章丘发电公司超低排放改造分析

任尚坤，何卫国，盛虎，李海平

(华电章丘发电有限公司，山东 章丘 250216)

0 引言

自2013年以来，我国中东部地区出现持续雾霾天气，给人民群众的生产生活和身体健康造成了严重影响，火电厂烟气污染物排放的治理也更加引起了国家发改委、环保部等国家部委的高度重视。2014年9月12日，国家环保部、发改委、国家能源局下发了“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”，要求到2020年，现役600 MW及以上燃煤机组、东部地区300 MW及以上公用燃煤发电机组、100MW级以上自备燃煤发电机组及其他有条件的燃煤发电机组，改造后大气污染物排放质量浓度达到燃气轮机机组排放限值。经过华电国际山东分公司充分调研，决定对华电章丘发电有限公司(以下简称章丘发电公司)#3机组进行超低排放示范改造，使机组烟气的主要污染物排放浓度达到燃气轮机机组的排放标准，从而带动华电集团公司其他火电企业积极进行设备技术改造。

1 项目概述

根据国家环保形势和地方政策要求，章丘发电公司履行“绿色华电”社会责任，积极开展机组环保升级改造。2014年，山东省环保厅探索燃煤机组超低排放模式，章丘发电公司在上级公司的指导下，积极争取将#3机组列入山东省超低排放环保改造示范项目。该项目从2014年上半年开始实施，于2014年11月10日改造完成，2014年12月10日完成168 h试运行，12月12日通过山东省环保厅验收，章丘发电公司#3机组烟气排放低于燃气机组的排放标准，达到超低排放示范标准要求。

2 项目改造技术路线

章丘发电公司#3机组污染物超低排放改造按照燃气机组标准(SO2质量浓度在35 mg/m3以下、NOx质量浓度在50 mg/m3以下、烟尘质量浓度在5 mg/m3以下)进行，改造技术路线主要分为3部分。

(1)降低氮氧化物排放质量浓度的技术路线:炉内低氮燃烧器改造，确保锅炉出口NOx质量浓度全工况小于350 mg/m3;炉外脱硝选择性催化还原技术(SCR)改造(催化剂采取“3+0”布置方案)，确保烟囱出口氮氧化物排放质量浓度小于50 mg/m3;空气预热器(以下简称空预器)改造，满足抗堵塞、抗腐蚀的要求，并削弱SCR脱硝改造对下游空预器的影响。

(2)降低烟尘排放质量浓度的技术路线:干式电除尘器进行新增五电场改造，确保其出口烟尘排放质量浓度在30 mg/m3以下;电除尘器高频电源改造，确保节能改造成效显著，节省厂用电;增加湿式静电除尘器，确保烟囱出口烟尘排放质量浓度在5 mg/m3以下。

(3)降低SO2排放质量浓度的技术路线:增设一个二级脱硫塔，实现双塔双循环，将SO2排放质量浓度控制在35 mg/m3以下，同时将脱硫效率由原来的95%提高到99%以上;引增风机合一改造，满足机组风烟系统以及脱硫、脱硝系统的出力要求。

3 投资成本核算及效益分析

3.1 项目发生费用

#3机组超低排放改造总体费用:静态投资为2.06亿元，单位投资约614.9元/kW，其中，脱硫增容改造费用8180万元，脱硝改造项目费用7238万元，除尘系统改造费用为5182万元。

3.2 运行成本估算

改造后年增加投资利息、材料费、维修费、管理费、人工费等成本80 446 219.79元，每年发电量按18.425亿kW·h计算，增加成本0.0437元/(kW·h)。

3.3 经济效益分析

脱硫增容改造后，以串联脱硫塔入口SO2质量浓度为6500 mg/m3，一级吸收塔出口SO2质量浓度为243 mg/m3，二级塔出口 SO2质量浓度为 35 mg/m3计算，双塔脱硫效率可达到99.462%。按锅炉每年5500 h满负荷运行计算，脱硫增容改造后SO2每年减排1 338.7 t，每年节约排污费约152.6万元。

经过对炉内低氮燃烧器改造、锅炉燃烧优化改造、脱硝系统改造、空预器扩容改造后，可有效实现NOx质量浓度小于50 mg/m3的控制目标，脱硝效率达87.5%。按未改造前 NOx质量浓度为700 mg/m3，改造后NOx质量浓度为50 mg/m3计算，按锅炉每年5500 h满负荷运行计算，每年可减排NOx4182.75 t，每年节约排污费约528.35万元。

对原静电除尘器进行除尘高效电源改造和电除尘器内部提效大修，在四电场后新增五电场，在二级脱硫吸收塔顶端布置湿式除尘器，投运后灰尘排放质量浓度由原236 mg/m3降至5 mg/m3。按锅炉每年5 500 h满负荷运行计算，每年可减排灰尘1486.7 t，每年节约排污费约81.84万元。

#3机组超低排放综合改造后，每年节约排污费约762.79万元。

鬼算盘似乎受到了萧飞羽凝视的冲击，他失去从容神不守舍地低声喃喃：“在下语出至诚，愿意为三少洒尽一腔热血。”萧飞羽翻掌指点鬼算盘的胸口上，鬼算盘哆嗦，被武成龙制住的穴道随之而解。

3.4 社会效益分析

污染物排放浓度大为降低，空气质量提高，减少了对人体及整个生态的危害。环保设施运行稳定、效率提高，是对国家环保政策的积极响应，同时也大大提高了企业形象。

4 技术改造

根据改造技术路线和投资成本核算及效益分析情况，章丘发电公司决定进行技术改造，从而实现#3燃煤机组烟气排放达到天然气机组标准的目标，实现超低排放。

4.1 增加脱硝装置降低氮氧化物质量排放浓度

为了满足脱硝装置入口氮氧化物质量浓度低于400 mg/m3的要求，章丘发电公司进行了炉内低氮燃烧器改造，增加了SCR脱硝装置，利用水平浓淡+偏置周界风+燃尽风(SOFA)燃烧技术方案将省煤器出口烟气中 NOx质量浓度降低到350 mg/m3。为了解决空预器冷端腐蚀及飞灰堵塞问题，对空预器进行了技术改造，传热元件由3层布置改为2层布置，同时对传热元件材质也进行了更换，使其既能适应安装SCR脱硝装置后运行工况变化的需要，又可保证空预器原设计强度和漏风率。脱硝装置入口烟气中NOx的质量浓度降到400mg/m3以后，利用液氨作为还原剂，催化剂按“3+0”模式布置，最终保证#3机组烟气中NOx排放质量浓度降到50 mg/m3以下。

4.2 增加湿式静电除尘器和高频电源降低烟尘排放质量浓度

对原有干式电除尘器进行高频电源改造，对内部电场进行检修，并增加五电场等，使烟尘排放质量浓度由原来的236 mg/m3降至30 mg/m3以下。同时，通过增加湿式除尘器，使#3机组烟气中烟尘排放质量浓度降低到5 mg/m3以下。

4.3 双塔双循环脱硫增效降低SO2排放质量浓度

首先对#3机组原有的吸收塔进行增容改造，通过改造塔内喷淋层及其氧化风管道，保证其脱硫效率，并将增压风机、烟气换热器(GGH)及其附属设备全部拆除，保证系统内阻力满足要求。通过改造使A塔入口烟气SO2质量浓度在6500 mg/m3的情况下，出口烟气SO2质量浓度降到600 mg/m3以下。通过在系统内串联一个B吸收塔进一步脱除系统中的硫分。同时，为克服改造后增加的系统阻力，提高风机效率，对现有引风机进行扩容改造，更换为双级动叶可调风机，从而使烟气中SO2的质量浓度降低到35 mg/m3以下。

5 改造效果

#3机组污染物超低排放改造后，于2014年12月3至10日进行168 h试运行，试运行期间各环保设施运行稳定，烟囱入口SO2排放小时均值为7.70 mg/m3，NOx排放小时均值为 42.20 mg/m3，烟尘排放小时均值为2.21 mg/m3，各项环保指标优于燃气机组排放标准，达到设计要求。

6 结束语

燃煤机组超低排放项目在章丘发电公司#3机组上成功应用，既解决了电力行业可持续发展的问题，也解决了大气环境质量改善的问题。同时，为山东其他单位燃煤机组超低排放改造提供了范例，为华电集团公司系统内的燃煤机组超低排放改造提供了可靠的数据支撑。