(中国能源建设集团新疆电力设计院有限公司 新疆乌鲁木齐 830002)
【摘要】环境保护部、国家发展和改革委员会、国家能源局联合下发了《全面实施燃煤电厂超低排放和节能改造工作方案》的通知，规定了燃煤电厂排放浓度的限值。某自备电厂为了确保污染物达标排放，进行了超低排放改造。
【关键词】 CFB锅炉 超低排放改造
现代技术的发展引起了诸多生态环境问题，发展环境保护技术成为人类协调经济发展与生态保护之间平衡的必然选择。我们应该重新审视环境保护技术的发展方向、方式，发展符合生态要求的环境保护技术。2015年12月2日国务院总理李克强主持召开国务院常务会议，2015年12月11日，环境保护部、国家发展和改革委员会、国家能源局联合下发了《全面实施燃煤电厂超低排放和节能改造工作方案》的通知，通知的主要目标是：到2020年，全国所有具备改造条件的燃煤电厂力争实现超低排放(即在基准氧含量6%条件下，烟尘、二氧化硫、氮氧化物排放浓度分别不高于10、35、50 mg/m³)。全国有条件的新建燃煤发电机组达到超低排放水平。加快现役燃煤发电机组超低排放改造步伐，东部地区2017年总体完成，中部地区力争在2018年前基本完成，西部地区在2020年前完成。
那么何为超低排放呢？“超低排放”理念，是由浙能集团在2011年首次提出。超低排放，是指火电厂燃煤锅炉在发电运行、末端治理等过程中，采用多种污染物高效协同脱除集成系统技术，使其大气污染物排放浓度基本符合燃气机组排放限值，即烟尘、二氧化硫、氮氧化物排放浓度（基准含氧量6%）分别不超过10 mg/m³、35 mg/m³、50 mg/m³，比《火电厂大气污染物排放标准》（GB13223-2011）中规定的燃煤锅炉重点地区特别排放限值分别下降50%、30%和50%，是燃煤发电机组清洁生产水平的新标杆。
某自备电厂是我公司EPC总承包项目，总装机容量为2x135MW+1x55MW，电厂选用2台410t/h和1台240t/h循环流化床锅炉。三台机组均已投产发电，进入商业运营。
一、项目原有系统简介
1、除尘系统
该项目240t/h锅炉选用低压脉冲袋式除尘器，型号为LCD-2610，过滤面积7720 m2 ，滤袋数量为2160条，仓室数为12个，灰斗为6个，运行阻力为≤1200Pa，除尘效率为≥99.93%，除尘器出口含尘浓度为≤30 mg/Nm³ 。410t/h锅炉选用电袋除尘器，型号为EL245/2-2/12X815，静电除尘区为双室2电场，有效截面积245 m2 ，总集面积为7845 m2 ，同极间距为450mm，灰斗4个。布袋除尘区过滤面积9777 m2 ，滤袋数量为2432条，仓室数为12个，灰斗为4个。电袋除尘器运行阻力为＜1000Pa，除尘效率为≥99.94%，除尘器出口含尘浓度为≤30 mg/Nm³ 。
2、脱硝系统
该项目采用选择性非催化还原脱硝（SNCR）工艺。SNCR脱硝系统不增加烟气阻力。脱硝系统设计和制造符合安全可靠、连续有效运行的要求，服务年限在30年以上，使用寿命与主体工程保持一致。脱硝系统对锅炉效率的影响应小于0.5%。使用20%氨水作为脱硝还原剂。在锅炉50%～110%BMCR负荷范围内，当SNCR入口NOx浓度≤324mg/Nm³（干基，6%O2）时，保证脱硝效率≥60%或出口NOx浓度≤140mg/Nm³（该效率不包含氨法脱硫装置的脱硝效率）。NH3逃逸量控制在10ppm以下。
3、脱硫系统
该项目采用氨法烟气脱硫工艺，烟气经电袋（布袋）除尘器除尘后进入脱硫系统。2台410t/h锅炉引风机来的烟气进入1#吸收塔，用氨化吸收液循环吸收烟气中的SO2后的烟气进烟囱排放。1台240t/h锅炉引风机来的烟气进入2#吸收塔，用氨化吸收液循环吸收烟气中的SO2后的烟气通过塔顶烟囱（总高90m）直接排放大气。吸收剂氨与吸收液混合后进入吸收塔，吸收SO2并与氧化空气接触反应生成硫酸铵溶液，硫酸铵溶液与原烟气进行热交换形成硫酸铵浆液，硫酸铵浆液由结晶泵送至硫铵后处理系统。硫酸铵浆液经旋流器后进入离心机进行固液分离，形成湿硫铵，母液回到吸收系统。湿硫铵经干燥机干燥，得到水分<1%的硫铵，进入包装机包装即可得到商品硫铵。整套工艺系统包括烟气系统、吸收系统、氧化空气系统、吸收剂系统、硫铵后处理系统、工艺水系统、检修排空系统等。在设计工况下全烟量、全时段的保证脱硫效率大于 95 %，脱硫后烟气中SO2小于100 mg/Nm3，氨的回收率不低于97%，脱硫塔出口逃逸氨的含量≤8 mg/Nm³，脱硝效率≥20% 。
该自备电厂三台机组于2015年5月18日18点30分顺利通过72小时试运，正式投入商业运营。电厂运行的排放浓度为烟尘≤30 mg/Nm³，氮氧化物NOx≤100 mg/Nm³，SO2≤100 mg/Nm³ ，满足GB13223-2011《火电厂大气污染物排放标准》中规定要求。
二、超低排放改造方案
1、除尘系统改造
对除尘器布袋进行更换，对进口气流分布板、挡风板、导流板及烟气挡板门等零部件进行检修修复，提高气流的均匀性。在新增脱硫装置里，新增一台除尘设备，采用某公司自主研发的超声波脱硫除尘一体化超低排放技术，在设计工况下，吸收塔出口总尘浓度不高于5mg/Nm3。
2、脱硝系统改造
脱硝系统改造采用烟气再循环技术。烟气再循环是为了打破密相区不快速喘流床的状态,使床料具有横向移动，打破现有流场不均匀状态,使一次风中的氧量得以充分利用，在满足流化的前提下，进一步降低整个锅炉的含氧量。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆降低总的一次风率，进而降低总风量，使进入分离器的床料粒子动能降低，能将更多的床料经分离器分离下来，增大循环物料量,改善炉内床料平衡。本次烟气再循环系统采用3台风机，对现有3台锅炉新增烟气再循环风道，烟气引自除尘器与引风机之间烟道，新增烟气再循环的烟气经现有上部二次风喷口喷入。烟气再循环的风量选为烟气量的15-20%，以锅炉满负荷运行时的烟气量作为基准，根据在二次风烟气再循环风道上安装的二次风流量测量装置，通过电动风门实现供风量的控制。
3、脱硫系统改造
自备电厂新增一套脱硫装置，满足一台240t/h和任意一台410t/h锅炉的尾部烟气进行脱硫处理，采用氨法烟气脱硫工艺，烟气经电袋（布袋）除尘器除尘后经引风机出口进入新增脱硫系统，去除SO2后的烟气通过原防腐烟囱直接排放大气。
设计原则：工艺路线为引风机---脱硫系统---除尘系统---烟囱排放。脱硫装置可带基本负荷，也可以用于变负荷，负荷变化范围50％～110％基本负荷（按烟气量）；脱硫装置不影响锅炉的安全、稳定运行。脱硫辅助系统配置保证脱硫系统连续、安全、稳定运行。脱硫装置能以冷态、热态二种启动方式投入运行，且在最小和最大负荷量之间运行不需要另外的和非常规的操作或准备。脱硫装置能适应因锅炉引起的负荷快速变化。
3.1工艺系统
工艺系统主要由烟气系统、吸收塔系统、氧化空气系统（部分利旧，新增一台氧化风机）、吸收塔排放及事故浆液系统、吸收剂系统（利旧）、硫铵脱水系统（利旧）、除尘系统、工艺水系统、电气系统和仪表及控制系统。脱硫工艺采用湿式氨法。除尘工艺采用超声波除尘一体化系统，出口粉尘含量不超过5mg/Nm3。
3.2烟气系统
2#锅炉（410t/h）与3#锅炉（240t/h）的连接段烟道增设一台原烟气挡板门，3#锅炉两台引风机出口各增设一台原烟气挡板门，2#锅炉两台引风机出口各增设一台原烟气挡板门。原脱硫吸收塔入口增设一个原烟气挡板门，原脱硫吸收塔出口净烟气挡板门移位，以满足新增净烟道的对接要求；新增吸收塔进、出口烟道实现与现有原烟道、净烟道对接，并设置进、出口挡板门。实现新增一套脱硫装置，满足一台240t/h和任意一台410t/h锅炉的尾部烟气进行脱硫处理的连接与切换功能。原烟气经烟道进入吸收塔，经降温吸收SO2、除雾后，净烟气去原混凝土防腐烟囱排放。
3.3吸收系统
吸收系统的作用是：从烟气中除去SO2和其他酸性气体；将吸收塔内形成的亚硫（氢）铵氧化成硫酸铵；利用原烟气热量，将硫铵溶液浓缩至一定浓度的硫酸铵浆液。组成吸收塔烟气吸收系统的主要设备有：吸收塔、循环槽、循环泵等。吸收塔、循环槽采用碳钢内衬玻璃鳞片防腐制作。鳞片的选择具有优良的耐水汽的渗透性、耐化学性及耐腐蚀性和耐磨性等特点，同时具有较小的拉断伸长率。
3.4检修排空系统
检修排空系统主要设备有检修池、检修泵。检修池用于收集、贮存脱硫系统在检修、冲洗过程中产生的液体。浆液管和浆液泵在停运时需冲洗，冲洗水通过地沟收集到检修池中，检修池的收集液通过检修泵送至吸收塔循环使用。当吸收塔出现故障需要检修时，通过一级循环泵或二级循环泵将循环槽或吸收塔的溶液送至检修池储存。在吸收塔重新启动前，检修池的溶液经检修泵送回吸收塔重复使用。原有检修池容量约400m3，本次改造新增检修池容量按200m3设计，检修池的总容量能收集单台吸收塔故障状态下所有的液体并有15%的富余量。脱硫装置所有冲洗和清扫过程中产生的废水均经地沟收集回收至检修池，经检修泵送回吸收系统重复使用。脱硫系统无废水排放。
3.5 CEMS系统：
新增脱硫装置新增加二套CEMS系统，包括原烟气和净烟气两套检测系统及相应控制记录系统符合超低排放标准要求。净烟气CEMS系统安装于原脱硫塔和新增脱硫塔公用烟囱上，以便公用及准确的数据测量, 原吸收塔和新增脱硫塔不得同时运行。
3.6 其他
吸收剂供应系统、硫铵后处理系统等利旧,氧化空气系统原有4台氧化风机利旧,新增1台氧化风机布置于原有氧化风机房内。
新增脱硫装置配两台6kV开关柜，两开关柜分别向两台6/0.4kV变压器供电，两台6kV开关柜布置于6kV公用配电间，两台变压器互为备用。
3.7新增脱硫装置主要技术指标
1）脱硫塔进出口脱硫效率≥98.7%，吸收塔出口SO2浓度不高于35mg/Nm3。
2）吸收塔出口总尘浓度不高于5mg/Nm3（当脱硫塔入口烟尘浓度不高于30mg/Nm3时）。
3）出口烟气中氨含量不超过2mg/Nm3。
4）最大压损(吸收塔进口烟道接口至吸收塔出口烟道接口处)小于2000Pa。
三、超低排放运行结果
该自备电厂超低排放改造已于2017年年底施工完成，经过调试运行，监测系统监测到的排放浓度为烟尘≤5 mg/Nm³，氮氧化物NOx≤50 mg/Nm³，SO2≤35 mg/Nm³ ，满足国家三部委联合下发的超低排放改造的要求。说明该电厂超低排放改造措施已达到预期目的，实现了污染物的减排，达到了改善环境的目的。
作者：
陈强，工程管理部副主任，高级工程师，一级建造师， 830002；
周萍，发电分公司设计员，高级工程师， 830002。
论文作者:陈强,周萍
论文发表刊物:《电力设备》2018年第28期
论文发表时间:2019/3/20
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