鍋爐加裝省煤器煙氣旁路實(shí)現(xiàn)寬工況SCR脫硝技術(shù)

內(nèi)蒙古京能康巴什熱電有限公司 胡運(yùn)沖

鍋爐加裝省煤器煙氣旁路實(shí)現(xiàn)寬工況SCR脫硝技術(shù)

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為了滿足啟停機(jī)、低負(fù)荷時鍋爐氮氧化物排放滿足環(huán)保要求，需要對現(xiàn)有SCR脫硝進(jìn)行寬工況SCR脫硝改造。本文對某熱電廠系統(tǒng)現(xiàn)存在的問題進(jìn)行了介紹，對通過增加省煤器煙氣旁路實(shí)現(xiàn)鍋爐寬工況SCR 脫硝技術(shù)方案進(jìn)行了詳細(xì)闡述，為寬工況SCR脫硝改造提供了依據(jù)。

省煤器煙氣旁路；實(shí)施方案；寬工況SCR脫硝技術(shù)

一、前言

內(nèi)蒙古京能康巴什熱電有限公司成立于2008年10月16日，是由北京京能電力股份有限公司和鄂爾多斯市裕鑫投資有限公司按51%和49%比例共同出資成立，公司位于內(nèi)蒙古鄂爾多斯市康巴什新區(qū)高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)園區(qū)內(nèi)。計(jì)劃建設(shè)規(guī)模為4×350MW熱電廠+500萬噸（年產(chǎn)）煤礦。公司一期2×350MW空冷機(jī)組工程項(xiàng)目于2012年4月20日獲得國家發(fā)改委核準(zhǔn)并開工建設(shè)，兩臺機(jī)組分別于2013年12月17日、2014年1月27日完成168小時滿負(fù)荷試運(yùn)。兩臺機(jī)組采用間接空冷、電袋式除塵、石灰石—石膏濕法脫硫、SCR脫硝等技術(shù)，燃煤取自東勝煤田低熱質(zhì)煤，康巴什新區(qū)城市中水作為電廠主要水源，以220kV雙回線路接入蒙西電網(wǎng)康巴什220kV變電站。同時，康巴什熱電也是康巴什新區(qū)規(guī)劃最大的基礎(chǔ)建設(shè)項(xiàng)目，將承擔(dān)新區(qū)的供熱任務(wù)，對節(jié)約能源、改善城市環(huán)境、提高城市居民生活質(zhì)量都將起到積極作用。

二、系統(tǒng)介紹及存在問題

內(nèi)蒙古京能康巴什熱電有限公司一期工程2×350MW超臨界燃煤間接空冷供熱機(jī)組，配備上海鍋爐廠有限公司生產(chǎn)的超臨界參數(shù)變壓運(yùn)行螺旋管圈直流鍋爐，采用單爐膛、一次再熱、平衡通風(fēng)、固態(tài)排渣、全鋼結(jié)構(gòu)、全懸吊結(jié)構(gòu)П型布置形式。

機(jī)組設(shè)計(jì)采用選擇性催化還原法（SCR）對鍋爐煙氣進(jìn)行脫硝處理。原SCR脫硝系統(tǒng)入口NOx按350mg/Nm3（干基、6% O2）設(shè)計(jì)，脫硝效率按80%設(shè)計(jì)，最終NOx不大于70mg/Nm3。脫硝系統(tǒng)由寧波中石化公司設(shè)計(jì)并實(shí)施，采用日立公司的板式催化劑，脫硝催化劑按2+1層設(shè)計(jì)，還原劑采用液氨。SCR反應(yīng)器布置于鍋爐省煤器與空氣預(yù)熱器之間，催化劑合適的反應(yīng)溫度在310℃～420℃。

在機(jī)組負(fù)荷較高時，脫硝裝置進(jìn)口煙溫正好在催化劑正常運(yùn)行范圍，而在機(jī)組負(fù)荷較低時，脫硝裝置進(jìn)口煙溫較低，低于催化劑的正常使用溫度。若在低負(fù)荷時將脫硝裝置進(jìn)口的設(shè)計(jì)煙溫提高到滿足催化劑的要求，則在高負(fù)荷時煙溫會更高，引起排煙溫度高，鍋爐效率低，煤耗量大。因此，一般情況下都按在高負(fù)荷時滿足較低的排煙溫度來進(jìn)行設(shè)計(jì)，這將致使電廠在低負(fù)荷時只能將脫硝裝置解列運(yùn)行。低負(fù)荷將脫硝裝置解列已不適應(yīng)環(huán)保對電廠NOx排放指標(biāo)的要求。同時長期低負(fù)荷運(yùn)行，由于催化劑效率低，NH3逃逸率升高，產(chǎn)生硫酸氫氨，導(dǎo)致空預(yù)器堵塞等不良后果。

表1 省煤器出口實(shí)際運(yùn)行煙溫

表2 省煤器出口設(shè)計(jì)運(yùn)行煙溫

表3 改造前后煙氣溫度變化

表4 煙氣旁路改造性能參數(shù)

目前，我廠1、2號機(jī)組鍋爐省煤器出口煙溫實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)及設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)如表1、表2所示：

從表1、表2數(shù)據(jù)可以看出，省煤器出口煙溫設(shè)計(jì)值與實(shí)際運(yùn)行值十分接近，暫以設(shè)計(jì)的運(yùn)行煙溫?cái)?shù)據(jù)作為原始輸入數(shù)據(jù)?，F(xiàn)場運(yùn)行數(shù)據(jù)和設(shè)計(jì)計(jì)算數(shù)據(jù)均為50%THA負(fù)荷以下，SCR脫硝裝置入口處煙氣溫度達(dá)不到催化劑反應(yīng)溫度要求，無法投運(yùn)SCR脫硝裝置。

三、項(xiàng)目實(shí)施的背景

國家環(huán)境保護(hù)部等三部委聯(lián)合下發(fā)的關(guān)于印發(fā)《全面實(shí)施燃煤電廠超低排放和節(jié)能改造工作方案》通知中要求：到2020年，全國所有具備改造條件的燃煤電廠力爭實(shí)現(xiàn)超低排放(其中氮氧化物排放濃度不高于50mg/m3)。同時，為響應(yīng)電網(wǎng)公司要求機(jī)組深度調(diào)峰及國家環(huán)保的相關(guān)要求，避免鍋爐在啟、停機(jī)及低負(fù)荷運(yùn)行情況下氮氧化物排放超標(biāo)問題，需要脫硝裝置在鍋爐運(yùn)行的各負(fù)荷下均要投運(yùn)。

四、實(shí)施方案

1、如下圖1所示，從尾部煙道低溫再熱器與省煤器中間后墻區(qū)域開孔，分為左、右兩個，單個開孔尺寸為1412×5184mm，開孔中心位于43350mm標(biāo)高處。

2、后包墻開孔部位的包墻管拉稀方式采用每三根包墻管做成一組拉稀，一根往前繞，一根往后繞，設(shè)計(jì)單個開孔需對30根包墻管進(jìn)行跳管處理，處理完成后成為10組。

3、從后包墻開孔位置引出旁路煙道，旁路煙道經(jīng)過變徑由1412×5184mm成為1062×5184mm。在變徑之后的旁路煙道垂直段依次設(shè)置非金屬膨脹節(jié)、電動關(guān)斷擋板門及電動調(diào)節(jié)擋板門。電動關(guān)斷擋板門之前的煙道采用SUS304材質(zhì)，電動關(guān)斷擋板門之后的煙道采用12Cr1MoV材質(zhì)。

4、為保證旁路煙氣抽取順利，增強(qiáng)調(diào)節(jié)性能，在省煤器出口水平煙道上加裝主路電動調(diào)節(jié)擋板門，用于匹配主煙道與旁路煙道內(nèi)的壓力。

5、為使旁路煙道與主路煙道對口并留出安裝主煙道調(diào)節(jié)擋板門的空間，將省煤器出口原煙道上的原非金屬膨脹節(jié)進(jìn)行前移。

6、旁路煙道的支撐采用剛性支撐和彈簧吊掛兩種方式。旁路煙道引出段、彎頭部位采用彈簧吊架，垂直煙道及擋板門、膨脹節(jié)采用剛性支撐。

7、本次改造主要的性能參數(shù)如表3、表4所示：

五、項(xiàng)目實(shí)施情況

我公司兩臺機(jī)組鍋爐寬工況SCR脫硝改造在2017年機(jī)組C級檢修過程中實(shí)施完成，旁路煙道系統(tǒng)投運(yùn)正常，未出現(xiàn)擋板門卡澀現(xiàn)象，改造后各性能參數(shù)及指標(biāo)達(dá)到預(yù)期效果?，F(xiàn)將我廠1號機(jī)組鍋爐寬工況SCR脫硝改造前、后數(shù)據(jù)進(jìn)行對比分析如下。

1號機(jī)組鍋爐寬工況SCR脫硝改造前運(yùn)行數(shù)據(jù)：1號機(jī)組在110MW負(fù)荷（約30%BMCR）工況下，1、2號SCR入口煙溫均為262℃，低于SCR入口催化劑反應(yīng)溫度，SCR脫硝裝置無法投入運(yùn)行。

1號機(jī)組鍋爐寬工況SCR脫硝改造后運(yùn)行數(shù)據(jù)：

1號機(jī)組并網(wǎng)后開啟左、右側(cè)旁路煙道關(guān)斷擋板門門，再逐漸開啟旁路煙道調(diào)節(jié)擋板門至全開100%，此時脫硝入口煙氣溫度上升較慢，通過逐漸關(guān)小省煤器出口煙道主路調(diào)節(jié)擋板門至13%，此時脫硝入口煙氣溫度逐漸上升，在110MW負(fù)荷（約30%BMCR）工況下，脫硝SCR入口煙氣溫度達(dá)到310℃，滿足SCR脫硝裝置入口溫度要求，滿負(fù)荷下SCR入口煙溫約370℃，未出現(xiàn)旁路煙道關(guān)斷擋板門不嚴(yán)SCR入口煙溫過高（大于420℃）現(xiàn)象。

六、結(jié)論

我廠兩臺機(jī)組鍋爐通過加裝省煤器煙氣旁路，可滿足脫硝SCR系統(tǒng)設(shè)備對煙氣溫度的要求，在機(jī)組30%BMCR-100%BMCR負(fù)荷下SCR脫硝系統(tǒng)符合投運(yùn)的要求，實(shí)現(xiàn)了鍋爐的寬工況脫硝，機(jī)組啟、停機(jī)及低負(fù)荷運(yùn)行時機(jī)組煙氣氮氧化物的排放值滿足了國家的環(huán)保要求，為當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境保護(hù)做出了巨大的貢獻(xiàn)。寬工況SCR脫硝改造工程質(zhì)量良好，設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)正常，各擋板門開關(guān)、調(diào)節(jié)正常無卡澀現(xiàn)象，旁路煙道保溫材料安裝規(guī)范，無超溫現(xiàn)象，新加裝的后包墻彎管焊口水壓試驗(yàn)一次合格，機(jī)組啟動后未出現(xiàn)泄漏現(xiàn)象，各擋板門執(zhí)行機(jī)構(gòu)標(biāo)高處均制作了操作平臺，改造過程中產(chǎn)生的保溫材料廢棄物已按照環(huán)保部門規(guī)定進(jìn)行妥善處置，改造后機(jī)組30%BMCR負(fù)荷下旁路煙道投入正常，SCR入口煙溫能夠達(dá)到310℃，實(shí)現(xiàn)了機(jī)組啟、停機(jī)及低負(fù)荷SCR裝置的提前投運(yùn)。

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