ｄｏｉ:１０.３９６９/ｊ.ｉｓｓｎ.１００９－３２３０.２０２１.０２.００７
龙维哲
(云南能投曲靖发电有限公司ꎬ曲靖６５５０００)
摘㊀要：燃煤电厂超低排放改造是控制ＮＯＸ㊁ＳＯ２㊁粉尘排放浓度的关键技术ꎬ文中阐述了国内某４ˑ３００ＭＷ电厂煤粉炉实施超低排放改造方案ꎬ在原有的湿法脱硫系统㊁选择性催化还原(ＳＣＲ)脱硝系统和电除尘系统工艺基础上ꎬ进行了改造升级ꎬ使得ＮＯＸ㊁ＳＯ２㊁粉尘排放浓度达到了国家超低排放标准ꎬ希望能够为国内电厂超低排放改造提供一定的借鉴与参考ꎮ 关键词：氮氧化物ꎻ二氧化硫ꎻ粉尘ꎻ煤粉炉ꎻ超低排放
氧化镁板中图分类号:ＴＭ６２１㊀㊀文献标志码:Ａ㊀㊀文章编号:１００９－３２３０(２０２１)０２－００２１－０３
Ａ４ˑ３００ＭＷＣｏａｌ－ｆｉｒｅｄＰｏｗｅｒＰｌａｎｔＵｌｔｒａ－ｌｏｗＥｍｉｓｓｉｏｎ
ＴｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎＳｃｈｅｍｅ
ＬＯＮＧＷｅｉ－ｚｈｅ
(ＹｕｎｎａｎＮｅｎｇｔｕｏＱｕｊｉｎｇＰｏｗｅｒＣｏ.ꎬＬｔｄ.ꎬＱｕｊｉｎｇ６５５０００ꎬＣｈｉｎａ)
Ａｂｓｔｒａｃｔ:Ｔｈｅｕｌｔｒａ－ｌｏｗｅｍｉｓｓｉｏｎｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆｃｏａｌ－ｆｉｒｅｄｐｏｗｅｒｐｌａｎｔｓｉｓａｋｅｙｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｔｏｃｏｎｔｒｏｌＮＯＸꎬＳＯ２ꎬａｎｄｄｕｓｔｅｍｉｓｓｉｏｎｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓ.Ｔｈｅａｒｔｉｃｌｅｄｅｓｃｒｉｂｅｓｔｈｅｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎｏｆｕｌｔｒａ－ｌｏｗｅｍｉｓｓｉｏｎｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎｐｌａｎｓｆｏｒａｄｏｍｅｓｔｉｃ４ˑ３００ＭＷｐｏｗｅｒｐｌａｎｔｐｕｌｖｅｒｉｚｅｄｃｏａｌｂｏｉｌｅｒ.Ｔｈｅｏｒｉｇｉｎａｌｗｅｔｄｅｓｕｌｆｕｒｉｚａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍａｎｄｓｅｌｅｃｔｉｖｅｃａｔａｌｙｔｉｃｒｅｄｕｃｔｉｏｎ(ＳＣＲ)ｄｅｎｉｔｒｉｆｉｃａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍａｎｄｅｌｅｃｔｒｉｃｄｕｓｔｒｅｍｏｖａｌｓｙｓｔｅｍｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓｏｆｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎａｎｄｕｐｇｒａｄｉｎｇꎬｓｏｔｈａｔｔｈｅＮＯＸꎬＳＯ２ꎬｄｕｓｔｅｍｉｓｓｉｏｎｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｒｅａｃｈｅｄｔｈｅｎａｔｉｏｎａｌｕｌｔｒａ－ｌｏｗｅｍｉｓｓｉｏｎｓｔａｎｄａｒｄｓꎬｈｏｐｉｎｇｔｏｐｒｏｖｉｄｅａｃｅｒｔａｉｎｒｅｆｅｒｅｎｃｅａｎｄｒｅｆｅｒｅｎｃｅｆｏｒｔｈｅｕｌｔｒａ－ｌｏｗｅｍｉｓｓｉｏｎｔｒａｎｓｆ
ｏｒｍａｔｉｏｎｏｆｄｏｍｅｓｔｉｃｐｏｗｅｒｐｌａｎｔｓ.
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:ＮＯＸꎻＳＯ２ꎻｄｕｓｔꎻｐｕｌｖｅｒｉｚｅｄｃｏａｌｆｕｒｎａｃｅꎻｕｌｔｒａ－ｌｏｗｅｍｉｓｓｉｏｎ
０㊀引㊀言
收稿日期:２０２０－１２－２６㊀㊀修订日期:２０２１－０１－１５作者简介：龙维哲(１９９１－)ꎬ男ꎬ本科ꎬ助理工程师ꎬ从事发
电厂运行与管理工作ꎮ
ＮＯＸ㊁ＳＯ２㊁粉尘是燃煤电厂主要污染物ꎮ
２０１４年ꎬ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ꎻ对于现役３０万ｋＷ及以上燃煤发电厂㊁１０万ｋＷ以上自备燃煤自备电厂㊁其他有条件的燃煤发电电厂ꎬ改造后粉尘㊁ＳＯ２㊁ＮＯＸ分别不超过１０㊁３５㊁５０ｍｇ/Ｎｍ３ꎮ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]ꎬ根据
电厂规模以及实际情况选择不同的脱硫㊁脱硝㊁除尘技术ꎬ取得的效果不同[４－６]ꎮ
某电厂为达到最新的环保排放要求ꎬ根据电
厂实际情况ꎬ对烟尘㊁ＳＯ２㊁ＮＯＸ进行改造方案的探讨ꎬ提出一套切实可行的超低排放改造方案ꎬ改造后效果显著ꎬ可为同区域电厂后续改造提供借鉴ꎮ
１㊀机组概况
该电厂装机容量为４ˑ３００ＭＷꎬ＃１㊁＃２锅炉
消息队列实现型号为ＤＧ１０２５/１８.２－Ⅱ８型ꎬ＃３㊁＃４锅炉型号为ＤＧ１０２５/１８.２－Ⅱ１６型ꎬ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ꎮ锅炉型式为一次中间再热㊁单炉膛㊁平衡通风㊁固态排渣㊁露天
１
２２０２１年第２期(总第２７８期)㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀应用能源技术㊀
倒Ｕ型布置㊁全钢架㊁全悬吊结构燃煤锅炉ꎮ２㊀烟气脱硝技术简介 eact
ＳＣＲ反应器布置在锅炉省煤器与空预器之间ꎬ为高温高尘布置ꎬ催化剂采用板式催化剂ꎬ催化剂层数
按２＋１模式布置ꎬ初装２层预留１层ꎮ在设计煤种及校核煤种㊁ＢＭＣＲ工况下ꎬ在ＢＭＣＲ至５０％ＢＭＣＲ负荷时ꎬ且脱硝装置入口烟气中ＮＯＸ含量为５００ｍｇ/Ｎｍ３时ꎬ系统单台炉氨耗量为０.１６ｔ/ｈ(设计煤种㊁ＢＭＣＲ工况)ꎬ任何工况条件可满足脱硝效率达到７５％以上ꎬ氨逃逸率控制在３ｐｐｍ以内ꎬＳＯ２氧化生成ＳＯ３的转化率控制在１％以内ꎮ其余设备按脱硝效率不小于８０％设计ꎮ烟气在锅炉省煤器出口处被平均分成两路ꎬ每路烟气并行进入一个垂直布置的ＳＣＲ反应器里ꎬ即每台锅炉配有两个反应器ꎮ在反应器里烟气向下流过均流器㊁催化剂层ꎬ随后进入回转式空气预热器㊁静电除尘器㊁引风机㊁增压风机和ＦＧＤꎬ最后通过烟囱排入大气ꎮＮＯＸ㊁ＮＨ３按１ʒ１的摩尔比例喷入锅炉烟气中ꎬＮＨ３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ꎬ从而达到降低排烟中ＮＯＸ含量的目的ꎬ其中脱硝装置进/出口烟气参数见表１ꎮ４ＮＯ＋４ＮＨ３＋Ｏ２ң４Ｎ２＋６Ｈ２Ｏ＋ＨＥＡＴ(１)６ＮＯ２＋８ＮＨ３ң７Ｎ２＋１２Ｈ２Ｏ＋ＨＥＡＴ(２)６ＮＯ＋４ＮＨ３ң６Ｈ２Ｏ＋５Ｎ２＋ＨＥＡＴ(３)㊀表１脱硝装置进/出口烟气参数
项㊀目参数值
标况烟气量１０６１７６８Ｎｍ３/ｈ
工况烟气量３１８５９７８Ｎｍ３/ｈ
烟气ＮＯｘ量５００ｍｇ/Ｎｍ３
烟气粉尘量ɤ５０ｇ/Ｎｍ３
烟气温度３９２ħ
３㊀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ꎬ催化剂层数按２＋１模式布置ꎬ初装２层预留１层备用ꎬ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ꎬ其尺寸与原催化剂保持一致ꎬ原催化剂模块尺寸为１８８２ｍｍˑ９５４ｍｍˑ１３００ｍｍ)ꎻ备用层新增４只蒸汽吹灰器㊁８只声波吹灰器ꎮ机组烟气脱硝系统烟气流场优化改造㊁喷氨系统的优化调整ꎬ机组脱硝装置现有催化剂活性检测ꎬ并提交检测报告ꎬ锅炉６０只小风门电动执行机构的供货㊁安装㊁调试ꎬ小风门纳入ＤＣＳ控制ꎮ为了降低投资经济成本ꎬ将本机组机组更换下来的催化剂先行存放ꎬ待２号机组停机后ꎬ安装到２号炉的备用层ꎬ同时增加２号炉备用层４只蒸汽吹灰器㊁８只声波吹灰器ꎮ机组烟气脱硝喷氨系统的优化调整:Ａ㊁Ｂ侧脱硝入口及出口断面ＮＯＸ浓度测试ꎬ喷氨手动门调整ꎬ确保ＮＯＸ出口排放指标最优的情况下ꎬ氨逃逸不大于３ｐｐｍꎮ
４㊀脱硫系统改造方案
该电厂４ˑ３００ＭＷ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ꎬ脱硫装置按一炉
一塔单元布置ꎮ每套脱硫装置的烟气处理能力为相应锅炉ＢＭＣＲ(ＢｏｉｌｅＭａＸｉｍｕｍＣｏｎ￣ｔｉｎｕｏｕｓＲａｔｉｎｇꎬ最大连续蒸发量)工况时的１００％烟气量ꎻ当燃煤含硫量为１.７％时ꎬ脱硫效率高９６％ꎮ公用系统主要有吸收剂制备及供应石膏脱水系统㊁工艺水系统㊁排空系统㊁废水处理系统ꎮ脱硫副产品 石膏在脱水后含湿量<１０％ꎮ该机组在改造时ꎬ参考其设计煤种ꎬ脱硫系统出口ＳＯ２浓度按照小于３５ｍｇ/Ｎｍ３设计ꎮ其烟气脱硫装置采用湿法石灰石－石膏脱硫技术ꎬ吸收塔采用液幕塔＋喷淋塔相结合的方式ꎮ考虑到经济成本与脱硫效率等问题ꎬ此次重点改造其吸收塔区域ꎮ吸收塔属于机组烟气脱硫装置的核心ꎬ综合考虑其投资成本ꎬ希望在满足脱硫效率的基础之上ꎬ降低投资ꎬ缩短改造周期ꎮ为了保证其对原有吸收塔的改动最小ꎬ吸收塔不拔高ꎬ拆除原系统２层平板式ꎬ除雾器更换改造为１级管式＋２层屋脊式除雾器ꎬ最下面喷淋层优化改造ꎬ上面３层喷淋层检查㊁修复ꎬ在底层喷淋层与入口烟道之间设置旋汇耦合装置ꎬ增加湍流器ꎮ改造总排口
２２㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀应用能源技术㊀㊀㊀㊀㊀㊀２０２１年第２期(总第２７８期)
ＣＥＭＳ及粉尘仪系统ꎮ脱硫系统改造后参数见表２ꎮ
㊀表２改造后参数统计表
项㊀㊀目参数值
ＦＧＤ入口ＳＯꎬ浓度４５００ｍｇ/Ｎｍ３
ＦＧＤ出口ＳＯꎬ浓度３５ｍｇ/Ｎｍ３
ＳＯꎬ脱除效率大于９９.２３％
ＣａＣＯ３含量小于３％
ＦＧＤ烟尘脱除效率大于５０％
ＦＧＤ出口液滴浓度小于５０ｍｇ/Ｎｍ３
溶解于石膏中ＣＩ含量低于１００ｐｐｍ
溶解于石膏中Ｆ含量低于１００ｐｐｍ
溶解于石膏中Ｍｇ含量低于１２５ｐｐｍ
ＦＧＤ可利用率１００％
自由水份大于１０％５㊀电除尘改造方案内孔撑圆涨紧夹具>缀花草坪
根据该电厂脱硝系统的运行状况ꎬ机组除尘设备烟尘排放３０~５０ｍｇ/Ｎｍ３ꎬ无法满足最新的排放
标准ꎬ需进行改造ꎮ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ꎻ第三㊁四㊁五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ꎬ集成入上位机ＩＰＣ控制系统)ꎬ对机组干式静电除尘器上位机ＩＰＣ控制系统升级改造ꎮ电除尘系统改造后的参数见表３ꎮ
㊀表３改造后电除尘参数统计表
项㊀㊀目参数值干式除尘器设计处理烟气氧量１０６１７６８ｍｇ/Ｎｍ３干式除尘器设计处理烟气量２２５６３１３ｍ２/ｈ
干式除尘器设计温度(入口)１３５ħ
干式除尘器入口含尘浓度６２ｍｇ/Ｎｍ３
干式除尘器出口含尘浓度ɤ４０ｍｇ/Ｎｍ３
干式除尘器改造后除尘器效率>９９.９４％
干式静电除尘器本体阻力３００Ｐａ
干式静电除尘器漏风率３.０％
气流分布均匀性系数０.２６㊀结束语电热丝打火机
某４ˑ３００ＭＷ电厂煤粉炉通过超低排放改造ꎬ综合考虑其运营成本与投资成本ꎬ吸收塔不拔高ꎬ拆除原系统２层平板式ꎬ除雾器更换改造为１级管式＋２层屋脊式除雾器ꎬ并且增加脱硝系统备用层反应器投用ꎮ改造完成后ꎬ通过验收ꎬ其脱硫系统出口ＳＯ２浓度按照小于３５ｍｇ/Ｎｍ３ꎬ烟气脱硝效率均不低９０％ꎻ脱硝装置出口ＮＯＸ浓度低于５０ｍｇ/Ｎｍ３ꎻＮＨ３逃逸量应控制在３.０ｐｐｍ以下ꎬＳＯ２/ＳＯ３的转化率小于１％ꎬ满足国家超低排放标准ꎬ机组的安全性与经济性大大提高ꎮ
参考文献
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３２
２０２１年第２期(总第２７８期)㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀应用能源技术㊀
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