寬負荷脫硝改造的探索和實踐

李　峰, 朱宰基

(上海電力股份有限公司 吳涇熱電廠， 上海 200241)

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寬負荷脫硝改造的探索和實踐

李峰, 朱宰基

(上海電力股份有限公司 吳涇熱電廠， 上海 200241)

摘要：針對目前國內(nèi)300 MW或以上機組脫硝改造后出現(xiàn)低負荷時不能投運脫硝系統(tǒng)的問題，采用了一種煙溫協(xié)調(diào)型寬負荷脫硝系統(tǒng)方案的解決辦法。介紹了該方案的特點及控制技術(shù)，工程實際應(yīng)用的效果評析，以供類似工程開展參考借鑒。

關(guān)鍵詞：火電機組； 寬負荷； 煙氣； 脫硝； 隔板擋板； 調(diào)節(jié)

針對國內(nèi)燃煤發(fā)電300 MW或以上機組脫硝改造后低負荷時不能投運脫硝系統(tǒng)，筆者進行多方案分析與比較，最終選擇煙溫協(xié)調(diào)型寬負荷脫硝系統(tǒng)方案的解決辦法，并應(yīng)用于上海吳涇發(fā)電有限責(zé)任公司300 MW亞臨界機組。通過實際效果觀察，達到了最低120 MW負荷工況投運脫硝系統(tǒng)的目標(biāo)。

1設(shè)備改造前情況

上海吳涇發(fā)電有限責(zé)任公司11號鍋爐設(shè)計采用美國燃燒工程公司(CE)的引進技術(shù)生產(chǎn)的SG-1025/18.3-M316型亞臨界一次再熱的控制循環(huán)汽包爐。配用帶中速磨煤機的直吹式制粉系統(tǒng)(5臺)，采用單爐膛、四角切向燃燒方式、露天布置全鋼懸吊等結(jié)構(gòu)。主要設(shè)計參數(shù)見表1。

表1　主要設(shè)計參數(shù)

表1(續(xù))

改造前，電站鍋爐尾部煙道內(nèi)，SCR裝置入口煙氣溫度在鍋爐滿負荷或較高負荷(70%以上)工況時，均能運行在320～420 ℃。目前受電力市場需求趨低，或煤種較劣，或變化較大，或機組設(shè)備缺陷等多因素影響，在鍋爐負荷工況進一步降低時，尾部煙氣溫度隨時觸及320 ℃“紅線”，對污染物減排工作影響很大。一般在210 MW工況以下運行時，其SCR入口煙溫已在315～320 ℃之下。

而SCR裝置系統(tǒng)中反應(yīng)器催化劑工作反應(yīng)溫度僅為320～420 ℃，脫離這一溫度區(qū)域工作，氨氣將致催化劑中毒乃至失效，最終將導(dǎo)致脫硝效率嚴(yán)重降低或完全不能脫硝的地步。

改造前SCR入口煙溫分布情況及要求見表2，要求A、B側(cè)SCR進口煙溫3點中2點大于等于315 ℃。

表2　改造前SCR入口煙溫分布情況及要求

由表2可見：(1)機組負荷190 MW工況基本為脫硝裝置投用與跳脫的臨界點；(2)隨著負荷的降低，SCR進口煙溫也降低，一般每降10 MW負荷約降低2.5～3 K的煙溫。

2設(shè)備改造技術(shù)方案

2.1 技術(shù)規(guī)劃

本次煙溫協(xié)調(diào)型寬負荷脫硝系統(tǒng)改造規(guī)劃為通過分割煙道并控制流經(jīng)省煤器煙氣換熱量的變化，來達到提高省煤器出口煙溫，即SCR裝置入口的煙氣溫度，最終求得低負荷時滿足SCR裝置的投入條件，保證低負荷時SCR裝置的投用。

2.2 脫硝技術(shù)

帶有SCR反應(yīng)器的鍋爐結(jié)構(gòu)示意圖見圖1。

采用的煙氣脫硝技術(shù)分為兩部分：一為SOFA改造，即鍋爐爐膛分級配風(fēng)；二為SCR改造，即使用的反應(yīng)劑為尿素溶液，通過裂解爐分解出氨氣，進入尾部煙道格柵噴入至煙氣中，和尾部煙道煙氣選擇性催化還原，來達到降低煙氣中氮氧化物(NOx)質(zhì)量濃度。經(jīng)分級配風(fēng)后爐膛出口處煙氣的NOx質(zhì)量濃度控制在400 mg/m3之內(nèi)，而經(jīng)脫硝裝置(SCR)催化劑層后煙氣的NOx質(zhì)量濃度控制在100 mg/m3之內(nèi)[1]。

2.3 傳統(tǒng)SCR入口煙溫控制技術(shù)

傳統(tǒng)SCR入口煙溫控制技術(shù)的優(yōu)缺點見表3。

表3　傳統(tǒng)SCR入口煙溫控制技術(shù)優(yōu)缺點

2.4 擋板式SCR入口煙溫控制技術(shù)

2.4.1 主要方案比較

擋板式SCR入口煙溫控制技術(shù)(方案1)與利用爐水循環(huán)泵引出部分水提高省煤器進水溫度(方案2)的比較見表4。

由表4可知：選用方案1(煙側(cè))相對于方案2(水側(cè))，結(jié)構(gòu)方案更簡單，施工周期更短，投資成本更低，提升煙溫效果更佳。

表4　方案1與方案2的效果比較

2.4.2 改造方案圖

圖2為提高省煤器出口煙溫原理圖。

圖3為煙溫協(xié)調(diào)型寬負荷脫硝系統(tǒng)改造方案。

3預(yù)期的性能指標(biāo)

改造后預(yù)期目標(biāo)如下：

(1) 機組全負荷(120～300 MW)范圍內(nèi)，保證最低負荷120 MW工況時，省煤器出口煙溫>315 ℃。

(2) 進省煤器出口集箱的水溫極差≤50 ℃。

(3) 煙氣擋板在機組低負荷工況時開度為20%～100%，根據(jù)需要極限位置在0%。

4改造效果評析

4.1 較低負荷時運行參數(shù)

機組最低投SCR負荷測試見表5。

表5　最低投SCR負荷

注：1)燃燒器擺角50%時為水平狀態(tài)。

通過改造，關(guān)閉其煙氣擋板(開度為0)，在較低的123 MW負荷工況下，能維持SCR 進口煙溫315 ℃以上，保證SCR脫硝裝置的投運，有效地控制NOx排放質(zhì)量濃度在100 mg/m3之內(nèi)。

4.2 經(jīng)濟性評價

改造后經(jīng)濟性見表6。

表6　改造后經(jīng)濟性情況

由表6可見，改造投資費用為389萬元，投資回收期為0.5年。

5結(jié)語

(1) 在冬季時(進風(fēng)溫度約6 ℃)，燃用優(yōu)質(zhì)煤(神木煤)，采取磨煤機上三層(CDE)方式，機組負荷123 MW工況時，能夠投用脫硝裝置；采取磨煤機中三層(BCD)方式，機組負荷135 MW工況時，能夠投用脫硝裝置。

(2) 在冬季時(進風(fēng)溫度約6 ℃)，燃用劣質(zhì)煤(一倉差煤)，采取磨煤機上三層(CDE)方式，機組負荷127 MW工況時，能夠投用脫硝裝置；采取磨煤機中三層(BCD)方式，機組負荷135 MW工況時，能夠投用脫硝裝置。

(3) 隨著氣溫回升，春、夏季時(進風(fēng)溫度約20～35 ℃)，將更能保證投用脫硝裝置。

(4) 寬負荷擋板的溫度實際提升能力為21～22 ℃。

(5) 改造時，煙溫協(xié)調(diào)型寬負荷脫硝系統(tǒng)摒棄了固有傳統(tǒng)的“水側(cè)”技術(shù)觀念，采選了獨特新穎的“煙側(cè)”新思路技術(shù)，在工程應(yīng)用上取得了成功。

(6) 本改造方案具有提升煙氣溫度幅度大，系統(tǒng)簡單，改造范圍小，改造投資少，施工工期短，對其他工況影響小等優(yōu)勢特點，因而在電力新常態(tài)環(huán)保日趨嚴(yán)格下有著廣泛的應(yīng)用前景和巨大市場推廣的價值。

參考文獻：

[1] 段傳和. 燃煤電站SCR煙氣脫硝工程技術(shù)[M]. 北京：中國電力出版社，2009.

Retrofit of a Denitrification System for Wide Load Operation

Li Feng, Zhu Zaiji

(Wujing Thermal Power Plant, Shanghai Electric Power Co., Ltd., Shanghai 200241, China)

Abstract：To solve the problem that the denitrification system of domestic power units above 300 MW can not be put into operation at low load after denitrification retrofit, a flue gas temperature coordinated scheme was proposed and implemented for wide load operation of the denitrification system. Structural features and control strategy of the scheme were introduced, while the effectiveness of the scheme in engineering applications was analyzed, which may serve as a reference for similar engineering projects.

Keywords：thermal power unit; wide load operation; flue gas; denitrification; baffle plate; regulation

中圖分類號：TK223.73

文獻標(biāo)志碼：A

文章編號：1671-086X(2016)02-0116-04

作者簡介：李峰(1972—)，男，工程師，主要從事電廠生產(chǎn)經(jīng)營管理工作。E-mail: 394586214@qq.com

收稿日期：2015-05-18