京隆電廠脫硝技術改造案例分析

彭中峰

摘 要：對京隆電廠鍋爐進行脫硝系統(tǒng)改造，采取LNB+SCR模式改造，即低NOx燃燒技術+選擇性催化還原技術（SCR），將現(xiàn)有燃燒器改造為低NOx燃燒器（LNB）并在爐后省煤器與空預器之間增加一套完整的高灰型選擇性催化還原煙氣脫硝（SCR）工藝系統(tǒng)，使得最終出口煙氣中NOx的排放濃度滿足國標排放限值100mg/Nm3，并對改造后的效果進行了分析。

關鍵詞：燃燒器;LNB;SCR脫硝;改造;分析

中圖分類號： X773 ? ? ? ? ? ?文獻標識碼： A ? ? ? ? ? ?文章編號： 1673-1069（2016）30-166-2

0 ?引言

京隆電廠2*600MW亞臨界燃煤機組于2008年建成投產，鍋爐是由上海鍋爐廠設計生產制造，為四角切園燃燒鍋爐，鍋爐設計燃用煤種為煙煤，采用WR型垂直濃淡燃燒器，燃燒器頂部設有兩層CCOFA燃盡風，無分離燃盡風SOFA層，日常運行中NOx排放濃度約400～711mg/Nm3，

遠高于當前國家新的環(huán)保要求（污染物排放標準≤

100mg/Nm3）。

為適應國內火電廠大氣污染物控制的發(fā)展需要，京隆電廠決定采取措施治理NOx排放。目前，國際通用的NOx治理措施為增加SCR脫硝裝置，就目前京隆電廠的情況，僅僅通過增加SCR脫硝設備，達不到環(huán)保部的要求，通過綜合分析，最終確定了經濟有效的LNB+SCR脫硝改造技術路線，即通過低氮燃燒技術降低NOx排放值，達到較低NOx排放水平，再采用選擇性催化還原技術（SCR）措施進一步降低NOx排放。

1 ?改造方案及方案實施安排

1.1 低NOx燃燒器系統(tǒng)改造

京隆電廠對鍋爐燃燒器進行低NOx改造。改造方案為：

①保持一次風標高不變，增加燃盡風組（FF、OFA）件。

②A層一次風沿用等離子燃燒器，更換其他5層的燃燒器噴口、噴嘴體及彎頭，一次風全部采用上下濃淡（B、D、F層下濃，C、E層上濃），中間帶穩(wěn)燃鈍體的燃燒器。

③在緊湊FF、OFA燃盡風室兩側加裝貼壁風。

④在一次風射流方向保持不變的情況下，將AA層二次風與OFA層二次風與一次風射流方向相同，其他二次風改為與一次風呈小角度偏置，順時針反向切入。同時，調整主燃燒器區(qū)一兩次風噴口面積，使一次風速滿足入爐煤種的燃燒特性要求，主燃燒器區(qū)的二次風量適當減小，形成縱向空氣分級。

⑤燃燒器采用新的擺動機構，可以整體上下擺動。

⑥在主燃燒器上方6.5m處增加SOFA噴口，射流方向也與一次風相同并分配足量的SOFA燃盡風量，SOFA噴口可同時做上下左右擺動。

進度及管理概況：#1機組LNB燃燒器改造于2013年4月15日燃燒器組件進廠，4月23日#1機組停運，開始實施改造項目，6月4日進行水壓試驗，6月9日進行風壓試驗，隨即進行冷態(tài)調試，實際施工工期41天。#2機組改造施工借鑒了1號機組的成功經驗，在安全、質量、進度上齊抓共管，4月1日#2機組停運，開始實施改造項目，5月9日水壓試驗，5月10日進行風壓試驗，全部一次性合格，實際施工工期37天，實現(xiàn)了即投產、即穩(wěn)定、即達標的目標。

1.2 SCR脫硝改造

在爐后省煤器與空預器之間增加一套完整的高灰型選擇性催化還原煙氣脫硝（SCR）工藝系統(tǒng)（圖1），包括：催化劑、反應器、氨氣制備系統(tǒng)、氨噴射與混合系統(tǒng)及監(jiān)測系統(tǒng)等。

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圖1 ?高灰型SCR工藝系統(tǒng)

催化劑采用德國雅佶隆板式催化劑，層數(shù) “2+1”設置，采用“渦流式”氨氣噴射混合系統(tǒng)。配置蒸汽吹灰系統(tǒng)和聲波吹灰器系統(tǒng)。還原劑采用液氨，建設三臺100m3液氨儲罐及配套蒸發(fā)區(qū)和相應設施。

進度及管理概況：脫硝土建施工2012年12月下旬開工，#1機組脫硝主體工程利用A修58天時間于2013年6月如期完工， 2號機組脫硝施工組織準備與1號機組脫硝工程同步進行。2013年8月中旬，#2機組爐外部分集中施工，至年底完成了反應區(qū)煙道配制組合、鋼結構及反應器本體安裝和催化劑吊裝主要工作，2014年春節(jié)后復工，建設施工充分借鑒了1號機組的成功經驗，在安全、質量、進度上齊抓共管，利用A修48天時間于5月19日完工，比1號機組提前10天，比公司計劃提前近半月，實現(xiàn)了即投產、即穩(wěn)定、即達標的目標。

2 ?改造經濟性分析

京隆電廠鍋爐原始NOx排放濃度約為400～711mg/Nm3，年排放NOx總量約16349噸（機組利用按5500小時/年計算）。采取LNB+SCR脫硝技術措施可以將NOx排放濃度控制到100mg/Nm3以下后，年NOx減排總量約14050噸，對改善當?shù)氐拇髿猸h(huán)境有著重要作用，不會對環(huán)境造成新的二次污染，且社會效益顯著。

2.1 社會效益

火電廠排放的NOx除形成酸雨外，還會與碳氫化合物反應生成致癌物質，對人體造成嚴重影響。京隆電廠煙氣脫硝改造工程實施后，電廠的NOx排污費大幅度減少，每年將減少NOx排污收費約885萬元。因此，通過脫硝工程的實施大幅度減少NOx排放，將有助于改善當?shù)卮髿猸h(huán)境，具有良好的宏觀社會效益。

2.2 經濟效益分析

根據(jù)相關計算參數(shù)，測算出脫硝改造系統(tǒng)的年運行成本（如表1）：京隆電廠脫硝運行成本為4914.25萬元/年，單位NOx減排成本為3.16元/kgNOx，含稅供電成本增加0.00743元/kW.h。京隆電廠實施脫硝技術改造后，每年可減排NOx約14050噸。按照當前脫硝電價補貼標準（8厘/kW.h），脫硝系統(tǒng)投運后，可獲得上網(wǎng)電價補貼5280萬元/年，彌補一些京隆電廠脫硝運行費用。

表1 ?經濟效益分析匯總表

[脫硝運行成本核算（兩臺爐）＼&序號＼&內容＼&單位＼&資金（萬元）＼&1＼&總投資（不含低氮燃燒）＼&＼&16321.68＼&項目投資＼&萬元＼&14727.68＼&基建期利息＼&萬元＼&1594.00＼&2＼&變動成本＼&萬元＼&3091.39＼&還原劑＼&萬元＼&1769.04＼&電耗＼&萬元＼&67.01＼&蒸汽＼&萬元＼&146.67＼&催化劑（每3年換一層）（單價3.7萬元/m3，合計1480m3）＼&萬元＼&1108.67＼&3＼&固定成本＼&萬元＼&1822.86＼&折舊費（20年，殘值5%）＼&萬元＼&775.28＼&設備修理費（設備費的2.0%）＼&萬元＼& 157.58＼&運行及維護費用＼&萬元＼&250.00＼&貸款利息（年平均）＼&萬元＼&640.00＼&4＼&年運行總成本＼&萬元＼&4914.25＼&系統(tǒng)年成本（變動+固定）＼&萬元＼&4914.25＼&5＼&單位發(fā)電成本＼&元/KWh＼&0.00683 ＼&6＼&單位供電成本＼&元/KWh＼&0.0074＼&供電收益＼&元/KWh＼&0.01000＼&7＼&增加盈利能力＼&＼&1699.41 ＼&]

3 ?結論

京隆電廠實施LNB+SCR脫硝技術改造后，脫硝效率達到了75%以上，脫硝系統(tǒng)出口的氮氧化物濃度降到了70mg/Nm3以下、氨逃逸率小于2ppm;SO2/SO3轉化率小于1%;各項指標均達到設計值，各項性能均符合國家標準，為當?shù)卮髿赓|量的提高貢獻了力量。