火電廠環保設施改造統籌方案分析

張琦

摘要：本文結合作者實際工作經驗，分析了火電廠環保設施改造方案的統籌考慮，為同類工程的設計工作者提供參考和借鑒。

關鍵詞：環保設施；改造工程；統籌

中圖分類號：TE08文獻標識碼： A

Abstract: Combined with the authors practical work experence,this paper analyzes the renovation of environmental protection facilities in thermal power plant of the overall consideration,provides reference to design engineers in other similar projects.

Key words: environmental protection facilities; renovation project; overall consideration

1.前言

由于國家環保要求的不斷提高，火電行業煙氣治理的力度進一步加強。2014年9月12日，國家發改委、環保部、能源局聯合發布了《關于印發煤電節能減排升級與改造行動計劃(2014-2020年)的通知》(發改能源[2014]2093號)，對燃煤電廠提出了更高的環保要求。環保設施的改造升級工作已全面展開，現有火電廠已普遍需要對脫硫、脫硝等設施進行改造，以響應國家環保政策和滿足最新環保要求。在嚴格的環保要求下，火電廠脫硫、脫硝等環保設施均不得設有或保留旁路，因此，脫硫、脫硝系統在進行改造后與鍋爐串聯為一個大系統，任何環保設施的故障都將影響全廠的穩定運行，這就對改造后的環保設施的裝置可用率和運行穩定提出了更高的要求。為了保證火電廠環保設施的穩定可靠，需對環保設施改造和由于環保設施改造引起的鍋爐輔機系統和設備改造的方案進行統籌考慮。

2.環保設施改造全廠統籌方案內容

對于典型的使用石灰石-石膏濕法脫硫系統和預留有脫硝空間的單臺機組容量為300MW以上，鍋爐為煤粉爐的現有火電廠，在進行環保設施改造時全廠統籌考慮的方案內容分析如下。

2.1 脫硫系統改造

對于設有增壓風機、旁路煙道的濕法脫硫系統改造主要內容為：封堵旁路煙道、取消增壓風機、吸收塔增容改造。其中，吸收塔增容根據改造目標確定改造方案，一般需要增加塔高，增大漿液池高度，在原最下層噴淋層下方增加一層噴淋層和增設一層合金托盤，同時對配套的循環漿液泵、氧化風機等進行改造。在脫硫系統封堵旁路煙道后，為防止當脫硫系統出現問題停運時煙氣溫度過高損壞吸收塔內防腐材料，應在吸收塔入口處增設事故噴水降溫設施，及時對煙氣進行降溫，事故噴水水源為脫硫系統工藝水，并以消防水作為備用水源的。取消增壓風機后原脫硫系統的阻力和增容改造后的新增阻力均由引風機克服，需對原引風機進行改造。

2.2 脫硝系統改造

脫硝系統改造大多采用脫硝效率高的選擇性催化還原脫硝工藝(SCR)，主要分為氨區和SCR反應區。采用液氨作為脫硝還原劑時應保證氨區有足夠的面積，滿足相關規范要求的安全距離。SCR反應區反應器催化劑布置采用2＋1層模式，在催化劑的選擇上較多采用蜂窩式催化劑，當煙氣中煙塵濃度大于40g/Nm3，可考慮選用板式催化劑。

在進行脫硝改造的同時，需對下游的空預器進行防止堵塞和冷段清洗改造，具體內容為合并回轉式空預器傳統的冷段和中溫段，在合并后的冷段使用換熱效果好的波形的搪瓷表面傳熱元件，并增加高壓沖洗水系統，沖洗水可就近在鍋爐房內消防水母管上引接。

2.3 加裝低溫省煤器改造

當電廠現有引風機后排煙溫度在130℃以上時，可考慮進行煙氣余熱回收改造，即加裝低溫省煤器。低溫省煤器的布置方式根據其在煙氣系統中的位置可分為除塵器前高塵區布置、低塵區引風機前布置和低塵區脫硫吸收塔前布置三種方式。在采取有效措施防止堵灰的前提下，低溫省煤器高塵區布置可最大化的吸收煙氣余熱，這樣不但節能，還可一定程度的降低煙氣量，提高除塵器效率，以及降低濕法脫硫系統工藝水用量。但加裝低溫省煤器會增加煙道阻力，因此，此項改造可在進行引風機改造前確定方案，新增阻力在引風機選型時統籌考慮。

2.4 加裝濕式除塵器改造

在當下嚴峻的環保形勢下，國家已對煤電機組提出更高要求，接近和達到燃氣機組標準成為必然趨勢。對于煙塵排放，常用的電除塵器和袋式除塵器都很難達到或很難保證將煙塵排放濃度降低到10mg/Nm3以下，且濕法脫硫系統造成的電廠周圍石膏雨的問題也一直無法得到有效解決。因此，在脫硫吸收塔出口至煙囪之間的煙道加裝濕式除塵器已逐漸得到應用。濕式除塵器除塵效率可達60%～70%，可有效除去PM2.5細顆粒物和石膏雨微液滴。因加裝濕式除塵器而新增的阻力需在引風機改造選型時統籌考慮。

2.5 引風機改造

在進行脫硫、脫硝改造的同時需對引風機進行改造，以克服脫硫、脫硝改造新增的煙氣阻力，并需考慮加裝低溫省煤器和加裝濕式除塵器等其他改造單項的煙氣阻力。

在進行引風機改造時，必須對現有引風機在鍋爐燃用長期穩定煤質的條件下進行性能測試，這是由于很多電廠煤源發生變化，鍋爐實際燃用的煤質與主體工程設計階段的設計煤質和校核煤質有較大變化，因此，鍋爐實際煙氣量及煙氣阻力與引風機最初選型不符。在性能測試后根據實測數據并通過計算，確定改造前引風機在B-MCR工況下的流量和風壓作為選型的基礎，再加上上述各改造單項的新增阻力，作為引風機改造的基礎數據。

引風機改造建議選用與原引風機相同形式的風機，即離心式引風機改造仍選用離心式風機，軸流式引風機改造仍選用軸流式風機。這是由于離心式風機與軸流式風機布置形式和與煙道的接口形式有較大不同，因此改換風機形式將使得原有引風機和電動機基礎無法利舊，引風機房檢修起吊設施吊軌需重新定位安裝，風機進、出口煙道需進行較大改造，以及電氣、熱控系統的更多的改造內容，這些都將增大設計難度和增加改造工程量。

2.6 空壓機系統改造

脫硫、脫硝等改造均有新增用氣要求，原全廠空壓機系統需根據新增用氣需求量增設空壓機和配套的后處理裝置，并接入現有全廠空壓機系統，一般按新增兩臺空壓機考慮。燃煤電廠大多采用水冷式空壓機。由于全廠空壓機系統為公用系統，在選用水冷式空壓機時，新增空壓機冷卻水管路在施工時難以接入原冷卻水母管，需要從單臺鍋爐的閉式循環水母管上引接，這對于需要將管道直埋在凍土層以下的寒冷地區的機組，將產生較大的開挖工程量，因此，對于冷卻水管路的設計優化也需要與其它改造單項進行統籌考慮。

2.7 新增設備冷卻水管路統籌優化

對于脫硫增容改造中更換的更大出力的氧化風機、引風機改造中更換的油站冷油器、空壓機改造中使用的水冷式空壓機等，這些設備均需要冷卻水進行冷卻，冷卻水均引自鍋爐閉式循環水系統。首先需對現有鍋爐閉式循環水系統出力進行核算，保證原系統余量滿足新增改造需求量。冷卻水管路的布置需對各改造單項進行統籌優化，通過母管根據廠區布置依次引接至空壓機房、引風機房和脫硫區，避免重復開挖，減少施工工程量。

3.結語

在國家環保要求日益嚴格的形勢下，火電廠對環保設施的改造應站在全新的高度，提高改造預期，以發展的眼光確定當下的改造目標?；痣姀S環保設施的改造不是孤立的，由于除塵、脫硫、脫硝改造引起的電廠其它系統和設備的改造需要整體統籌考慮，避免由于考慮不周造成重復改造。尤其對于引風機的改造，確定全廠的改造方案后才能對引風機進行合理選型。在火電廠環保設施改造進行方案統籌考慮后，才能使電廠環保設施達到改造預期，并保證主機穩定運行。

參考文獻

《關于印發煤電節能減排升級與改造行動計劃(2014-2020年)的通知》(發改能源[2014]2093號).