320MW火力發(fā)電機(jī)組超低排放技改的成功實(shí)踐

大氣網(wǎng)訊:導(dǎo)讀：20MW火力發(fā)電機(jī)組在當(dāng)前環(huán)保政策下，必須經(jīng)過(guò)超低排放技改才有生存資格。安徽池州九華發(fā)電有限公司在通過(guò)加裝濕式電除塵器、加裝MGGH改造、加裝低溫省煤器、脫硫系統(tǒng)提效改造和雙尺度低NOx燃燒器改造5個(gè)環(huán)保項(xiàng)目的技改，使機(jī)組達(dá)到了超低排放。改造后煙塵排放小于5 mg/Nm3，二氧化硫排放小于25 mg/Nm3，氮氧化物排放小于35mg/Nm3，優(yōu)于國(guó)內(nèi)重點(diǎn)地區(qū)排放的標(biāo)準(zhǔn)。

安徽池州九華發(fā)電有限公司 (以下簡(jiǎn)稱公司) 一期工程建設(shè)兩臺(tái)300MW國(guó)產(chǎn)亞臨界火力發(fā)電機(jī)組，2010年經(jīng)增容降耗改造后，兩臺(tái)機(jī)組出力均能達(dá)到320MW，目前公司通過(guò)進(jìn)行5個(gè)環(huán)保項(xiàng)目的改造 (加裝濕式電除塵器、加裝MGGH改造、加裝低溫省煤器，脫硫系統(tǒng)提效改造、雙尺度低NOx燃燒器改造) 實(shí)現(xiàn)機(jī)組超低排放。下面以2號(hào)機(jī)組超低排放技改為例展開(kāi)論述。

1 2號(hào)機(jī)組實(shí)現(xiàn)超低排放的技術(shù)路線

1.1 貧煤鍋爐100%改燒煙煤

1.1.1 貧煤鍋爐100%改燒煙煤技術(shù)路線

對(duì)原中間儲(chǔ)倉(cāng)式熱風(fēng)送粉低速筒式鋼球磨煤機(jī)的制粉系統(tǒng)改造為正壓冷一次風(fēng)直吹式制粉系統(tǒng)，采用先進(jìn)的雙尺度低NOx燃燒器，原離心式一次風(fēng)機(jī)改為雙級(jí)動(dòng)調(diào)軸流式一次風(fēng)機(jī)，改造后可實(shí)現(xiàn)100%燃燒神華品質(zhì)較優(yōu)的煙煤，煤種發(fā)熱量和揮發(fā)份較改造前升高，含硫量和含灰量大幅度下降，為實(shí)現(xiàn)機(jī)組超低排放打下基礎(chǔ)。

1.1.2 貧煤鍋爐100%改燒煙煤情況及創(chuàng)新點(diǎn)

將原鋼球磨煤機(jī)、排粉機(jī)、給粉機(jī)、粗細(xì)粉分離器、木屑分離器、離心式一次風(fēng)機(jī)等設(shè)備全部拆除，新增HP系列中速磨煤機(jī)和動(dòng)調(diào)軸流式一次風(fēng)機(jī)。本次改造的創(chuàng)新點(diǎn)在于選擇四用零備的磨煤機(jī)和單一次風(fēng)機(jī)運(yùn)行方式，在改變煤種的同時(shí)使系統(tǒng)更加優(yōu)化，設(shè)備更少，其目的在于實(shí)現(xiàn)環(huán)保超低排放的基礎(chǔ)上進(jìn)一步降低廠用電，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)供電煤耗的下降。

1.2 低氮燃燒器改造

1.2.1 低氮燃燒器改造技術(shù)路線

對(duì)雙尺度低NOx燃燒器進(jìn)行改造，原有低氮燃燒器進(jìn)行換型，優(yōu)化了低氮燃燒器的效能，使脫硝系統(tǒng)進(jìn)口氮氧化物濃度降低到180mg/Nm3;降低脫硝系統(tǒng)入口氮氧化物濃度，達(dá)到氮氧化物排放濃度<50mg/Nm3超低排放環(huán)保指標(biāo)要求。雙尺度低NOx燃燒器原理圖見(jiàn)圖1。

1.2.2 低氮燃燒器改造情況及創(chuàng)新點(diǎn)

雙尺度低NOx燃燒技術(shù)以爐內(nèi)影響燃燒的兩大關(guān)鍵尺度 (爐膛空間尺度和煤粉燃燒過(guò)程尺度) 為重點(diǎn)關(guān)注對(duì)象，全面實(shí)施系統(tǒng)優(yōu)化，達(dá)到防渣、燃盡、低NOx一體化的目的。在燃燒過(guò)程尺度上通過(guò)對(duì)一次風(fēng)射流特殊組合，采用低NOx噴口燃燒器，節(jié)點(diǎn)功能區(qū)技術(shù)、熱煙氣回流、多角度非等速燃盡風(fēng)等技術(shù)，強(qiáng)化煤粉燃燒、燃盡及NOx火焰內(nèi)還原，并使火焰走向可控，最終形成防渣、防腐、低NOx及高效穩(wěn)燃多種功能的一體化。

1 雙尺度低NOx燃燒器原理圖

1.3 脫硫改造

1.3.1 脫硫技術(shù)路線

通過(guò)增設(shè)一層除霧器，降低吸收塔出口煙氣攜帶的固體含量及水滴含量;通過(guò)拆除原有旋轉(zhuǎn)式GGH，杜絕了原煙氣泄漏到凈煙氣的現(xiàn)象。

(1) 脫硫系統(tǒng)增加一層除霧器:保留原有的兩層屋脊式除霧器，加裝一層除霧器，進(jìn)一步消除吸收塔邊壁逃逸現(xiàn)象，降低吸收塔出口煙氣攜帶的固體含量及攜帶的水滴含量，進(jìn)一步降低濕式電除塵入口煙塵排放濃度。

(2) 脫硫系統(tǒng)提效改造:綜合考慮脫硫系統(tǒng)制約脫硫能力的問(wèn)題、機(jī)組負(fù)荷率、燃煤硫份、脫硫設(shè)備運(yùn)行等問(wèn)題的實(shí)際情況，有針對(duì)性地采取了拆除原有旋轉(zhuǎn)式GGH，杜絕了原煙氣泄漏到凈煙氣的現(xiàn)象，使煙氣全部進(jìn)行脫硫處理，有效地提升了脫硫效率，達(dá)到二氧化硫排放濃度<35mg/Nm3超低排放環(huán)保指標(biāo)要求。

1.3.2 脫硫提效改造情況及創(chuàng)新點(diǎn)

(1) 具體設(shè)備改造情況為:濕法脫硫塔對(duì)煙塵有洗滌作用，煙塵含量降低，為進(jìn)一步降低煙氣中的漿液滴含量，利用吸收塔上方空間，在原有的兩層屋脊式除霧器上方加裝一層除霧器，使在吸收塔入口煙氣固體濃度≤40mg/Nm3時(shí)，吸收塔出口煙氣攜帶的固體含量<15mg/Nm3(包含煙塵+石膏，標(biāo)態(tài)，干基，6%O2) ，吸收塔出口煙氣攜帶的水滴含量≤40mg/Nm3，并均布煙氣，防止二級(jí)屋頂式除霧器堵塞并提高二級(jí)屋頂除霧器的除霧效率。拆除原有旋轉(zhuǎn)式GGH，杜絕了原煙氣泄漏到凈煙氣的現(xiàn)象，使煙氣全部進(jìn)行脫硫處理，有效地提升了脫硫效率，達(dá)到SO2排放濃度<35 mg/Nm3超低排放環(huán)保指標(biāo)要求。

(2) 綜合分析脫硫系統(tǒng)制約脫硫能力的原因、有針對(duì)性地采取改造措施，使SO2排放濃度達(dá)到超低排放的要求。

1.4 除塵改造

1.4.1 除塵技術(shù)路線

通過(guò)對(duì)靜電除塵前端增加低溫省煤器及脫硫系統(tǒng)增加一層除霧器確保濕式除塵器入口煙塵濃度小于20mg/Nm3，通過(guò)增加濕式電除塵器使煙囪煙氣排放<5mg/Nm3。具體方案如下。

(1) 增加濕式電除塵器:在脫硫吸收塔后部加裝一臺(tái)濕式除塵器，裝置主要由電暈線 (陰極) 、沉淀極 (陽(yáng)極) 、絕緣箱和供電電源組成。增加水系統(tǒng)、廢水處理裝置，改造煙道、配套熱控裝置，濕式電除塵器采用剛性極板技術(shù)。由于濕式除塵器不受粉塵比電阻和煤灰性質(zhì)的影響，內(nèi)部沒(méi)有運(yùn)動(dòng)部件，沒(méi)有振打清灰引起的二次揚(yáng)塵，因此性能穩(wěn)定、高效、運(yùn)行可靠，對(duì)重金屬、PM2.5和SO3有很高的脫除效率，是煙塵實(shí)現(xiàn)超低排放的關(guān)鍵設(shè)備。加裝濕式電除塵器后，達(dá)到煙塵排放濃度<5mg/Nm3超低排放環(huán)保指標(biāo)要求。濕式除塵器水循環(huán)系統(tǒng)圖見(jiàn)圖2。

2 濕式除塵器水循環(huán)系統(tǒng)圖

(2) 增加低溫省煤器:通過(guò)在靜電除塵器前加裝低溫省煤器，能夠降低靜電除塵器入口煙溫，降低煙氣量，煙塵比電阻也隨之降低，有利于除塵效率的提高，降低脫硫系統(tǒng)入口煙塵濃度。低溫省煤器系統(tǒng)示意圖見(jiàn)圖3。

圖 3 低溫省煤器系統(tǒng)示意圖

(3) 脫硫系統(tǒng)增加一層除霧器:保留原有的兩層屋脊式除霧器，加裝一層除霧器，降低吸收塔出口煙氣攜帶的固體含量及水滴含量，進(jìn)一步降低濕式電除塵入口煙塵排放濃度。

1.4.2 設(shè)備改造情況及創(chuàng)新點(diǎn)

1) 2號(hào)機(jī)組原有電除塵器出口煙塵實(shí)測(cè)排放濃度在41.5mg/Nm3以上，為此在2013年對(duì)靜電電除塵器進(jìn)行了高頻電源改造，改造完成后煙塵濃度明顯降低，能滿足煙塵排放限值按30mg/Nm3控制的標(biāo)準(zhǔn)要求，但不能滿足煙塵排放限值按5mg/Nm3控制的標(biāo)準(zhǔn)要求，因此需進(jìn)一步進(jìn)行設(shè)備改造。

(2) 2號(hào)機(jī)組低溫省煤器布置安裝在空氣預(yù)熱器與靜電除塵器之間，共2臺(tái)，換熱流程為循環(huán)換熱。70℃的循環(huán)水進(jìn)入低溫省煤器后溫度升高到97℃，然后流經(jīng)濕式電除塵器后面的煙氣加熱器 (MGGH) 給煙氣進(jìn)行加熱，煙氣加熱器MGGH通過(guò)循環(huán)水將鍋爐干式電除塵器入口的煙氣熱量傳遞給濕式電除塵器出口的低溫?zé)煔?。循環(huán)泵驅(qū)動(dòng)，熱媒水加熱系統(tǒng)輔助蒸汽加熱將煙氣加熱到75℃以上;另外，投入低溫省煤器后，煙氣溫度由126℃降低至95℃以上進(jìn)入除塵器設(shè)備。靜電電除塵器出口排放濃度有所降低，為后續(xù)的脫硫及濕式電除塵系統(tǒng)減輕負(fù)擔(dān)。

(3) 濕式除塵器為鋼性極板方案，采用水平布置結(jié)構(gòu)形式。改造后濕式電除塵器布置在原有凈煙道上方，吸收塔出口的煙氣采用正進(jìn)正出形式流經(jīng)濕式電除塵器，經(jīng)濕式電除塵器本體處理后經(jīng)凈煙道進(jìn)入MGGH提升煙氣溫度。增設(shè)濕式電除塵器配電間，廢水處理系統(tǒng)布置于2號(hào)濕式電除塵器南側(cè)零米。

1.5 其它措施

(1) 取消旋轉(zhuǎn)式GGH。旋轉(zhuǎn)式GGH設(shè)計(jì)漏風(fēng)率為0.5%，實(shí)際運(yùn)行中由于GGH換熱板堵塞及密封件磨損等原因，其漏風(fēng)率能達(dá)到1.5%左右。取消旋轉(zhuǎn)式GGH就徹底解決了原煙氣泄漏到凈煙氣的問(wèn)題，使煙氣全部進(jìn)入到脫硫系統(tǒng)進(jìn)行處理，相當(dāng)于提升了1.5%的脫硫效率，同時(shí)也多去除了脫硫原煙氣中0.75%的煙塵 (按脫硫系統(tǒng)有50%的洗塵效率) 。

(2) 加裝煙氣加熱器 (MGGH) 裝置。在濕式電除塵器后端加裝MGGH，與低溫省煤器系統(tǒng)形成循環(huán)換熱，97℃的熱媒水流經(jīng)MGGH后溫度降到70℃，再回到低溫省煤器進(jìn)行熱交換，通過(guò)低溫省煤器將鍋爐干式電除塵器入口的煙氣熱量傳遞給濕式電除塵器出口的低溫?zé)煔?，這一過(guò)程能將煙氣溫度提升到75℃以上，以避免對(duì)煙囪產(chǎn)生腐蝕。

(3) 加裝事故噴淋系統(tǒng)。在脫硫系統(tǒng)入口煙道加裝了事故噴淋系統(tǒng)，具有將128℃煙氣在2min內(nèi)降到92℃的功能，以防止低溫省煤器故障停運(yùn)時(shí)高溫?zé)煔膺M(jìn)入吸收塔損傷塔壁襯膠，環(huán)保改造路線圖見(jiàn)圖4。

4 環(huán)保改造路線圖

2 運(yùn)行效果分析

2號(hào)機(jī)組2015年7月15日完成煙塵一體化改造并入運(yùn)行，煙塵、SO2、氮氧化物同期7-11月份排放績(jī)效對(duì)比明顯優(yōu)化，表1為煙塵、二氧化硫、氮氧化物排放績(jī)效與上年對(duì)比。

2號(hào)機(jī)煙塵排放績(jī)效同比下降0.052g/kWh，SO2排放績(jī)效同比下降0.119g/kWh，氮氧化物排放績(jī)效同比下降0.199g/kWh。改造后的煙塵排放小于5mg/Nm3，SO2排放小于25mg/Nm3，氮氧化物排放小于35mg/Nm3，均優(yōu)于重點(diǎn)地區(qū)排放標(biāo)準(zhǔn)。

表1 煙塵、二氧化硫、氮氧化物排放績(jī)效與上年對(duì)比g/kWh

3 存在問(wèn)題及進(jìn)一步改善措施

3.1 實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)節(jié)濕式電除塵的電流

目前2號(hào)機(jī)組濕式電除塵的電流調(diào)整是按照煙囪入口的煙塵濃度進(jìn)行手動(dòng)調(diào)整的，如果能實(shí)現(xiàn)濕式電除塵電流根據(jù)煙塵自動(dòng)調(diào)整，則控制煙塵會(huì)更經(jīng)濟(jì)，也能減輕人工調(diào)整強(qiáng)度。

3.2 對(duì)濕式電除塵排水進(jìn)行優(yōu)化

為保障脫硫吸收塔內(nèi)部水平衡，將濾液池中的水引入以下4個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行利用或處理。增加2號(hào)濕除排水管至2號(hào)爐底渣池管路，將濕式電除塵器排水用作沖渣補(bǔ)充水;將濕式電除塵器排水引至脫硫廢水處理系統(tǒng)進(jìn)行處理;將濕式電除塵器排水引至工業(yè)廢水處理系統(tǒng)進(jìn)行處理;將濾液池的水引至脫硫催化劑容藥池，用于溶解催化劑;采取以上措施能夠徹底解決脫硫吸收塔內(nèi)部水平衡問(wèn)題。

4 結(jié)語(yǔ)

目前國(guó)內(nèi)眾多燃煤火力發(fā)電廠已經(jīng)或正在進(jìn)行多種污染物超低排放工程改造，進(jìn)一步降低SO2、NOx和煙塵等污染物排放以達(dá)到環(huán)保要求。公司320MW火力發(fā)電機(jī)組的超低排放技改是在經(jīng)過(guò)充分論證后實(shí)施的成功案例，可提供相關(guān)發(fā)電廠參考。

原標(biāo)題:320MW火力發(fā)電機(jī)組超低排放技改的成功實(shí)踐