火电厂环保设施改造统筹方案分析

张琦

摘要：本文结合作者实际工作经验，分析了火电厂环保设施改造方案的统筹考虑，为同类工程的设计工作者提供参考和借鉴。

关键词：环保设施；改造工程；统筹

中图分类号：TE08文献标识码： 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

由于国家环保要求的不断提高，火电行业烟气治理的力度进一步加强。2014年9月12日，国家发改委、环保部、能源局联合发布了《关于印发煤电节能减排升级与改造行动计划(2014-2020年)的通知》(发改能源[2014]2093号)，对燃煤电厂提出了更高的环保要求。环保设施的改造升级工作已全面展开，现有火电厂已普遍需要对脱硫、脱硝等设施进行改造，以响应国家环保政策和满足最新环保要求。在严格的环保要求下，火电厂脱硫、脱硝等环保设施均不得设有或保留旁路，因此，脱硫、脱硝系统在进行改造后与锅炉串联为一个大系统，任何环保设施的故障都将影响全厂的稳定运行，这就对改造后的环保设施的装置可用率和运行稳定提出了更高的要求。为了保证火电厂环保设施的稳定可靠，需对环保设施改造和由于环保设施改造引起的锅炉辅机系统和设备改造的方案进行统筹考虑。

2.环保设施改造全厂统筹方案内容

对于典型的使用石灰石-石膏湿法脱硫系统和预留有脱硝空间的单台机组容量为300MW以上，锅炉为煤粉炉的现有火电厂，在进行环保设施改造时全厂统筹考虑的方案内容分析如下。

2.1 脱硫系统改造

对于设有增压风机、旁路烟道的湿法脱硫系统改造主要内容为：封堵旁路烟道、取消增压风机、吸收塔增容改造。其中，吸收塔增容根据改造目标确定改造方案，一般需要增加塔高，增大浆液池高度，在原最下层喷淋层下方增加一层喷淋层和增设一层合金托盘，同时对配套的循环浆液泵、氧化风机等进行改造。在脱硫系统封堵旁路烟道后，为防止当脱硫系统出现问题停运时烟气温度过高损坏吸收塔内防腐材料，应在吸收塔入口处增设事故喷水降温设施，及时对烟气进行降温，事故喷水水源为脱硫系统工艺水，并以消防水作为备用水源的。取消增压风机后原脱硫系统的阻力和增容改造后的新增阻力均由引风机克服，需对原引风机进行改造。

2.2 脱硝系统改造

脱硝系统改造大多采用脱硝效率高的选择性催化还原脱硝工艺(SCR)，主要分为氨区和SCR反应区。采用液氨作为脱硝还原剂时应保证氨区有足够的面积，满足相关规范要求的安全距离。SCR反应区反应器催化剂布置采用2＋1层模式，在催化剂的选择上较多采用蜂窝式催化剂，当烟气中烟尘浓度大于40g/Nm3，可考虑选用板式催化剂。

在进行脱硝改造的同时，需对下游的空预器进行防止堵塞和冷段清洗改造，具体内容为合并回转式空预器传统的冷段和中温段，在合并后的冷段使用换热效果好的波形的搪瓷表面传热元件，并增加高压冲洗水系统，冲洗水可就近在锅炉房内消防水母管上引接。

2.3 加装低温省煤器改造

当电厂现有引风机后排烟温度在130℃以上时，可考虑进行烟气余热回收改造，即加装低温省煤器。低温省煤器的布置方式根据其在烟气系统中的位置可分为除尘器前高尘区布置、低尘区引风机前布置和低尘区脱硫吸收塔前布置三种方式。在采取有效措施防止堵灰的前提下，低温省煤器高尘区布置可最大化的吸收烟气余热，这样不但节能，还可一定程度的降低烟气量，提高除尘器效率，以及降低湿法脱硫系统工艺水用量。但加装低温省煤器会增加烟道阻力，因此，此项改造可在进行引风机改造前确定方案，新增阻力在引风机选型时统筹考虑。

2.4 加装湿式除尘器改造

在当下严峻的环保形势下，国家已对煤电机组提出更高要求，接近和达到燃气机组标准成为必然趋势。对于烟尘排放，常用的电除尘器和袋式除尘器都很难达到或很难保证将烟尘排放浓度降低到10mg/Nm3以下，且湿法脱硫系统造成的电厂周围石膏雨的问题也一直无法得到有效解决。因此，在脱硫吸收塔出口至烟囱之间的烟道加装湿式除尘器已逐渐得到应用。湿式除尘器除尘效率可达60%～70%，可有效除去PM2.5细颗粒物和石膏雨微液滴。因加装湿式除尘器而新增的阻力需在引风机改造选型时统筹考虑。

2.5 引风机改造

在进行脱硫、脱硝改造的同时需对引风机进行改造，以克服脱硫、脱硝改造新增的烟气阻力，并需考虑加装低温省煤器和加装湿式除尘器等其他改造单项的烟气阻力。

在进行引风机改造时，必须对现有引风机在锅炉燃用长期稳定煤质的条件下进行性能测试，这是由于很多电厂煤源发生变化，锅炉实际燃用的煤质与主体工程设计阶段的设计煤质和校核煤质有较大变化，因此，锅炉实际烟气量及烟气阻力与引风机最初选型不符。在性能测试后根据实测数据并通过计算，确定改造前引风机在B-MCR工况下的流量和风压作为选型的基础，再加上上述各改造单项的新增阻力，作为引风机改造的基础数据。

引风机改造建议选用与原引风机相同形式的风机，即离心式引风机改造仍选用离心式风机，轴流式引风机改造仍选用轴流式风机。这是由于离心式风机与轴流式风机布置形式和与烟道的接口形式有较大不同，因此改换风机形式将使得原有引风机和电动机基础无法利旧，引风机房检修起吊设施吊轨需重新定位安装，风机进、出口烟道需进行较大改造，以及电气、热控系统的更多的改造内容，这些都将增大设计难度和增加改造工程量。

2.6 空压机系统改造

脱硫、脱硝等改造均有新增用气要求，原全厂空压机系统需根据新增用气需求量增设空压机和配套的后处理装置，并接入现有全厂空压机系统，一般按新增两台空压机考虑。燃煤电厂大多采用水冷式空压机。由于全厂空压机系统为公用系统，在选用水冷式空压机时，新增空压机冷却水管路在施工时难以接入原冷却水母管，需要从单台锅炉的闭式循环水母管上引接，这对于需要将管道直埋在冻土层以下的寒冷地区的机组，将产生较大的开挖工程量，因此，对于冷却水管路的设计优化也需要与其它改造单项进行统筹考虑。

2.7 新增设备冷却水管路统筹优化

对于脱硫增容改造中更换的更大出力的氧化风机、引风机改造中更换的油站冷油器、空压机改造中使用的水冷式空压机等，这些设备均需要冷却水进行冷却，冷却水均引自锅炉闭式循环水系统。首先需对现有锅炉闭式循环水系统出力进行核算，保证原系统余量满足新增改造需求量。冷却水管路的布置需对各改造单项进行统筹优化，通过母管根据厂区布置依次引接至空压机房、引风机房和脱硫区，避免重复开挖，减少施工工程量。

3.结语

在国家环保要求日益严格的形势下，火电厂对环保设施的改造应站在全新的高度，提高改造预期，以发展的眼光确定当下的改造目标。火电厂环保设施的改造不是孤立的，由于除尘、脱硫、脱硝改造引起的电厂其它系统和设备的改造需要整体统筹考虑，避免由于考虑不周造成重复改造。尤其对于引风机的改造，确定全厂的改造方案后才能对引风机进行合理选型。在火电厂环保设施改造进行方案统筹考虑后，才能使电厂环保设施达到改造预期，并保证主机稳定运行。

参考文献

《关于印发煤电节能减排升级与改造行动计划(2014-2020年)的通知》(发改能源[2014]2093号).