某熱電廠循環(huán)流化床鍋爐SNCR脫硝改造

何　鵬, 郭　峰, 胡慶兵

(1.安徽電氣工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院, 安徽　合肥　230051；2.國(guó)網(wǎng)安徽省電力公司培訓(xùn)中心, 安徽　合肥　230022；3.合肥熱電集團(tuán)有限公司, 安徽　合肥　230000)

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某熱電廠循環(huán)流化床鍋爐SNCR脫硝改造

何鵬1，2, 郭峰3, 胡慶兵3

(1.安徽電氣工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院, 安徽合肥230051；2.國(guó)網(wǎng)安徽省電力公司培訓(xùn)中心, 安徽合肥230022；3.合肥熱電集團(tuán)有限公司, 安徽合肥230000)

為落實(shí)環(huán)保新標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)鍋爐煙氣氮氧化物穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放，某熱電廠對(duì)循環(huán)流化床鍋爐進(jìn)行了SNCR脫硝改造。文章對(duì)此技術(shù)改造進(jìn)行了介紹，并對(duì)SNCR投運(yùn)后出現(xiàn)的問題提出處理措施，以便為同類型電廠的脫硝改造提供借鑒。

循環(huán)流化床鍋爐；脫硝；改造

0　概述

某熱電廠現(xiàn)有2臺(tái)75t/h循環(huán)流化床鍋爐、1臺(tái)130t/h循環(huán)流化床鍋爐、1臺(tái)6 MW、1臺(tái)12 MW背壓式汽輪發(fā)電機(jī)組。其中#1、#2爐為濟(jì)南鍋爐廠生產(chǎn)的75t/h中溫中壓循環(huán)流化床鍋爐(2005年12月份投產(chǎn)運(yùn)行)，#3爐為一臺(tái)泰山鍋爐廠130t/h循環(huán)流化床鍋爐[1]。按照《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB13223-2011)規(guī)定：自2014年7月1日起，現(xiàn)有火力發(fā)電鍋爐及燃?xì)廨啓C(jī)組，現(xiàn)有循環(huán)流化床火力發(fā)電鍋爐NOx排放值應(yīng)控制在200mg/Nm3以內(nèi)。

為落實(shí)環(huán)保新標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)鍋爐煙氣氮氧化物穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放，該廠實(shí)施2×75t/h和1×130t/h循環(huán)流化床鍋爐煙氣脫硝節(jié)能環(huán)保改造。2015年5月15日開始進(jìn)行了鍋爐脫硝系統(tǒng)改造，2015年10月30日完工。

1　改造內(nèi)容

目前世界上比較流行的煙氣脫硝工藝方法，主要有選擇性催化還原法(SCR)、選擇性非催化還原法(SNCR)。SCR脫硝效率可達(dá)60～90%，SNCR脫硝效率一般范圍為30～60%(對(duì)于小型循環(huán)流化床鍋爐脫硝效率可達(dá)70%)；但是，SCR投資運(yùn)行費(fèi)用較大，SNCR投資及運(yùn)行費(fèi)用相對(duì)較低，且SNCR幾乎不增加系統(tǒng)阻力。由于CFB鍋爐自身NOx排放濃度低，因此對(duì)于小型流化床鍋爐來說，選擇性非催化還原法(SNCR)脫硝，仍可滿足最新環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)，且技術(shù)投資和運(yùn)行成本低、安裝和改造較為簡(jiǎn)便[2]。

2×75t/h+1×130t/h鍋爐脫硝改造工程包括一套完整的脫硝系統(tǒng)所必需的設(shè)備、管道、控制等，包括尿素制備及儲(chǔ)存系統(tǒng)(見圖1)、尿素溶液噴射系統(tǒng)、連續(xù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)(見圖2)、稀釋系統(tǒng)(見圖3)、管道支架、電纜橋架、保溫油漆、照明系統(tǒng)、電氣保護(hù)、控制系統(tǒng)(新建1臺(tái)DCS控制系統(tǒng))等。#1、#2、#3鍋爐低氮燃燒及負(fù)荷性能保證部分：對(duì)#1、#2鍋爐尾部煙道查漏消缺，二次風(fēng)優(yōu)化，完善風(fēng)量測(cè)量，及相應(yīng)的電氣儀控部分等；對(duì)#3(130t/h)鍋爐進(jìn)行二次風(fēng)優(yōu)化，查漏消缺等。土建部分：新建1間變頻器室、1間CEMS間、1間尿素制備站、1間尿素輸送站，及其他設(shè)備基礎(chǔ)等。

圖1　尿素制備與儲(chǔ)存系統(tǒng)

2　SNCR工作原理

SNCR脫硝是在爐膛溫度為850～1050℃的溫度區(qū)域內(nèi)，利用尿素作為還原劑，在無催化劑的情況下有選擇性地與爐內(nèi)煙氣中的氮氧化物NOx(主要是約95%NO和5%NO2)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成無害的氮?dú)夂退?，從而脫除煙氣中NOx。第一輸送泵將配料池中配制完成的尿素溶液輸送至尿素溶液儲(chǔ)罐中，經(jīng)過混合器混合稀釋的尿素溶液借助若干個(gè)噴射器并在蒸汽作用下噴射進(jìn)入鍋爐中以形成若干個(gè)噴射層，噴入爐膛的尿素溶液的質(zhì)量濃度為20～28%，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)選擇性非催化還原法爐內(nèi)脫硝。

SNCR脫硝噴槍在鍋爐中布置見圖4。

圖3　稀釋系統(tǒng)

3　改造效果

以#1鍋爐為例，在2015年10月22日，進(jìn)行了SNCR調(diào)試，相應(yīng)參數(shù)見表1。

表1　#1鍋爐SNCR調(diào)試參數(shù)

從表1中可以看出：(1)SNCR脫硝系統(tǒng)運(yùn)行良好，設(shè)備運(yùn)行正常；(2)隨著噴尿素量的增加，出口氮氧化物明顯降低。(3)SNCR脫硝系統(tǒng)可在鍋爐不同負(fù)荷下正常運(yùn)行，可滿足脫硝效率60%要求，氨逃逸<8mg/Nm3。

表2將#1、#2、#3鍋爐改造前后的參數(shù)進(jìn)行了對(duì)比。

表2　#1、#2、#3鍋爐脫硝改造前后參數(shù)對(duì)比

*為鍋爐負(fù)荷段。

從表2中我們可以對(duì)比發(fā)現(xiàn)，改造后鍋爐氧量、爐膛差壓、返料溫度、爐膛出口溫度、污染物排放以及帶負(fù)荷能力都比之前要有明顯的改善。但是由于改造過后鍋爐爐膛差壓上升較多，返料量明顯上升，鍋爐密相區(qū)壓力由于給煤機(jī)密封不好及爐前播煤風(fēng)效果不足等原因使?fàn)t膛密相區(qū)正壓最大只能維持在500Pa左右，爐膛中部及爐膛出口負(fù)壓過大，煙氣流速增加，排煙量上升，并且導(dǎo)致鍋爐大負(fù)荷運(yùn)行中存在安全隱患。

4　存在問題及采取的措施

(1)排煙溫度、鍋爐效率的影響。根據(jù)有關(guān)資料，噴入鍋爐的尿素溶液濃度為10%左右，在100%BMCR時(shí)噴入溶液量約為5t/h。經(jīng)過鍋爐性能計(jì)算，排煙溫度溫升約為1.1℃。從三臺(tái)鍋爐的運(yùn)行參數(shù)來看，鍋爐的排煙溫度都有10～30℃的溫升；同時(shí)，SNCR脫硝系統(tǒng)的最佳反應(yīng)條件是溫度880～1100℃之間，為了保證爐膛出口溫度為脫硝最佳溫度，爐膛出口溫度也有所提高，造成q2損失隨之增加。

(2)二次熱風(fēng)系統(tǒng)。鍋爐運(yùn)行后發(fā)現(xiàn)漏灰嚴(yán)重，主要原因是密封盒焊接時(shí)出現(xiàn)漏焊現(xiàn)象，密封盒澆筑時(shí)未必澆注料均勻，重新焊接澆筑后運(yùn)行正常。

(3)鍋爐負(fù)荷及排放控制。在調(diào)整及運(yùn)行過程中，環(huán)保參數(shù)控制有不穩(wěn)定現(xiàn)象。需要組織專業(yè)技術(shù)人員繼續(xù)細(xì)化鍋爐調(diào)整操作要領(lǐng)，指導(dǎo)運(yùn)行操作人員加強(qiáng)調(diào)整燃燒，同時(shí)需要結(jié)合主蒸汽流量、氧量等前饋信號(hào)，結(jié)合鍋爐各負(fù)荷工況測(cè)試下的數(shù)據(jù)開發(fā)出新的脫硝控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)SNCR區(qū)域先進(jìn)預(yù)測(cè)控制，將環(huán)保指標(biāo)和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)控制在合理范圍內(nèi)。

5　結(jié)論

通過整體試驗(yàn)，三臺(tái)鍋爐均能實(shí)現(xiàn)啟動(dòng)正常，從帶負(fù)荷能力來看，#1、#2鍋爐已經(jīng)滿足恢復(fù)出力的要求，#3鍋爐基本達(dá)到負(fù)荷要求，鍋爐輔機(jī)試運(yùn)正常，高壓變頻器、給煤機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定，鍋爐CEMS、氨逃逸、風(fēng)量裝置測(cè)量準(zhǔn)確，改造完成后鍋爐排放基本滿足了最新環(huán)保排放標(biāo)準(zhǔn)要求。

[1] 安徽安能熱電股份有限公司.鍋爐運(yùn)行規(guī)程[Z].2008.

[2] 陳彬，姚麗萍.SNCR技術(shù)在循環(huán)流化床鍋爐煙氣脫硝中的應(yīng)用[J].電力科技與環(huán)保，2012,28(5).

[責(zé)任編輯：朱子]

Transformation of SNCR Denitrification of Circulating Fluidized Bed Boiler in a Thermal Power Plant

HEPeng1,2,GUOFeng3,HUQing-bing3

(1.AnhuiElectricalEngineeringProfessionalTechniqueCollege,hefei230051,China；2.TrainingCenterofStateGridAnhuiElectricPowerCorporation,hefei230022,China；3.HefeiThermoelectricGroupCo.,Ltd.,hefei230000,China)

For the implementation of the new standards of environmental protection, the boiler flue gas NOxemission standards has been realized, a thermal power plant transformed circulating fluidized bed boiler by SNCR denitrification. This paper introduces technological transformation, SNCR operation and problems and puts forward treatment measures to the same type of plant denitrification transformation to provide reference.

circulating fluidized bed boiler; denitrification; transformation

2016- 04-15

安徽高校自然科學(xué)研究重點(diǎn)項(xiàng)目：CFBB的SNCR煙氣脫硝的控制優(yōu)化研究(項(xiàng)目編號(hào)：KJ2016A047)；安徽電氣工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院重點(diǎn)課題：循環(huán)流化床鍋爐爐內(nèi)脫硝技術(shù)研究(課題編號(hào)：2013zdxm003)

何鵬(1973-)，男，安徽巢湖人，安徽電氣工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院、國(guó)網(wǎng)安徽省電力公司培訓(xùn)中心，講師、技師。

郭峰(1983-)，男，安徽淮北人，合肥熱電集團(tuán)有限公司，助理工程師，從事電廠工程技術(shù)管理。

TK223.27

A

1672-9706(2016)03- 0072- 05

胡慶兵(1973-)，男，安徽巢湖人，合肥熱電集團(tuán)有限公司，助理工程師，從事電廠工程技術(shù)管理。