火电厂超低排放改造电气设计浅析

火电厂超低排放改造电气设计浅析

唐治国

南京东大能源工程设计院有限公司江苏南京211100

摘要：随着国家对环保要求日益严格，国家对东部地区大型燃煤机组已提出进一步的节能减排要求。目前烟气处理装置给电厂的安全稳定生产和环境治理带来巨大压力，为提高电厂烟气处理系统对煤质变化适应性以及未来适应新排放要求，现有烟气处理装置的改造成为必然及迫切的要求。本文结合徐州某发电有限公司#1、#2炉的运行情况，针对本次超低排放改造项目电气设计进行了简单分析。

关键词：火电厂；超低排放；电气设计

根据2014年发改委、环保部、能源局联合发文《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》和苏政办发（2014）96号《省政府办公厅关于转发省发展改革委省环保厅江苏省煤电节能减排升级与改造行动计划（2014-2020年）的通知》中的要求，至2018年，东部地区现役10万千瓦及以上公用燃煤发电机组改造后大气污染物排放浓度基本达到燃气轮机组排放限值。

1电厂原系统概述

本工程为2×330MW机组#1、#2炉烟气超低排放改造工程，现有脱硫系统采用石灰石-石膏湿法脱硫工艺，对应FGD入口SO2浓度为3400mg/Nm3（标干，6%氧），设计效率为95%；脱硝系统采用SNCR氨水炉内脱硝系统，设计效率60%，出口浓度不高于100mg/Nm3；除尘系统于2014年曾对电除尘器进行了提效节能改造，采用了“高频+旋转电极”技术，现吸收塔入口烟尘浓度已降到40mg/Nm3以下，经吸收塔喷淋及塔顶除雾器后出口粉尘小于30mg/Nm3。

根据国家政策，到2018年年底，全省10万千瓦及以上燃煤机组大气污染物排放浓度基本达到燃煤机组超低排放标准，即在基准氧含量6%的条件下，烟尘、二氧化硫、氮氧化物排放浓度分别不高于10、35、50mg/Nm3。现有的脱硫、脱硝、除尘系统无法满足超低排放要求。

2超低排放改造方案

本次改造的主要内容有：（1）脱硫提效改造：采用高效单塔单循环的方案路线，对原脱硫系统进行局部改动。（2）脱硝提效改造：采用SNCR+SCR混合脱硝方案。（3）除尘系统提标改造：塔后布置湿式静电除尘器，湿式电除尘器设备基础需对原有场地上GGH支架和增压风机支架等进行核算后，合理利旧并新增部分支架。（4）拆除原有GGH系统。（5）核算原引风机风量风压是否满足超低排放改造后的要求。

3超低排放改造电气设计内容

3.1脱硫提效改造及拆除原有GGH系统电气设计

3.1.16kV电气系统（#1机组）

根据工艺改造方案，#1机组脱硫高压负荷变化如下：拆除1台浆液循环泵900KW，1台氧化风机250KW；新增1台浆液循环泵600KW，2台浆液循环泵750KW，1台氧化风机500KW。#1机组脱硫净增加高压计算负荷约为1275kVA，将新增负荷接至原6kV脱硫I段母线段。

高压柜改造：6kV脱硫I段原有3面备用开关柜，加上拆除的2台高压设备空出2台开关柜，共有5面开关柜可使用，新增高压设备只需要4台开关柜，原开关柜的数量能满足改造使用要求，为新增循环泵和氧化风机供电。因此本次改造只需根据新增负荷适当进行柜子内部改造即可，不需新增高压柜。6kV开关柜内元器件选用原则与原有设备一致。

3.1.26kV电气系统（#2机组）

根据工艺改造方案，#2机组脱硫高压负荷变化如下:拆除1台低泄漏密封风机250kW；新增1台浆液循环泵1120kW，1台氧化风机250kW（可利旧#1炉拆除的氧化风机B）。#2机组脱硫岛内净增加高压计算负荷约为921kVA，将新增负荷接至原6kV脱硫II段母线段。

高压柜改造：6kV脱硫II段原有2面备用开关柜，加上拆除的1台高压设备空出1台开关柜，共有3面开关柜可使用，新增高压设备只需要2台开关柜，原开关柜的数量能满足改造使用要求，为新增循环泵和氧化风机供电。因此本次改造只需根据新增负荷适当进行柜子内部改造即可，不需新增高压柜。6kV开关柜内元器件选用原则与原有设备一致。

3.1.30.4kV电气系统（#1/2机组）

1）工作电源系统

原低压脱硫变压器容量为1600kVA，利用率在85%以内，此次改造每台炉新增1台石灰石浆液泵18.5KW，更换1台石膏浆液排出泵，由原来的37KW增容到55KW，另外拆除原有GGH相关的所有电气设备。经核算原低压脱硫变压器能满足改造后低压负荷需求。因此本次改造只需将新增加的脱硫负荷接至原有低压配电系统，并对个别原抽屉进行改造即可。

2）保安电源系统

本次改造不新增保安负荷。

3.1.4直流及UPS系统

控制用直流电源通过原脱硫直流系统备用回路引接，新增UPS负荷由原UPS系统提供。

3.1.5二次控制和保护

改造的开关柜内接线与原开关柜内接线基本保持一致。

3.1.6其它系统改造

根据实际需要增设电缆桥架、照明检修设备、就地配电箱等。

3.1.7厂用变6KV负荷总容量核算

根据工艺改造方案，改造后经计算，6kVI段负荷总容量为41724KVA，6kVII段负荷总容量为40088KVA，原厂用变额定容量（50000KVA）满足改造后容量的要求，不需更换。

3.2脱硝提效改造电气设计

根据工艺方案，本次脱硝改造，每台炉需增加2台高温稀释风机（22KW，一用一备），2台炉共增加4台。因此，脱硝总负荷共增加44KW，而原脱硝电源引自脱硫段0.4KV低压段，配的变压器容量是1600KVA，利用率在85%以内，因此变压器的容量满足改造后的要求。

原脱硝系统2台脱硝低压柜中有6个备用电机回路，故仅需更换其中4个备用电机回路给4台高温稀释风机使用即可，其它部分无需改造。

3.3除尘系统提标改造电气设计

根据工艺方案，本次除尘系统提标改造，每台炉在吸收塔旁增加了一套独立的湿式静电除尘器，湿式电除尘器最大电气负荷约为300kW/炉，低压脱硫变容量无法满足增设湿式电除尘器的容量的要求，因此需增加2台800KVA湿式电除尘变压器为新增的湿式电除尘器及相关设备（包括工艺电动机、加热器、照明、检修、起吊设施等）供电，且原有的脱硫电气控制室已没有新增设备的布置空间，故两台炉需新设一间电气配电室来布置新增的低压变和湿式电除尘MCC开关柜。新增的湿式电除尘变压器的电源由主厂房相应机组的6KV段供电。

3.4引风机改造电气设计

因超低排放改造实施后，根据风量风压设计值核算原引风机风量、风压裕量充足，能够满足机组运行工况要求，故引风机无需增容改造。因此本次电气部分也无需改造。

4结束语

自从2014年国内开始大面积快速上马超低排放改造项目以来，在巨大的市场利益驱动下，超低排放的相关技术也在不断更新换代，虽说电气设计主要是根据工艺方案的选择来确定，但做电气方案时考虑要全面和超前，关键是负荷的增加必须满足原厂的厂高变的设计容量，如果超出原厂高变设计容量的话，需和工艺一起商讨变更方案，因为更换厂高变的代价相对超低排放改造来说就太大了。因此希望在以后的项目中能根据电厂的实际运行情况合理调整负荷，在确保超低排放的效果的同时能有最优的投资性价比。

参考文献：

[1]翁建明.燃煤发电机组超低排放改造厂用电优化分析.燃煤电厂"超低排放"新技术交流研讨会,2014.