淺談300MW機組脫硝改造的效果

邢路陽　楊新

摘 要：本文首先介紹霍煤鴻駿電力分公司8號機組的三大主機的基本情況，進而闡述了8號鍋爐脫硝熱解系統(tǒng)、水解系統(tǒng)及催化劑改造項目的實現(xiàn)，對改造后運行效果進行了概括。

關(guān)鍵字：脫硝；熱解；水解；催化劑；環(huán)保參數(shù)

1 引言

近幾年國內(nèi)火電機組正進行有關(guān)環(huán)保方面的改造，300MW燃煤機組鍋爐脫硝系統(tǒng)設(shè)計性能及運行如何，直接影響到鍋爐的運行及氮氧化物的排放。脫硝熱解系統(tǒng)和脫硝水解系統(tǒng)在鍋爐的設(shè)計投運，均在不同程度和方面適應(yīng)了鍋爐脫硝工藝系統(tǒng)的要求，滿足了超低排放改造對鍋爐脫硝工藝的要求。

2 機組簡介

霍煤鴻駿電力分公司8號機組鍋爐型號為HG-1060/17.5-HM35型，鍋爐整體Π型布置，全鋼構(gòu)架懸吊緊身全封閉結(jié)構(gòu)，鍋爐設(shè)計壓力19.95MPa，最大連續(xù)蒸發(fā)量為1060t/h，額定蒸發(fā)量為1008.8t/h，額定蒸汽溫度540℃；汽輪機型號為CZK300—16.7/537/537，是由哈爾濱汽輪機有限公司生產(chǎn)的亞臨界參數(shù)、一次中間再熱、單軸、雙缸雙排汽、抽汽直接空冷凝汽式汽輪機；發(fā)電機為三相隱極式同步交流發(fā)電機，型號為QFSN-300-2，由哈爾濱電機廠生產(chǎn)，采用靜止可控硅、機端自勵的勵磁方式，發(fā)電機出口電壓為20kV，結(jié)構(gòu)為全封閉、自通風(fēng)、強制潤滑、水/氫/氫冷卻、圓筒型轉(zhuǎn)子。

3 脫硝熱解工藝的實現(xiàn)

2014年8號機組由國家電投遠達環(huán)保有限公司進行脫硝改造，增加熱解工藝系統(tǒng)，改造后8號鍋爐脫硝系統(tǒng)采用選擇性觸媒脫硝（SCR）法、雙煙道雙反應(yīng)器無旁路煙道布置方式、采用尿素?zé)峤馑玫陌睔庾鳛槊撓踹€原劑。脫硝裝置的工藝流程主要由還原劑制備系統(tǒng)和 SCR 反應(yīng)器區(qū)脫硝系統(tǒng)兩大部分組成。脫硝率不低于80%（入口煙氣NOx為450mg/Nm3，6%含氧量，干基），100%煙氣脫硝。脫硝系統(tǒng)整套裝置的可用率每年不小于98%。還原劑制備系統(tǒng)主要由尿素溶液制備系統(tǒng)、尿素區(qū)壓縮空氣系統(tǒng)、尿素溶液儲存系統(tǒng)、尿素溶液供應(yīng)與循環(huán)裝置系統(tǒng)加熱蒸汽及疏水回收系統(tǒng)、廢水尿系統(tǒng)、尿素溶液熱解系統(tǒng)組成。SCR 反應(yīng)區(qū)系統(tǒng)由煙氣系統(tǒng)、SCR 反應(yīng)器本體、氨噴射系統(tǒng)、重力鎖氣器輸灰系統(tǒng)、壓縮空氣系統(tǒng)、蒸汽吹灰系統(tǒng)、聲波吹灰系統(tǒng)。SCR 反應(yīng)器區(qū)主要介質(zhì)有煙氣流，氨流，氮氣流，其物流流向如下：原煙氣來自鍋爐省煤器的未脫硝煙氣->SCR 系統(tǒng)入口->噴氨格柵->煙氣/ 氨混合器->導(dǎo)流板->整流裝置->催化劑層，凈煙氣由催化劑層->SCR 反應(yīng)器出口->空氣預(yù)熱器入口。

2015年由國家電投遠達環(huán)保有限公司對脫硝煙氣相關(guān)參數(shù)進行測試，8號機組的脫硝測試從2015年6月23日開始至2015年6月27日結(jié)束。試驗期間的運行參數(shù)由DCS系統(tǒng)實時記錄，為了準(zhǔn)確、客觀、有代表性的反映脫硫裝置的運行狀況，選取的試驗時段遵守以下原則：脫硝裝置較長時間在設(shè)定試驗工況穩(wěn)定運行，并且原煙氣NOX濃度保持相對穩(wěn)定，以長時間的穩(wěn)定運行來反映脫硝率和耗量指標(biāo)。由于8號機組在292MW負荷下進行測試，測試過程中脫硝入口氮氧化物濃度遠低于設(shè)計值，在運行過程中單臺機組尿素的消耗量雖然未達到277kg/h的設(shè)計保證值，但其每小時的消耗量也遠大于脫除氮氧化物所需的量，按目前的情況看實際消耗量是理論需尿素量的1.7～1.9倍左右，鑒于尿素噴射量遠遠大于需求量建議較少尿素的噴射量，防止過量的氨對下游設(shè)備產(chǎn)生不良的影響。

4 脫硝水解工藝的實現(xiàn)

在2017年超低排放改造過程中，8號鍋爐在原有脫硝熱解工藝系統(tǒng)的基礎(chǔ)上增加了脫硝水解工藝系統(tǒng)，并實現(xiàn)了熱解與水解的備用及切換。8號鍋爐脫硝增加尿素水解系統(tǒng)由福建龍凈環(huán)保股份有限公司總承包，完成了尿素催化水解系統(tǒng)整體施工圖設(shè)計、尿素催化水解系統(tǒng)設(shè)備供貨、安裝及調(diào)試等全部工作，包括尿素催化水解區(qū)所需的工藝、土建、控制、電氣、暖通系統(tǒng)的功能設(shè)計、結(jié)構(gòu)、性能、和試驗等方面的具體工作。還原劑制備采用尿素催化水解制氨方案，鍋爐的脫硝公用區(qū)域包含尿素溶解儲存區(qū)和水解區(qū)，其中尿素溶解制備儲存區(qū)利舊，在對原系統(tǒng)設(shè)備流量、壓力等參數(shù)及系統(tǒng)性能現(xiàn)場確認的前提下新增了尿素催化水解區(qū)，水解區(qū)域設(shè)置在16.75m脫硝鋼架平臺上。水解區(qū)所有帶電設(shè)備均為防爆防腐蝕產(chǎn)品，以提高控制系統(tǒng)的可靠性，尿素水解裝置可用率不小于98%，服務(wù)壽命設(shè)計為30年。

改造后尿素催化水解系統(tǒng)能快速啟動投入，在負荷調(diào)整時有良好的適應(yīng)性，在運行條件下能可靠和穩(wěn)定地連續(xù)運行，同時在滿足機組滿負荷運行狀態(tài)下，留有一定的設(shè)計裕量。改造后尿素溶解劑儲存區(qū)利舊，水解區(qū)按300MW燃煤機組進行設(shè)計安裝，設(shè)置安裝了一套尿素催化水解系統(tǒng)、蒸汽系統(tǒng)，冷凝液回收系統(tǒng)，除鹽水系統(tǒng)，工業(yè)水系統(tǒng)，給排水系統(tǒng)、氨空混合系統(tǒng)、熱解/水解切換系統(tǒng)

5 脫硝催化劑的更換

為滿足超低排放改造的要求，8號鍋爐于2017年由中電聯(lián)公司進行脫硝了催化劑的改造，對催化劑設(shè)計、供貨按年利用小時7500小時、投運時間7500小時，催化劑的化學(xué)壽命（從催化劑第一次通煙氣開始計算，暴露在煙氣中的累計時間）不低于16000小時。機械壽命（是指催化劑機械結(jié)構(gòu)保持不對運行產(chǎn)生障礙的一定期間）不少于10年的要求考慮。在35～100%BMCR時脫硝入口煙溫滿足連續(xù)噴氨條件，設(shè)計催化劑適用煙氣溫度在310～427℃情況下長期運行，300℃間斷噴氨，最低連續(xù)噴氨310℃，最高連續(xù)噴氨溫度為427℃，同時能承受運行溫度450℃不少于5小時沖擊下催化劑性能不受損傷。催化劑安裝完成投入使用滿16000小時，SCR出口NOx不超過50mg/Nm3，氨逃逸小于3ppm。

設(shè)計使用催化劑是全新的催化劑，不使用再生的，同時催化劑的上端部采取耐磨措施。設(shè)計催化劑采用模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計，模塊規(guī)格統(tǒng)一、具有互換性以減少更換催化劑的時間。同時催化劑模塊設(shè)計有效防止煙氣短路及與密封系統(tǒng)相配合，催化劑模塊箱體底部自帶密封。模塊本身采用碳鋼結(jié)構(gòu)框架，并采用焊接、密封完好，且便于運輸、安裝、起吊。每層催化劑層都應(yīng)均勻布置安裝可拆卸的測試片，每11個模塊（提供的測試片是8催化劑有1個活動測試片）至少有1個活動測試片。在設(shè)計時充分考慮安裝施工及投運后的檢修維護方便。

與催化劑改造同步，此次改造對鍋爐省煤器出口至脫硝入口煙道磨損支撐及導(dǎo)流板進行了更換，并對煙道內(nèi)壁磨損集中的部位采取必要的高溫防磨措施名同事對原有噴氨調(diào)節(jié)總門（DN400共2只）和分門（DN100共22只）進行更換。

6 脫硝改造效果

在2014年8號鍋爐增加脫硝熱解工藝系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，并在2017年8號鍋爐增加脫硝水解工藝系統(tǒng)及催化劑改造后，目前鍋爐脫硝系統(tǒng)總體運行情況良好，設(shè)備運行較為穩(wěn)定，滿足超低排放改造中對降低氮氧化物的要求，氮氧化物的排放指標(biāo)達到了相關(guān)要求。

7 結(jié)束語

目前8號機組脫硝系統(tǒng)運行比較穩(wěn)定，通過168小時試運，達到了標(biāo)準(zhǔn)氮氧化物排放濃度不高于50毫克/立方米設(shè)計指標(biāo)，使環(huán)保參數(shù)達到了相關(guān)要求，使改造項目也達到了預(yù)期的效果。在今后的鍋爐運行中，仍需在運行及檢修技術(shù)上進行摸索，不斷總結(jié)經(jīng)驗。

參考文獻：

[1] 章明富燃煤電廠煙氣脫硝設(shè)備運行維護與改造[J].

[2] 張磊燃煤鍋爐超低排放技術(shù)[M].化學(xué)工業(yè)出版社.

作者簡介：

邢路陽（1990-），男，大本，助理工程師，畢業(yè)于內(nèi)蒙古科技大學(xué)，現(xiàn)就職于霍煤鴻駿電力分公司B廠設(shè)備部，從事鍋爐檢修及維護管理工作。