楊旭昊

(華電能源股份有限公司牡丹江第二發(fā)電廠，黑龍江 牡丹江 157015)

HG-1025/17.45-YM28型亞臨界鍋爐超低排放改造

楊旭昊

(華電能源股份有限公司牡丹江第二發(fā)電廠，黑龍江 牡丹江 157015)

按照國家環(huán)保要求，華電能源股份有限公司牡丹江第二發(fā)電廠#9鍋爐進行了超低排放改造，介紹了脫硝、脫硫及除塵系統(tǒng)的主要改造內容，改造后機組污染物排放質量濃度大幅度降低，在收到明顯環(huán)保效益的同時，由于國家超低排放環(huán)保電價補貼的落實，企業(yè)經濟效益也明顯提高。針對改造后出現(xiàn)的增壓風機過流問題，提出了具體的解決措施。

脫硫；脫硝；除塵；環(huán)保；超低排放改造

1 機組環(huán)保設備概況

華電能源股份有限公司牡丹江第二發(fā)電廠#9鍋爐是哈爾濱鍋爐廠生產的HG-1025/17.45-YM28型300 MW亞臨界壓力、自然循環(huán)、平衡通風、四角噴燃鍋爐，設計煤質為煙煤，于2011年1月投產。#9鍋爐煙氣脫硫系統(tǒng)采用石灰石-石膏濕法脫硫工藝，“一爐一塔”布置，設計脫硫效率大于90%，脫硫吸收劑采用石灰石，脫硫副產品為二水石膏，脫硫系統(tǒng)隨主機投產。除塵器為布袋除塵器，除塵器設計煙氣量為1.880×106m3/h，在入口煙氣質量濃度不大于60.75 g/m3的條件下，除塵器出口煙氣煙塵排放質量濃度≤30 mg/m3，除塵系統(tǒng)隨主機投產。煙氣脫硝裝置采用選擇性催化還原(SCR)工藝，脫硝催化劑為“2+1”設計，脫硝改造后于2014年7月通過168 h試運行。

2 機組超低改造背景

近幾年，國家對環(huán)保參數(shù)的要求越來越嚴格，2011年7月，國家環(huán)保部發(fā)布了GB 13223—2011《火電廠大氣污染物排放標準》，對火電廠污染物排放做了進一步的嚴格要求和限制，要求現(xiàn)役火電機組于2014年7月1日執(zhí)行新的污染物排放標準。華電能源股份有限公司牡丹江第二發(fā)電廠為保證鍋爐污染物排放指標達標，環(huán)保運行參數(shù)符合國家要求，按照國家環(huán)保部和集團公司的要求，于2016年進行了#9鍋爐超低排放改造。

3 超低排放改造方案及技術路線

超低排放改造由中國華電科工集團有限公司設計，黑龍江省火電第三公司施工，于2016年10月完工并通過168 h試運行。為保證NOx，SO2、煙塵排放質量濃度達標，#9鍋爐超低排放改造采用增加備用層催化劑(脫硝)+常規(guī)布袋除塵+管束除塵除霧裝置(脫硫)方案，具體改造內容如下。

3.1 脫硝系統(tǒng)主要改造內容

氨區(qū)增加1臺液氨儲罐，布置在原氨區(qū)氨罐位置東側的預留位置。使用原鍋爐脫硝改造中預留的催化劑位置，增加1層催化劑，實現(xiàn)NOx質量濃度≤50 mg/m3的超低排放目標，在此基礎上核算催化劑整體化學壽命，每臺機組新增板式催化劑量約210 m3，可以提高后續(xù)催化劑輪換的簡易性和經濟性。經核算，單臺機組氨耗量由 130 kg/h調整到155 kg/h，現(xiàn)有氨區(qū)蒸發(fā)器不滿足要求，更換成2臺大容量液氨蒸發(fā)器，布置于工藝設備間。 備用層按預留蒸汽吹灰器方案安裝蒸汽吹灰器，同時每臺機組新增6臺蒸汽吹灰器和18個聲波吹灰器。更換NOx質量濃度測量裝置和氨逃逸表計。對磨損的導流板和煙道壁進行防磨處理及修復[1]。對2臺鍋爐低氮燃燒器進行修復及系統(tǒng)優(yōu)化調整。

3.2 脫硫系統(tǒng)主要改造內容

(1)煙氣系統(tǒng)：拆除原煙道擋板門，增加增壓風機旁路(增加增壓風機進出口及增壓風機旁路擋板門)，修復凈煙道擋板門，更換原脫硫出口凈煙氣連續(xù)排放監(jiān)測系統(tǒng)(CEMS)及煙塵儀。

(2)SO2吸收系統(tǒng)：將吸收塔漿池高度增加3 m，更換3臺側進式攪拌器，氧化噴槍改為氧化管網，拆除最底層噴淋層，安裝1層氣流均布板，增加2層大流量的噴淋層(5 000 m3/h)，形成4層噴淋層+1層托盤的配置；將兩級屋脊式除霧器更換為上海霍林提供的旋流板除霧器裝置(1層管式除霧器+1層屋

脊式除霧器+2層管式除塵除霧裝置)。新增噴淋層間距為2.00 m，改造后除霧區(qū)高度為11.50 m(比原除霧器區(qū)增加了5.56 m，其中頂層噴淋層中心距一級除霧器底部間距 3.00 m，高效除塵除霧裝置高5.00 m，除塵除霧裝置頂部至吸收塔出口底部間距3.50 m)，吸收塔總高度增加12.56 m，對原噴淋層及噴嘴全部進行更換。更換最底層循環(huán)泵，上2層循環(huán)泵檢修利舊，新增1臺循環(huán)泵。

(3)氧化空氣系統(tǒng)：利舊移位2臺，新增1臺，系統(tǒng)形成2用1備。 將原18.2 m的循環(huán)泵拆除，更換流量為5 000 m3/h、揚程為24.1 m的漿液循環(huán)泵，配套更換循環(huán)管道、閥門，此循環(huán)管道原排放閥門、管道儀表利舊；另外新增1臺流量為5 000 m3/h、揚程為26.1 m的漿液循環(huán)泵，配套新增管道、閥門及儀表等。

(4)石膏脫水系統(tǒng)：新增1套圓盤脫水機系統(tǒng)。

(5)吸收劑制備系統(tǒng)：新增1套粉制漿系統(tǒng)。

(6)工藝水工業(yè)水系統(tǒng)：新增1臺除霧器水泵，每臺機組1用1備，新增1臺工藝水泵。

3.3 除塵系統(tǒng)主要改造內容

原除塵器花板框架梁以上(含花板)部分全部拆除，將原布袋除塵器含塵室增高2 m，對凈氣室和花板進行重新布置，凈氣室共分為8個單元，過濾風速控制在0.85 m/min以下。拆除各室進氣口與中間煙道并重新設計，按照要求重新調整進風方式，保證清灰后自由沉降的粉塵能夠直接落入灰斗底部，改善灰斗內部流場分布。在每臺除塵器的進出口增加煙氣擋板，拆除原有除塵器每個單元的進口擋板和出口氣動提升閥。將每臺鍋爐除塵器的8個單元合并為2個單元，拆除原有除塵器的旁路系統(tǒng)。改造后過濾面積為36 925 m2，除塵設計效率為99.975%，除塵保證效率為99.970%。 濾袋材質為聚四氟乙烯(PTFE)基布，迎塵面和背塵面為聚苯硫醚(PPS)纖維(進口)，迎塵面面層加30%超細PPS纖維，濾料進行防油、防水和PTFE浸漬處理，克重不小于580 g/m2。噴吹清灰系統(tǒng)增設電加熱器，清灰氣源來自電廠空氣壓縮機(以下簡稱空壓機)系統(tǒng)。 空壓機系統(tǒng)配套增加2臺螺桿式空壓機，型號與原空壓機相同，并與原有空壓機系統(tǒng)合并。

3.4 超低排放改造中的節(jié)能措施

#9鍋爐超低排放改造中，采用石灰石-石膏濕法煙氣脫硫工藝系統(tǒng)，是一種集吸收、氧化、結晶、除塵為一體的工藝，相對于其他脫硫系統(tǒng)能耗較低，保溫設備及管道保溫厚度采取經濟厚度[2]。大多數(shù)照明燈的光源采用氣體放電光源，在達到相同照度的情況下可有效節(jié)約用電量。 交直流型接觸器及指示燈均采用節(jié)能型產品。室外照明采用光電自動控制措施。 采用塑鋼門、窗，窗玻璃為雙層5 mm厚中空玻璃，可降低室內的熱損耗，提高隔聲效果，投產運行后不需要維護，減少了維護工作量，降低了運行成本。超低排放改造前、后環(huán)保指標對比見表1。

表1 超低排放改造前、后環(huán)保指標對比

4 超低排放改造節(jié)能、環(huán)保效益分析

#9鍋爐超低排放改造后，在不考慮動態(tài)投資及設備折舊的情況下，年收益約為1 210萬元。

4.1 增加上網電價利潤

按照國家發(fā)改委、環(huán)保部、國家能源局《全面實施燃料電廠超低排放和節(jié)能改造工作方案》，#9鍋爐進行超低排放改造并拿到環(huán)保電價批復后，獲得環(huán)保電價補貼0.01 元/(kW·h)。按照#9機組2014 —2016年的年平均利用小時數(shù)4 765、出力系數(shù)70.8%計算，每年環(huán)保電價收益=4 765×300×103×(1-9.07%)×0.01×10-5=1 300 (萬元)(#9機組2016年綜合廠用電率為9.07%)。

4.2 減少排污費成本

按照#9鍋爐超低排放改造的參數(shù)，預計每年可以節(jié)約排污費用約37萬元，具體為：減少NOx排放224 t，節(jié)約NOx排污費14萬元；減少煙塵排放80 t，節(jié)約煙塵排污費4萬元；減少SO2排放300 t，節(jié)約煙塵排污費19萬元。

4.3 增加廠用電成本

#9鍋爐超低排放改造新增2臺空壓機、1臺漿液循環(huán)泵等設備，新增負荷功率為750 kW，廠用電成本=4 765÷0.708×750×10-6=5.05 (GW·h)，按照2016年單位燃料成本0.15 元/(kW·h)計算，年增加廠用電成本約75萬元。

4.4 增加液氨、石灰石成本

#9機組超低排放改造后石灰石額定用量由2.0 t/h升至3.2 t/h，每年增加石灰石用量=4 765÷0.708×1.2=8 076 (t)，按110 元/t計算，每年增加石灰石成本89萬元；液氨耗量由130 kg/h增加到155 kg/h，每年增加4 765÷0.708×25×10-3=168

(t)，按3 100 元/t計算，每年增加液氨費用52萬元。

5 存在的問題及解決方案

#9機組超低排放改造后，機組負荷超過280 MW(純凝工況)時，出現(xiàn)增壓風機過流問題，原因分析及解決方案如下。

5.1 超低排放改造后168 h試運行情況

2016年10月28日，#9機組參數(shù)為：電負荷，281 MW；蒸汽流量，880 t/h；氧量，2.3%；總風量，1 003 t/h；凈煙氣流量，1.454×106m3/h；A引風機動葉開度，67%；B引風機動葉開度，78%；增壓風機靜葉開度，90%；電機電流，201 A(198 A額定)。

5.2 增壓風機過流原因分析

經測試，增壓風機出力達到額定出力時(現(xiàn)有增壓風機在鍋爐最大連續(xù)出力(BMCR)工況的壓升為1 850 Pa，設計選型(TB)點工況的壓升為2 220 Pa)，脫硫系統(tǒng)阻力約為2 600 Pa。各段阻力分別為：合金托盤阻力590 Pa，噴淋層阻力600 Pa，除霧器阻力1 040 Pa。

合金托盤的阻力包含吸收塔入口的阻力，托盤存在500～800 mm的“帶液”運行，實際運行阻力在設計范圍內。噴淋層的阻力設計值為800 Pa，流場模擬593 Pa，噴淋層增加了1層DL板(共3層DL板)，實際運行阻力在設計范圍內。除霧器設計阻力為350 Pa，實際運行阻力遠超設計值。從而得出結論，除霧器阻力超過設計值是增壓風機過流的主要原因。

5.3 增壓風機過流解決方案

經技術討論分析，計劃采用調整上2層除塵除霧裝置旋流板角度的方案，在保證煙塵排放指標的前提下，將除霧器阻力降到550 Pa左右，以解決增壓風機過流的問題。

截至2017年4月21日，調整上2層除塵除霧裝置旋流板角度的工作完成，#9機組啟動后，額定負荷(300 MW)下，測量除霧器阻力由原來的1 060 Pa降到650 Pa，增壓風機電流為296 A(額定298 A)，可以滿足機組滿負荷需求。

6 結束語

華電能源股份有限公司牡丹江第二發(fā)電廠#9鍋爐進行超低排放改造后，污染物排放質量濃度大幅度降低，企業(yè)環(huán)保效益、社會效益明顯；同時，由于國家超低環(huán)保電價補貼的落實，企業(yè)經濟效益也明顯提高，極大地提升了在當前煤炭市場嚴峻形勢下的市場競爭力。

[1]杜雅琴.火電廠煙氣脫硫脫硝設備及運行[M].北京：中國電力出版社,2014.

[2]蔣文舉.煙氣脫硫脫硝技術手冊[M].北京：化學工業(yè)出版社，2012.

(本文責編：劉芳)

2017-03-14；

2017-04-14

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1674-1951(2017)04-0063-03

楊旭昊(1978—)，男，黑龍江牡丹江人，高級工程師，從事熱能動力方面的工作(E-mail:yangxuhao2008@163.com)。