現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)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(tái)機(jī)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(tái)濕式靜電除塵器進(jìn)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(fèi)用，改造時(shí)利用原吸收塔現(xiàn)有的噴淋層等設(shè)施，吸收塔入口煙道及出口煙道盡可能利舊，同時(shí)要達(dá)到改造的效果。

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

（5）由于增加濕式靜電除塵器設(shè)備后，鍋爐煙風(fēng)阻力增大，將原來的引風(fēng)機(jī)+增加風(fēng)機(jī)的引風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行引增合一的節(jié)能技術(shù)改造，對(duì)電除塵至吸收塔這間的煙道進(jìn)行優(yōu)化改造，改造后的引風(fēng)機(jī)采用變頻驅(qū)動(dòng)，一方面滿足煙風(fēng)阻力的要求，同時(shí)達(dá)到節(jié)能的效果。

（6）對(duì)煙氣污染物在線連續(xù)監(jiān)測(cè)設(shè)備及電氣、控制系統(tǒng)進(jìn)行改造，重新修建了CEMS（Continuous Emission Monitoring System，煙氣排放連續(xù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)）小室、配電室以及引風(fēng)機(jī)變頻器室，并對(duì)機(jī)組的DCS（Distributed Control System，分布式控制系統(tǒng)）進(jìn)行了相應(yīng)更改，以適應(yīng)新的脫硫、脫硝系統(tǒng)運(yùn)行要求。

4 改造施工過程中的注意事項(xiàng)

隨著國(guó)家對(duì)環(huán)境保護(hù)提出的要求越來越高，大氣污染物排放控制指標(biāo)也越來越嚴(yán)格，國(guó)內(nèi)火力發(fā)電企業(yè)為適應(yīng)國(guó)家環(huán)保政策的變化，原有的燃煤機(jī)組煙氣處理設(shè)施已無(wú)法滿足最新的超低排放的要求。近幾年以來，實(shí)施火電燃煤機(jī)組超低排放改造開展的項(xiàng)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(shí)安全方面的主要防范的風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)在于防止高空墜落、防止高空落物傷人和損壞設(shè)備，防止吸收塔內(nèi)防腐材料著火、防止觸電、防止機(jī)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(duì)吸收塔、濕式除塵器的焊接、安裝質(zhì)量以及設(shè)備內(nèi)部的防腐等方面工作要嚴(yán)格把關(guān)，督促施工單位嚴(yán)格按照施工方案確定的工藝程序進(jìn)行施工，并加強(qiáng)質(zhì)量驗(yàn)收。崇信發(fā)電公司在機(jī)組超低排放改造過程中主要采取了以下4 項(xiàng)措施。

（1）嚴(yán)格執(zhí)行開工報(bào)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(duì)施工方案嚴(yán)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(qiáng)施工的全過程管控，由于施工隊(duì)伍人員素質(zhì)參差不齊，個(gè)別施工作業(yè)人員安全意識(shí)不強(qiáng)，必須采取有效的監(jiān)控手段進(jìn)行監(jiān)督，同時(shí)采取違章重罰的機(jī)制，確保作業(yè)人員的安全。

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

5 改造效果

2018 年8 月，1#機(jī)組超低排放改造結(jié)束以后進(jìn)行試運(yùn)行，機(jī)組運(yùn)行穩(wěn)定，各項(xiàng)運(yùn)行參數(shù)符合規(guī)程要求，現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)和環(huán)保監(jiān)測(cè)部門的比對(duì)監(jiān)測(cè)結(jié)果顯示環(huán)保排放指標(biāo)優(yōu)良，正常工況下污染物排放濃度指標(biāo)SO2≤30 mg/m3、NOx≤40 mg/m3和煙塵≤5 mg/m3，達(dá)到了改造預(yù)期效果。

6 結(jié)語(yǔ)

近年來，300 MW 以上容量的火力發(fā)電機(jī)組超低排放改造是國(guó)內(nèi)火力發(fā)電企業(yè)為響應(yīng)國(guó)家節(jié)能減排要求而實(shí)施的一項(xiàng)重要工作。各發(fā)電企業(yè)的設(shè)備配置不同、運(yùn)行情況各有差異，實(shí)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(duì)于機(jī)組的詳細(xì)情況未做更多說明，但是對(duì)于同類型機(jī)組來講該改造策略和技術(shù)路線會(huì)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(tái)機(jī)組（圖1）。根據(jù)以往改造經(jīng)驗(yàn)，2019 年進(jìn)行2#機(jī)組改造時(shí)將進(jìn)一步加強(qiáng)安全質(zhì)量管理，爭(zhēng)取使其超低排放改造取得更加理想的效果，為國(guó)家的節(jié)能減排工作做出貢獻(xiàn)。

圖1 機(jī)組運(yùn)行過程中DCS 顯示