超低排放改造技术在某630MW燃煤机组的应用

丁朋果

(中国大唐集团科学技术研究院有限公司华中分公司，河南 郑州 450018)

超低排放改造技术在某630MW燃煤机组的应用

丁朋果

(中国大唐集团科学技术研究院有限公司华中分公司，河南 郑州 450018)

介绍了超低排放改造技术在某630MW燃煤机组的应用情况，该机组改造后各项污染物排放指标均能满足标准的要求。对超低排放改造后运行中可能存在的问题进行了探讨，为其他电厂提供参考。

超低排放；630MW机组；应用；分析

1 概况

河南省作为电力大省，电力装机以煤电为主，煤电行业仍是大气污染物排放量最多、对大气环境影响最大的行业之一[1]。河南某电厂3号机组为630MW超临界机组，锅炉采用哈尔滨锅炉厂生产的HG1900/25.4-YM4型超临界参数变压直流炉，配630MW汽轮发电机组，Π型布置、单炉膛、一次中间再热、平衡通风、固态排渣煤粉锅炉，3号机组于2005年6月6日开工，烟气除尘、脱硫装置随主机同步建设，2006年11月10日通过168h试运行并投用。

为响应国家关于超低排放改造工作的要求，电厂开始实施超低排放改造，改造后烟囱入口SO2浓度≤35mg/m3，烟尘浓度≤5mg/m3时，NOx浓度≤50mg/m3。2015年5月11日，经河南省环保厅审核，机组超低排放通过验收。

2 超低排放改造

2.1脱硝系统

2014年5月，为减少锅炉NOx的排放，改善当地大气环境，适应新的环保政策，机组完成脱硝设施建设工作。在设计煤种、锅炉BMCR工况、处理100%烟气量条件下，在入口NOx浓度550mg/m3时，脱硝总效率大于85%且出口NOx排放浓度小于88mg/m3。催化剂层数按“2+1”层方案进行设计，采用蒸汽+声波吹灰方式。

CEMS数据显示3号机组脱硝入口NOx浓度394.37mg/m3，烟囱入口NOx浓度89.64mg/m3。为配合机组超低排放改造，本次设计按照NOx浓度≤550mg/m3，脱硝出口NOx浓度≤40mg/m3进行设计。按照改造要求保留原2层板式催化剂，加装的1层蜂窝式催化剂。增加1层催化剂后，同时配套加装6台蒸汽吹灰器及声波吹灰器8台。

脱硝系统超低改造前后性能参数见表1。

表1 SCR脱硝装置改造前后性能参数对比

2.2除尘系统

机组原配2台双室四电场除尘器。2014年对3号机组除尘器进行改造：(1)加装低温省煤器；(2)除尘器在原基础上新增第五电场，配套增加气力输灰系统、配电系统和上位机监控系统；(3)原有除尘器一、二电场阳极板进行更换，三、四电场的阳极系统和所有电场阴极系统全面检修改造。

3号机组试验负荷时(630MW)，除尘器出口平均烟尘排放浓度在30～50mg/m3。2016年为配合机组进行超低排放改造，将除尘器原整流变压器拆除，并在其基础上，安装一体化软稳电源柜，实现电除尘器出口粉尘排放浓度小于20mg/m3。除尘系统超低改造前后性能参数见表2。

表2 除尘装置改造前后烟尘排放参数对比

2.3脱硫系统

此次超低排放改造，脱硫装置在锅炉BMCR工况条件下：原烟气设计SO2浓度3643mg/m3(标干态，6% O2)，净烟气中的SO2含量不超过28mg/m3，脱硫效率不小于99.2%。原烟气中固态颗粒物的含量为30mg/m3，净烟气中的固态颗粒物含量不超过4.5mg/m3。

脱硫系统的超低排放改造主要内容包括：在吸收塔底层喷淋下部加装气液再平衡均流器；保留原有的5台浆液循环泵，对下三层喷淋母管、支管、喷嘴更换。重新布置喷淋装置；采用小流量，高覆盖率的高效喷嘴；在吸收塔下部三层喷淋适当位置设置1层烟气分布环板，防止烟气走旁路；在吸收塔第一层至第二层喷淋层间加装筛板式托盘。第二层喷淋层上移0.6m；吸收塔出口烟道由侧出改为顶出；拆除吸收塔原除雾装置，把原除雾器改造为一层管式+三层屋脊式高效除尘除雾装置；本次改造范围内的改造完成后系统总阻力增加不超过950Pa。脱硫系统改造前后性能参数见表3。

表3 脱硫装置改造前后性能参数对比

3 效果分析

3.1脱硝系统

脱硝系统超低改造后，电厂委托第三方机构对改造效果进行测试，试验结果如表4所示。

由于此次超低改造，相应的对锅炉低氮燃烧器也作出优化调整。因此，实际运行中，脱硝入口NOx浓度低于设计值。从表4可知，在570MW工况下，脱硝装置A侧、B侧平均脱硝效率89.0%，出口NOx浓度为38.7mg/m3，满足设计要求。另外，针对超低排放改造后脱硝出口与烟囱入口NOx浓度前后一致性问题，电厂进行了喷氨优化调整试验。

表4 570MW工况下脱硝效率测试结果

优化调整后低负荷下脱硝出口与脱硫出口NOx折算值倒挂现象有明显改善；中、高负荷下脱硝出口与脱硫出口NOx折算值偏差也有所减小，倒挂现象变为小幅正挂，有利于脱硝系统运行控制。

3.2除尘系统

除尘系统改造后，电厂委托第三方机构对改造效果进行测试，在锅炉燃用试验煤种，电除尘器电场全投的情况下，试验结果见表5。

表5 电除尘效率试验结果

从以上可以看出，A、B侧电除尘器出口烟尘排放浓度分别为18.67mg/m3、17.74mg/m3，平均值为18.21mg/m3，达到设计值要求。

电除尘器在电场全投时，A、B侧电除尘器除尘效率分别为99.93%、99.94%，电除尘器平均除尘效率为99.94%，达到设计值要求。

3.3脱硫系统

超低改造后，电厂按照《关于做好煤电机组达到燃机排放水平环保改造示范项目评估监测工作的通知》(环办[2015]60号)有关规定，委托第三方机构对改造效果进行测试，试验结果如表6所示。

从以上可以看出，在不同工况负荷、不同煤质条件下，3号机组烟气污染物排放浓度均低于污染物超低排放限值的要求。

表6 超低排放改造监测结果(标干态，6%O2) mg/m3

4 超低排放改造后需注意的问题

4.1净烟气SO2异常跳变

超低排放改造后，脱硫系统在运行过程中，经常出现净烟气SO2瞬间跳变超标的情况。其原因如下：一是超低排放机组CEMS采用了低量程、高精度的测试系统，任何干扰均会对测试值产生影响；二是脱硫塔内部出现喷嘴堵塞或者脱落，造成浆液循环泵出力降低，浆液流量减少，浆液喷淋扩散半径减小，吸收塔内浆液喷淋不均，形成“烟气通道”；三是净烟气CEMS伴热取样管部分位置出现短路情况，造成饱和湿烟气冷凝，管壁上的水珠慢慢增多，便汇聚成一滴流向下方有伴热管加热的区域开始蒸发，亚硫酸发生可逆反应，分解形成SO2和水集中释放出来，使烟气分析仪表SO2数据异常。湿烟气中SO2经历冷凝—积累—释放的一个过程[2-3]。

4.2净烟气烟尘异常跳变

电厂针对饱和湿烟气的测量工况，采用抽取式高温光散射法来测量净烟气烟尘浓度。这种低浓度测量原理，优化了烟气采样和预处理，解决目前超低排放改造中高湿低浓度烟尘在线监测的问题。

通常来讲，引起净烟气烟尘异常跳变的原因如下：一是脱硫塔入口烟尘浓度超出设计值。运行过程中，由于机组升降负荷、除尘器电源故障、电场振打造成二次烟尘等问题导致脱硫塔入口烟尘超设计值，则很容易引起净烟气烟尘突增跳变。对于此种原因，我们可以通过查阅脱硫系统进出口的烟尘变化趋势来予以判定[5-6]；二是除雾器运行状况异常。主要包括：除雾器压差超出设计值；冲洗水压力不足；冲洗方式设置不合理等。除雾器冲洗效果较差时极易造成堵塞，使局部烟气流速超出设计值，雾滴夹带量增大，甚至会造成出口烟尘浓度大于入口烟尘浓度的情况；三是烟尘仪直流电源故障导致的跳变。对于这类问题，建议更换电源。检修人员在处理此类问题时，除了排除常见的干扰外，首先想到对交流分量的检测，另外，除对测量回路中直流电源进行检查外，还应对其交流输出及输出频率进行检查，以排除输出是否混杂了交流分量[7]。

4.3脱硝出口与烟囱入口NOx浓度一致性问题

脱硝系统在运行过程中，由于在脱硝入口喷入的氨气与烟气不能完全混合均匀，在氨气喷入量过大区域的NOx浓度偏低，而在氨气喷入量少的区域，NOx浓度偏高。另外，脱硝烟气在线监测装置属于单点布置，代表性低，单点测量不能反映整个断面的浓度均值。NOx浓度分布不均，必然会产生烟囱入口处NOx浓度高于脱硝系统出口NOx浓度的“倒挂”现象。针对以上问题，可通过脱硝喷氨系统的冷态和热态调整试验来予以消除。

5 结语

该机组实施超低排放改造后，各项污染物指标均能满足特别排放限值的要求。运行过程中，我们应当加强对各项污染物排放指标的异常情况分析。另外，还要注意将各自独立的脱除净化系统相融合，实现单一污染物在多个系统同时脱除，最大限度发挥烟气协同治理技术的优势。

[1]河南省发改委.关于印发《河南省燃煤机组超低排放改造专项行动方案》的通知[EB/OL]. http://huanbao.bjx.com.cn/news/20160324/719128.shtml,2015-12.

[2]朱 珂.关于烟气在线监测装置SO2周期性异常的分析与处理[J].自动化博览,2008(2):62-67.

[3]张思锐.CEMS系统在火电厂应用和工程设计探讨[J].电力科技与环保,2013,29(2):45-47.

[4]周艳明,张 鸿,吴仁军.FGD系统运行对出口烟尘排放影响的研究[J].湖南电力,2015,35(3):16-22.

[5]沈亚林,赵 文.超低排放烟尘控制集成技术[J].煤炭科学技术,2016,44(2):191-196.

[6]王卫群.CEMS测点位置选取不当引发问题分析和探讨[J].电力科技与环保,2013,29(4):54-56.

[7]佟春海,张砺刚,郑 昭.郭家湾电厂CEMS系统烟尘浓度信号跳变的分析与处理[J].神华科技,2016,14(2):60-62.

Application of ultra-low emissions technology on a 630MW coal-fired unit

It introduced the application of the ultra-low emission technology in a power plant，the pollutant emission levels of which plant after the transformation can meet the standards. Several abnormal situations which may occur during operation in the transformation plant has been also described, providing a reference for other plants to solve similar problems.

ultra-low emissions; 630MW unit; application; analysis

X701

：B

：1674-8069(2017)04-029-03

2016-12-15；

：2017-03-20

丁朋果(1983-)，男，河南郑州人，工程师，从事电厂环境保护及脱硫脱硝除尘性能试验工作。E-mail：dingpengguo@sohu.com