李中存,徐剛?cè)A,楊美聰,于 飛

(1.皖能銅陵發(fā)電有限公司,安徽銅陵244011；2.上海發(fā)電設(shè)備成套設(shè)計(jì)研究院,上海200240)

超超臨界燃煤發(fā)電機(jī)組大氣污染物超低排放方案選擇

李中存1,徐剛?cè)A1,楊美聰1,于 飛2

(1.皖能銅陵發(fā)電有限公司,安徽銅陵244011；2.上海發(fā)電設(shè)備成套設(shè)計(jì)研究院,上海200240)

針對(duì)一臺(tái)1 000 MW擬建機(jī)組提出了大氣污染物治理措施,確定了超超臨界燃煤發(fā)電機(jī)組脫硝、除塵、脫硫等超低排放方案,以避免機(jī)組剛投產(chǎn)即需進(jìn)行改造的局面。

火電機(jī)組；大氣污染物；超低排放

《煤電節(jié)能減排升級(jí)與改造行動(dòng)計(jì)劃(2014-2020)年》要求加強(qiáng)新建機(jī)組準(zhǔn)入控制,嚴(yán)控大氣污染物排放。國(guó)內(nèi)東部和中部地區(qū)新建機(jī)組原則上達(dá)到或接近燃?xì)廨啓C(jī)組排放限值［1］：在基準(zhǔn)氧體積分?jǐn)?shù)φ(O2)=6%條件下,煙塵、SO2、NOx排放質(zhì)量濃度分別不高于10 mg/m3、35 mg/m3、50 mg/m3。某擬建1 000 MW火電機(jī)組位于中部地區(qū),為達(dá)到超前規(guī)劃,避免機(jī)組剛投產(chǎn)即需進(jìn)行改造的被動(dòng)局面,機(jī)組采用大氣污染物超低排放技術(shù),使大氣污染物質(zhì)量濃度排放限值達(dá)到燃?xì)廨啓C(jī)組標(biāo)準(zhǔn)。

1 原設(shè)計(jì)方案

原設(shè)計(jì)煙氣處理為全容量SCR脫硝+干式靜電除塵器(高頻電源)+石灰石-石膏濕法脫硫。污染物排放指標(biāo)見(jiàn)表1。

表1 原設(shè)計(jì)污染物排放質(zhì)量濃度mg/m3

采用選擇性催化還原法(SCR)脫硝裝置,2+ 1層(備用層)蜂窩型催化劑,2層催化劑體積約860 m3。脫硝系統(tǒng)入口煙氣中NOx質(zhì)量濃度為350 mg/m3,NOx脫除率不小于80%(備用層催化劑不投運(yùn)),脫硝系統(tǒng)出口NOx質(zhì)量濃度≤70 mg/m3。

采用2臺(tái)三室五電場(chǎng)靜電除塵器,每臺(tái)有效斷面積763 m2,比集塵面積(BMCR工況) 135.4 m2/(m3·s),且全部電場(chǎng)采用高頻電源,保證除塵效率大于99.85%。電除塵器出口煙塵質(zhì)量濃度≤47 mg/m3(校核煤種為56.5 mg/m3)。

采用石灰石-石膏濕式煙氣脫硫工藝,空塔噴淋技術(shù),塔內(nèi)四層噴淋層,脫硫效率不低于96.2%,不設(shè)煙氣旁路系統(tǒng)和煙氣-煙氣再熱器(GGH),SO2排放質(zhì)量濃度≤38 mg/m3(脫硫校核煤種為96 mg/m3)。脫硫裝置附帶50%的除塵效率,脫硫裝置出口(煙囪入口)煙塵質(zhì)量濃度為≤23.50 mg/m3(校核煤種為28.25 mg/m3)。

2 超低排放方案

爐后大氣污染物超低排放方案：全容量SCR脫硝+低溫省煤器+低低溫靜電除塵器(高頻電源供電)+石灰石-石膏濕法脫硫+濕式電除塵器,不設(shè)GGH。具體參數(shù)見(jiàn)表2。

表2 大氣污染物超低排放質(zhì)量濃度mg/m3

2.1 脫硝方案

采用鍋爐低氮燃燒技術(shù),降低爐膛出口NOx質(zhì)量濃度,保證鍋爐出口NOx排放質(zhì)量濃度不超過(guò)250 mg/m3(φ(O2)=6%)；脫硝采用全容量SCR工藝,液氨為還原劑。為適應(yīng)機(jī)組運(yùn)行期間煤質(zhì)變化、保證鍋爐低氮燃燒器排放質(zhì)量濃度的適度裕量,脫硝裝置入口NOx質(zhì)量濃度取300 mg/m3,催化劑層數(shù)按“3+1”考慮(即三層催化劑層運(yùn)行,一層催化劑層備用)。脫硝保證運(yùn)行效率為85%,NOx排放質(zhì)量濃度小于45 mg/m3,達(dá)到燃?xì)廨啓C(jī)排放要求。

2.2 除塵方案

2.2.1 低溫省煤器+低低溫電除塵器組合式除塵系統(tǒng)

在原電除塵器入口前設(shè)置低溫省煤器裝置,將進(jìn)入電除塵煙氣溫度由128℃降至85℃ (設(shè)計(jì)值),原電除塵器改造為低低溫電除塵器。除塵器本體增設(shè)絕緣子熱風(fēng)吹掃裝置,防止絕緣子結(jié)露；原灰斗電加熱更改為蒸汽加熱,加熱面積不少于灰斗2/3,確?；叶穬?nèi)干灰下料順暢。

優(yōu)化為低低溫電除塵器后,煙氣中的粉塵比電阻降低,煙氣的體積流量減少,除塵器比集塵面積增大至156.0 m2/(m3·s)(BMCR工況),保證除塵效率大于99.90%；同時(shí)煙氣溫度降低至露點(diǎn)以下,煙氣中的SO3與水蒸氣結(jié)合,生成硫酸煙霧附著在塵粒的表面而被附帶去除。

2.2.2 濕式電除塵器

在脫硫吸收塔和煙囪之間,增設(shè)一電場(chǎng)的濕式電除塵器(WESP),除塵效率大于75%。

WESP對(duì)粉塵的捕集原理與干式電除塵器(ESP)相似,不同之處在于WESP取消傳統(tǒng)振打清灰方式,而用一套噴淋系統(tǒng)取代振打系統(tǒng),或采用自身水膜自清灰技術(shù)。WESP通過(guò)水噴淋系統(tǒng)在陽(yáng)極板上形成連續(xù)而均勻的水膜進(jìn)行清灰,無(wú)振打裝置,流動(dòng)水膜將捕獲的粉塵沖刷到灰斗中隨水排出。由于取消振打,避免了二次揚(yáng)塵的出現(xiàn),同時(shí)電場(chǎng)中有大量飽和水汽,可以大幅降低粉塵比電阻,提高運(yùn)行電壓,因而能實(shí)現(xiàn)接近零排放,以達(dá)到WESP更高的收塵效率,脫除SO3、PM2.5等污染物的目的。

WESP原理見(jiàn)圖1。

圖1 WESP原理圖

2.3 脫硫方案

脫硫方案采用單塔雙循環(huán)石灰石-石膏濕法脫硫技術(shù),脫硫效率不低于98.7%。

單塔雙循環(huán)技術(shù)吸收塔內(nèi)設(shè)置收集碗,將吸收塔內(nèi)噴淋層分為上下兩級(jí),下級(jí)噴淋層共二層,上級(jí)噴淋層共四層。上下兩級(jí)噴淋層分別對(duì)應(yīng)獨(dú)立的循環(huán)漿池,每級(jí)循環(huán)具有不同的運(yùn)行參數(shù)。煙氣通過(guò)吸收塔后經(jīng)過(guò)兩次SO2脫除過(guò)程。流程見(jiàn)圖2。

圖2 單塔雙循環(huán)流程圖

第一階段(下環(huán)回路)起預(yù)吸收作用,去除粉塵、HCl和HF,部分去除SO2,使第二階段不需面對(duì)HCl、HF和粉塵對(duì)吸收過(guò)程的有害效應(yīng)。第一階段回路中,循環(huán)漿液p H值控制在4.0～5.0,保證充分的亞硫酸鈣氧化效果和充足的石膏結(jié)晶時(shí)間。第二階段(上環(huán)回路)主要發(fā)生CaCO3吸收SO2的反應(yīng),為優(yōu)化吸收反應(yīng),p H值一般控制在5.8～6.4較高的水平,實(shí)現(xiàn)SO2高效率吸收,石灰石相對(duì)過(guò)量,可以應(yīng)付負(fù)荷的變化,從而保證脫硫效率。

3 結(jié)語(yǔ)

采用超低排放措施后,機(jī)組運(yùn)行中煙塵、SO2、NOx排放質(zhì)量濃度分別為3.92 mg/m3、13.2 mg/m3、45 mg/m3,大氣污染物濃度排放限值達(dá)到燃?xì)廨啓C(jī)組標(biāo)準(zhǔn),滿足了國(guó)家規(guī)定的排放限值要求。

［1］中華人民共和國(guó)國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局,中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì).GB 13223-2011火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)［S］.北京：中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社,2012.

Solution Selection for Ultra-low Emission of Air Pollutants from Ultra-supercritical Coal-fired Units

Li Zhongcun1,Xu Ganghua1,Yang Meicong1,Yu Fei2
(1.Wenergy Tongling Power Generation Co.,Ltd.,Tongling 244011,Anhui Province,China；2.Shanghai Power Equipment Research Institute,Shanghai 200240,China)

For a 1 000 MW ultra-supercritical coal-fired unit to be constructed,measures of air pollution treatment was proposed,including the determination of ultra-low emission schemes in the aspect of denitrification,dust removal and desulfurization,etc.,so as to prevent the unit from needing modification just after being put into operation.

thermal power unit；air pollutant；ultra-low emission

X51

A

1671-086X(2015)03-234-03

2014-09-04

李中存(1983-),女,工程師,主要從事火力發(fā)電廠基建及運(yùn)行管理工作。

E-mail：13856297907@163.com