基于国家最新污染物排放标准的烟气脱硫改造电气方案

贺艳辉（山东电力工程咨询院有限公司，山东　济南　250013）张弘信（国网山东省电力公司，山东　济南　250013）刘晨（济南供电公司，山东　济南　250012 ）

基于国家最新污染物排放标准的烟气脱硫改造电气方案

贺艳辉（山东电力工程咨询院有限公司，山东济南250013）
张弘信（国网山东省电力公司，山东济南250013）
刘晨（济南供电公司，山东济南250012 ）

由于GB13223-2011《火电厂大气污染物排放标准》的颁布实施，以及地方环保部门要求脱硫旁路烟道进行封堵，为了使脱硫系统达到新标准规定的SO2排放浓度要求，各地电厂均进行了相应的脱硫系统改造。本文针对山东某燃煤电厂脱硫改造工程提出了行之有效的电气改造方案。

；污染物标准标准颁布；脱硫改造；电气方案

1　前言

早期的燃煤电厂在脱硫系统的投入时均设置了旁路烟道，在锅炉启动或者是低负荷稳燃以及脱硫系统主要设备故障时，会打开旁路烟气挡板门，脱硫装置被旁路隔离，确保不会对主机的安全运行产生影响。

为控制火电厂污染物排放，国家环境保护部于2011年7月颁布了新版《火电厂大气污染物排放标准》（GB13223-2011），要求已投产机组自2014年7月1日起执行火力发电燃煤锅炉SO2排放小于200mg/Nm3。山东省地方标准DB37/2372-2013《山东省火电厂大气污染物排放标准》中要求2017年1月1日起SO2排放将执行100mg/Nm3的标准，重点地区小于50mg/Nm3。新标准实施以后，旁路挡板将被取消。据此，为了满足电厂SO2排放要求，受山东某电厂委托，对原有脱硫装置进行增容改造，本次改造按SO2排放小于50mg/Nm3设计。

2　工程概况

本电厂装机规模为2×645MW超超临界燃煤机组，基于现有吸收塔系统不变或少量改动前提，采用增加二级塔或并联吸收塔等辅助设备方式达到增加系统脱硫效率的目的，二级塔、并联吸收塔均单独设置浆液循环泵、氧化风机、搅拌器及石膏浆液排出泵等设备及辅助系统。主要脱硫辅助系统增容改造选择以下改造方案。

（1）拆除增压风机，引风机更换为三合一风机。

（2）石膏脱水系统：原有真空皮带机机体加长并更换辅助设备，新增一套圆盘脱水机及其辅助设备，更换石膏浆液旋流器、废水旋流器等设备。

3　高压供电系统

高压负荷变化：取消脱硫系统增压风机改造成三合一引风机，改造后引风机容量由3700kW调整为5800kW。脱硫系统增设二级塔两座，每塔设3台浆液循环泵，配套电机功率900kW、1000kW、1000kW；每塔设两台氧化风机，配套电机功率560kW。

3.1原高压负荷供电方案

高压厂用电源采用6kV中阻接地系统，直接引自发电机出口，分别由共箱绝缘母线引至6kV厂用配电装置。每台机组设一台高压厂用工作变压器，容量45/27-27MVA，22±2×2.5％/6.3-6.3kV，Ud=17％，D，yn1-yn1，为机组和公用负荷供电。设一台高压厂用起动/备用变压器，容量45000/27000-27000kVA，525±8×1.25％/6.3-6.3kV，Ud=20％，YN，yn0-yn0，（+d），电源从500kV配电装置母线引接。作为机组高压厂用负荷的备用电源。每台机6kV母线分为A、B两段，辅机及互为备用的低压厂变分接在两段上。设6kV煤灰段，电源由6kV工作段引接，为辅助车间的6kV负荷及附近的变压器供电。

每台机组设一台高压脱硫变压器，容量1 6 M VA，22±2×2.5％/6.3kV，Ud=10％，D，yn1。两台炉在脱硫岛内共设两段6kV母线段（即6kV脱硫Ⅰ段和6kV脱硫Ⅱ段），两段母线之间设联络断路器，两台机组高压脱硫变互为备用。

3.2改造后高压负荷供电方案

每台机组设一台高压分裂变压器、一台高压脱硫变压器。高压分裂变压器为机组和公用负荷供电。高压脱硫变压器为脱硫负荷和输煤负荷供电，两台炉在脱硫岛内设两段6kV母线段（即6kV脱硫Ⅰ段和6kV脱硫Ⅱ段），两段母线之间不设联络断路器。设一台高压厂用起动/备用变压器，电源从500kV配电装置母线引接。作为机组高压分裂变和高压脱硫变备用电源。

引风机由3700kW增容为5800kW之后，原高厂变容量不能满足要求。将煤灰6kV AB段电源由#1机和#2机的6kV工作段改接至6kV脱硫Ⅰ段和6kV脱硫Ⅱ段，从而保证机组高厂变不增容。

4　高压脱硫变压器

脱硫系统增设两座二级塔之后负荷增加，同时加上输煤负荷也引接至了脱硫6kV段，业主把增设的4台空压机也引接至了脱硫6kV段。脱硫6kV段若仍采用两台机组高压脱硫变互为备用的接线方式，高压脱硫变容量不能满足现阶段负荷要求需要更换。

两台机组脱硫变若采用不互为备用的接线方式，根据业主提供的输煤负荷为6824kW，脱硫6kV段负荷变为15280kW，高压脱硫变容量满足要求可不更换。此时由高压厂用起动备用变压器为脱硫6kV段提供起动备用电源，起备变低压侧a、b分支通过共箱母线分别接至6kV脱硫Ⅰ段和6kV脱硫Ⅱ段的进线柜。经过计算，脱硫负荷的增加导致脱硫6kVⅠ、Ⅱ段短路电流增加，此时短路电流为Ⅰ″=32.7kA，Ich=82.4kA。脱硫6kV开关柜的短路水平由Ⅰ″=31.5kA，Ich=80kA变为Ⅰ″=40kA，Ich=100kA，脱硫6kVⅠ、Ⅱ段开关柜需全部更换。原脱硫6kV配电室及脱硫6kV柜拆除，在综合楼石膏脱水间新建脱硫6kV配电室。

#1机、#2机脱硫6kV高压厂用母线电压水平如表1所示。

表1　母线电压水平

高压电动机正常起动母线电压校验结果如表2所示。

表2　线电压校验结果

高低压厂用母线串联自起动计算结果（自启动电流倍数取5）如表3所示。

表3　自起动计算结果

5　高压厂用起动I备用变压器

5.1高压厂用起动/备用变压器按照备用功能选择容量

按照DL/T5153-2002火力发电厂厂用电设计技术规定5.2.3要求，“高压厂用备用变压器（电抗器）或起动/备用变压器的容量不应小于最大一台（组）高压厂用工作变压器（电抗器）的容量。因此原高压厂用起动/备用变压器作为高压厂用工作变压器和脱硫变压器的备用，容量满足要求，无需更换。（不考虑高压厂用起动/备用变压器同时为厂变和脱硫变做备用的工况）

高压厂用起动/备用变压器为厂变做备用时#1机、#2机厂用6kV高压厂用母线电压水平如表4所示。

表4　电压水平

高压电动机正常起动母线电压校验结果如表5所示。

表5　电压校验结果

5.2事故停机时起备变带负荷情况

（1）当发生事故停机时，发变组保护动作跳主变高压侧断路器并切换厂用电。

（2）同时MFT动作关闭主汽门，跳辅机，约350ms，就可以甩掉大部分厂用电负荷。

高压厂用起动/备用变压器可在过载100％时安全运行10min，因此满足事故情况下的安全停机要求。

5.3高压厂用起动/备用变压器按照起动功能选择容量

高压厂用起动/备用变压器低压侧a分支通过共箱母线接至脱硫6kVⅠ段，低压侧b分支通过共箱母线接至脱硫6kVⅡ段。#1机和#2机起动时的负荷统计如表6和表7所示。标注*设备，为工艺专业在机组起动带30％负荷切换厂用电时，该设备的输出功率。输煤按单条皮带上煤考虑。

表 6

表 7

通过表6和表7可看出，在起动时通过限制运行方式，高压厂用起动/备用变压器容量满足起动要求，无需更换。经过计算短路电流Ⅰ″=38.2kA，Ich=98.4kA，不超过Ⅰ″=40kA，Ich=100kA，原厂用6kV工作段开关柜无需更换。此时起/备变分接头n≥1或n≤-3，因此起/备变分接头-8～+8满足要求。

若在起动时不限制运行方式，高压厂用起动/备用变压器容量不满足起动要求，需更换为50/31.5-31.5MVA。经过计算短路电流Ⅰ″=43.0kA，Ich=111.5kA，已超过Ⅰ″=40kA，Ich=100kA，原厂用6kV工作段开关柜已不能满足短路水平的要求，#1机及#2机6kV工作段开关柜、脱硫6kVⅠ段开关柜和6kVⅡ段开关柜、输煤6kV段开关柜需全部更换。改动工作量太大，施工周期太长不建议采用。

综上，本期高压脱硫变和高压起动备用变压器不更换。此方案的缺点在于：（1）高压起动备用变压器不能同时给机组高压分裂变和高压脱硫变做备用电源，若机组6kVⅠ（Ⅱ）段和脱硫6kVⅠ（Ⅱ）段同时失电，只能停机。（2）在机组起动的过程中需限制运行方式，即机组6kVⅠ（Ⅱ）段的高压电机和脱硫6kVⅠ（Ⅱ）段的负荷需从起备变的不同分支起动。优点在于改造工作量小，投资省。

6　结论

本次改造后的脱硫系统运行良好，并且达到预期的改造效果。此脱硫改造项目的顺利实施对于以后需要进行脱硫增容改造的火电厂具有良好的借鉴和推广意义，可充分参考现有电厂改造实例，总结经验，根据各自的实际情况，从经济效益、脱硫配型、技术评价和场地环境等方面综合考虑，选择适合自己的成熟可行的改造方案进行改造。

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［1］李庆，黄波，温武斌，等.减少无旁路湿法脱硫系统非正常停运的可行性研究［J］.环境工程，2010（增刊）：172-175.

［2］周平，刘惠芳，周密.300 MW机组厂用电系统改造的分析［J］.华东电力，2000，28（12）：46-48.

［3］DL/T 5153-2002，火力发电厂厂用电设计技术规定［S］.

［4］电力工业部西北电力设计院.电力工程电气设计手册：电气一次部分［M］.北京：中国电力出版社.

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

贺艳辉（1981-），女，山东济南人，工程师，现就职于山东电力工程咨询院有限公司，主要从事火力发电厂的电气设计工作。张弘信（1982-），男，山东济南人，工程师，现就职于国网山东省电力公司，主要从事电网运行维护工作。

刘晨（1981-），男，山东济南人，现就职于济南供电公司，主要从事电网经济运行工作。