某4×300 MW燃煤电厂超低排放改造方案

龙维哲

(云南能投曲靖发电有限公司，曲靖 655000)

0 引 言

NOX、SO2、粉尘是燃煤电厂主要污染物。2014年，国家提出超低排放的要求：对于新建燃煤发电厂大气污染物排放浓度需基本达到燃气轮机组排放限值；对于现役30万k W及以上燃煤发电厂、10万kW以上自备燃煤自备电厂、其他有条件的燃煤发电电厂，改造后粉尘、SO2、NOX分别不超过10、35、50 mg/Nm3。目前在我国火电行业中多种脱硫脱硝除尘技术得以运用[1-3]，根据电厂规模以及实际情况选择不同的脱硫、脱硝、除尘技术，取得的效果不同[4-6]。

某电厂为达到最新的环保排放要求，根据电厂实际情况，对烟尘、SO2、NOX进行改造方案的探讨，提出一套切实可行的超低排放改造方案，改造后效果显著，可为同区域电厂后续改造提供借鉴。

1 机组概况

该电厂装机容量为4×300 MW，#1、#2锅炉型号为DG1025/18.2-Ⅱ8型，#3、#4锅炉型号为DG1025/18.2-Ⅱ16型，均是东方锅炉厂制造的引进嫁接型亚临界自然循环汽包炉。锅炉型式为一次中间再热、单炉膛、平衡通风、固态排渣、露天倒U型布置、全钢架、全悬吊结构燃煤锅炉。

2 烟气脱硝技术简介

SCR反应器布置在锅炉省煤器与空预器之间，为高温高尘布置，催化剂采用板式催化剂，催化剂层数按2+1模式布置，初装2层预留1层。在设计煤种及校核煤种、BMCR工况下，在BMCR至50%BMCR负荷时，且脱硝装置入口烟气中NOX含量为500 mg/Nm3时，系统单台炉氨耗量为0.16 t/h( 设计煤种、BMCR 工况)，任何工况条件可满足脱硝效率达到75%以上，氨逃逸率控制在3 ppm以内，SO2氧化生成SO3的转化率控制在1%以内。其余设备按脱硝效率不小于80%设计。烟气在锅炉省煤器出口处被平均分成两路，每路烟气并行进入一个垂直布置的SCR反应器里，即每台锅炉配有两个反应器。在反应器里烟气向下流过均流器、催化剂层，随后进入回转式空气预热器、静电除尘器、引风机、增压风机和FGD，最后通过烟囱排入大气。NOX、 NH3按1∶1的摩尔比例喷入锅炉烟气中,NH3在SCR反应器中催化剂的作用下与烟气中NOX按(1)—(3)化学反应式反应，从而达到降低排烟中NOX含量的目的，其中脱硝装置进/出口烟气参数见表1。

4NO+4NH3+O2→ 4N2+6H2O+HEAT

(1)

6NO2+8NH3→ 7N2+12H2O+ HEAT

(2)

6NO+4NH3→ 6H2O+5N2+ HEAT

(3)

表1 脱硝装置进/出口烟气参数

3 脱硝系统改造方案

脱硝系统的改造考虑到当初设计催化剂采用板式催化剂，催化剂层数按2+1模式布置，初装2层预留1层备用，所以采用机组烟气脱硝装置增加备用层及更换第一层催化剂(板式催化剂，其尺寸与原催化剂保持一致，原催化剂模块尺寸为1 882 mm×954 mm×1 300 mm)；备用层新增4只蒸汽吹灰器、8只声波吹灰器。机组烟气脱硝系统烟气流场优化改造、喷氨系统的优化调整，机组脱硝装置现有催化剂活性检测，并提交检测报告，锅炉60只小风门电动执行机构的供货、安装、调试，小风门纳入DCS 控制。为了降低投资经济成本，将本机组机组更换下来的催化剂先行存放，待2号机组停机后，安装到2号炉的备用层，同时增加2号炉备用层4 只蒸汽吹灰器、8只声波吹灰器。机组烟气脱硝喷氨系统的优化调整：A、B侧脱硝入口及出口断面NOX浓度测试，喷氨手动门调整，确保NOX出口排放指标最优的情况下，氨逃逸不大于3 ppm。

4 脱硫系统改造方案

该电厂4×300 MW机组脱硫系统采用石灰石—石膏就地强制氧化湿法烟气脱硫工艺，脱硫装置按一炉一塔单元布置。每套脱硫装置的烟气处理能力为相应锅炉BMCR(Boile MaXimum Continuous Rating，最大连续蒸发量)工况时的100%烟气量；当燃煤含硫量为1.7%时，脱硫效率高96%。公用系统主要有吸收剂制备及供应石膏脱水系统、工艺水系统、排空系统、废水处理系统。脱硫副产品—石膏在脱水后含湿量<10%。该机组在改造时，参考其设计煤种，脱硫系统出口SO2浓度按照小于35 mg/Nm3设计。其烟气脱硫装置采用湿法石灰石-石膏脱硫技术，吸收塔采用液幕塔+喷淋塔相结合的方式。考虑到经济成本与脱硫效率等问题，此次重点改造其吸收塔区域。

吸收塔属于机组烟气脱硫装置的核心，综合考虑其投资成本，希望在满足脱硫效率的基础之上，降低投资，缩短改造周期。为了保证其对原有吸收塔的改动最小，吸收塔不拔高，拆除原系统2层平板式，除雾器更换改造为1级管式+2层屋脊式除雾器，最下面喷淋层优化改造，上面3层喷淋层检查、修复，在底层喷淋层与入口烟道之间设置旋汇耦合装置，增加湍流器。改造总排口CEMS及粉尘仪系统。脱硫系统改造后参数见表2。

表2 改造后参数统计表

5 电除尘改造方案

根据该电厂脱硝系统的运行状况，机组除尘设备烟尘排放30～50 mg/Nm3，无法满足最新的排放标准，需进行改造。最终电除尘改造方案是将干式静电除尘器二电场4台工频电源更换为高频电源；第三、四、 五电场末端增加静电滤槽收尘装置及相应的配套设施(新甲振打装置采用顶部电磁振打，集成入上位机IPC控制系统)，对机组干式静电除尘器上位机IPC控制系统升级改造。电除尘系统改造后的参数见表3。

表3 改造后电除尘参数统计表

6 结束语

某4×300 MW电厂煤粉炉通过超低排放改造，综合考虑其运营成本与投资成本，吸收塔不拔高，拆除原系统2层平板式，除雾器更换改造为1级管式+2 层屋脊式除雾器，并且增加脱硝系统备用层反应器投用。改造完成后，通过验收，其脱硫系统出口SO2浓度按照小于35 mg/Nm3，烟气脱硝效率均不低90%；脱硝装置出口NOX浓度低于50 mg/Nm3；NH3逃逸量应控制在3.0 ppm以下，SO2/SO3的转化率小于1%，满足国家超低排放标准，机组的安全性与经济性大大提高。