600MW機組低氮排放改造效果分析

孫忠雨

摘要：600MW燃煤機組采用新型中心濃淡低氮燃燒器技術，結(jié)合脫硝噴氨改造，煙囪入口NOX達到超凈排放改造預期效果。

Abstract： The 600MW coal-fired unit adopts the new type of concentrated and low-nitrogen burner technology. Combined with denitrification and ammonia spraying system， the NOX in the chimney entrance achieves the expected effect of ultra clean emission.

關鍵詞：燃煤機組；改造；低氮燃燒器；噴氨系統(tǒng)

Key words： coal-fired unit；transformation；low-nitrogen burner；ammonia spraying system

中圖分類號：TK223.2 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2017）35-0131-03

0 引言

平圩發(fā)電公司#1、#2機組始建于1984年，兩臺機組分別于1989年和1992年投入商業(yè)運營。平圩發(fā)電公司公司按照國家和安徽省大氣污染防治行動計劃，在2016年9月利用機組檢修時間進行進行超低排放改造，采用新型低氮燃燒器結(jié)合噴氨系統(tǒng)改造，改造后2臺機組煙囪入口NOX濃度≤50mg/Nm3。

1 改造前設備

1.1 鍋爐燃燒器

平圩發(fā)電為典型的美國CE型式，采用單爐膛、單汽包、強制循環(huán)、懸掛式露天布置鍋爐，鍋爐構架為全鋼焊接式，爐膛標高72.37m，爐膛寬度為16.54m，深度為16.43m，近正方形斷面。采用膜式水冷壁結(jié)構。爐膛四角各裝一組擺動燃燒器，每組燃燒器共有6支煤粉燃燒器，一個上端部空氣風室，3個油風室，2個中部空氣風室，1個下端部空氣風室，每組燃燒器原設計采用三只用蒸汽霧化的油槍點火。燃燒器可上下擺動30度，以調(diào)節(jié)汽溫。

在2004年底結(jié)合鍋爐熱偏差改造對燃燒器進行了反切改造。熱偏差改造總體技術方案燃燒器噴嘴的相對位置及數(shù)量保持與原設計不變。內(nèi)容如表1。

1.2 脫硝系統(tǒng)

2013年對一期工程兩臺機組加裝了煙氣SCR脫硝裝置，采用選擇性催化還原法（SCR）的方式。SCR還原劑為尿素。SCR入口NOX濃度按350mg/Nm3考慮，SCR裝置現(xiàn)裝設2層催化劑，電廠擬進行脫硝改造，加裝預留層催化劑，脫硝改造后預期出口NOX濃度為50mg/Nm3，NOX的脫除率不低于86%。

2 低氮排放改造主要項目

2.1 #1鍋爐燃燒器改造

主燃燒器風箱尺寸不變，煤粉燃燒器由水平濃淡燃燒器改為M-PM中心濃淡燃燒器。

一二次風率不變，二次風層間配比重新進行分配，替換原二次風噴口。

取消二層過燃風燃燒器，新增兩組SOFA燃燒器，SOFA在總風量中占比30-35%（見表2）。

2.2 #1鍋爐脫硝系統(tǒng)改造

保留原有二層催化劑，下方增加第三層催化劑，同時加裝聲波吹灰系統(tǒng)。

原脫硝系統(tǒng)中配備電加熱裝置對進入熱解爐的熱一次風進行加熱，系統(tǒng)電耗較大。本次改造新增煙氣加熱熱一次風裝置。由高再出口抽取高溫煙氣替代電加熱器對進入熱解爐的熱一次風進行加熱，電加熱器僅在機組啟停和低負荷時投運。

2.3 #2鍋爐燃燒器改造

#1鍋爐燃燒器改造后出現(xiàn)飛灰含碳上升趨勢，#2爐保留兩層G、H層過燃風。#2鍋爐2017年6月底運行后，飛灰含碳月均值1.0%，優(yōu)于#1鍋爐1.5%，見表3。

2.4 #2鍋爐脫硝系統(tǒng)改造

在#1鍋爐脫硝系統(tǒng)改造內(nèi)容基礎上，#2鍋爐脫硝對噴氨格柵系統(tǒng)和SCR進口煙氣導流板進行了優(yōu)化。

噴氨格柵系統(tǒng)優(yōu)化：將單反應器的噴氨格柵管路由原來的10組（2*5）增加至20組（2*10），每組管路的噴氨量由入口小母管上的手動閥控制，小母管通過聯(lián)箱分為2根支管伸入煙道，每根支管上設有6個內(nèi)徑為22mm的小噴嘴，這種噴氨格柵結(jié)構在煙道深度方向上分2排，在寬度方向上分為10個獨立的控制分區(qū)，具備寬度和濃度雙向調(diào)節(jié)功能。

SCR進口煙氣導流板優(yōu)化：修前按照1：1的比例建立原始SCR三維幾何模型，并進行了CFD數(shù)值模擬計算，根據(jù)計算結(jié)果，對AIG結(jié)構與布置進行優(yōu)化。（圖1-圖4）

3 改造效果分析

表4為#1、#2機組改造前后相關參數(shù)比對。

由表可見，改造后#2爐SCR入口NOX較#1爐降幅大，說明保留原G/H層過燃風不僅利于控制飛灰含碳，也有利于減少爐內(nèi)NOX生成。

改造后，#1爐脫硝在尿素用量沒有增加的情況下，SCR出口<30mg/m3。#2爐優(yōu)于#1鍋爐后，尿素溶液用量平均減小0.1T/H，每年節(jié)約尿素約400噸（按300天計）。這應歸功于噴氨格柵系統(tǒng)及導流板優(yōu)化，經(jīng)過優(yōu)化，煙氣及氨液在煙道截面上的分布趨于均勻，有利于充分混合反應。

脫硝系統(tǒng)增加第三層催化劑層，增加煙氣阻力約150Pa，引風機電耗率略有上升，廠用電率增加0.031%。夏季工況，引風機接近出力上限。

熱解爐煙氣加熱器替代電加熱器，煙氣脫硝熱解爐電加熱器只在機組啟動和低負荷時投運。脫硝電加熱器功率為998kWh，按年節(jié)約廠用電按300天運行時間，發(fā)電量30億kWh，年節(jié)約電加熱器用電569（萬度），廠用電率下降0.189%。

改造后煙囪入口均值見表5，#1機組為19.3mg/m3，#2機組為13.7mg/m3。

4 結(jié)論

燃燒器低氮改造應重視兼顧飛灰含碳控制。∏型爐布置緊湊，燃程短，中心濃淡燃燒器應用上應注意配置過燃風。

噴氨格柵系統(tǒng)及導流板優(yōu)化能有效降低氨消耗量，氨逃逸率相應降低，對空預器防堵意義重大。

脫硝催化劑層增加應考慮夏季引風機出力問題，以免出現(xiàn)負荷受限情況。

由煙氣換熱器替代電加熱器熱解尿素，節(jié)能效果顯著。

參考文獻：

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