宽负荷脱硝烟气旁路的选择与应用--赵志军

1、宽负荷脱硝烟气旁路的选择与应用河南华润电力首阳山有限公司,赵志军王灿峰丁龙,2017年06月,2,2,5,宽负荷工况超低排放,公司环保品牌,绿色环保我们一直在行动,2015年6月19日，国家环保部发文“环函【2015】143号关于火电厂SCR脱硝系统在锅炉低负荷运行情况下NOx排放超标有关问题复函,2015年7月14日，河南省环保厅豫环函【2015】222号河南省环境保护厅转发环保部关于火电厂SCR脱硝系统在锅炉低负荷运行情况下NOx排放超标有关问题复函的通知,3,环保形势日益严峻,火电厂在任何运行负荷时，都必须达标排放标准，由于脱硝系统无法运行导致的氮氧化物排放浓度高于排放限值的，认定为超标

2、排放。,目前市场上的脱硝催化剂使用温度范围均在320-420，为保证催化剂的安全运行，脱硝入口烟气温度小于320时，脱硝装置将停止喷氨。我司机组负荷300WM以下时省煤器出口烟温将降到310以下，低负荷运行与机组启动中无法满足脱硝催化剂的运行要求，需要退出脱硝喷氨运行，造成NOx排放的严重超标，影响机组环保超低排放。,改造前现状,低负荷无法实现脱硝正常运行造成NOx排放的严重超标影响机组环保超低排放,5,5,2014年11月、12月，2015年1月、2月期间，反应器入口温度低于310时间。,注：脱硝催化剂最佳运行温度区间320-410，入口烟温低于310喷氨系统停运。,改造前现状,6,实现机组

3、宽负荷工况下超低排放,设定目标,7,成立宽负荷脱硝改造工作组织机构。,召开“宽负荷脱硝改造可研技术交流会。,前期准备,成立以公司领导为组长的专项工作小组。,方案分析,1、省煤器分级方案将原有省煤器分为高温、低温两级，高温省煤器布置在原有锅炉尾部烟道中，低温段省煤器布置到脱硝反应器出口烟道内。省煤器分级方案存在以下几点问题：1）我司采用双烟道挡板调温，原有省煤器面积与原有过热器、再热器吸热进行整体计算和匹配。若将省煤器分级，需对原有锅炉吸热进行整体计算，过热器侧与再热器侧省煤器面积需要重新匹配，计算较为复杂，即使理论计算可行，但实际运行时对原有锅炉双烟道挡板调温运行方式会有较大影响，存在一定风险

4、，可能导致再热蒸汽或过热蒸汽超温。2）省煤器分级不合理，导致满负荷运行中SCR入口烟温过高常超过420，易引起催化剂的烧结。3）若要进行省煤器分级，目前锅炉框架内及脱硝出口烟道内没有空间布置分级后的低温段省煤器，需重新设计脱硝反应器出口烟道。原有脱硝反应器出口烟道采用防积灰倾斜布置，若将分级后的低温段省煤器布置在出口烟道内，需将脱硝出口烟道改为水平布置，存在积灰隐患，另外改造后会对原有荷载分布产生影响，需要对相应钢架及基础进行改造和加固，同时还需要更换低温省煤器受热面及连接管道，改造工作量太大，投资较高。,2、增加省煤器水侧旁路方案增加省煤器水侧旁路，烟气温度达不到SCR入口温度水平。因为省煤

5、器内水的对流传热系数非常大，而烟气侧的对流换热系数不变，省煤器的整体传热系数基本保持不变，省煤器出口烟气温度基本不变，故设置水侧旁路提升烟温的作用不明显，并且省煤器内水温升高，不利于省煤器安全运行。因此不建议采用此方案。,方案分析,3、减少省煤器换热面积方案如果为满足低负荷SCR正常运行而减少省煤器面积，那么绝大部分省煤器将被去掉，因为受热面不足，将导致锅炉出力不够，同时高负荷时，省煤器受热面不足，省煤器出口烟温高，可能超过催化剂温度的使用范围，因此也不建议采用此方案。,4、低负荷加热给水温度方案外三的弹性回热技术（可调式抽汽补充加热锅炉给水）在高压缸处选择一个合适的抽汽点，并相应增加一个抽汽

6、可调式的给水加热器。在负荷降低时通过调门控制加热器入口压力，从而维持给水温度基本不变。省煤器入口给水温度提高，出口烟温升高，对脱硝催化剂好。省煤器入口水温的提高，减少了水冷壁入口的欠焓，提高了低负荷工况下的水动力特性。省煤器出口烟温提高，提高了一二次风热风温度，改善了低负荷下的稳燃性能。低负荷下汽机抽汽量增加，提高了热力循环效率。通过改变抽汽量，再结合凝结水调频技术，提高调频能力。弹性回热技术具有很好的应用案例，但是此方案需要对汽轮机进行相应的改造，工作量较大，且费用高，经过论证并不适合我司。,方案分析,5、尾部烟气旁路方案考虑到尾部布置空间和受热面布置形式，抽烟气口可以选取在省煤器入口、低温

7、过热器管屏之间以及后烟道转向室3种方式。采用尾部烟气旁路方案系统布置简单、烟温调节灵活，不影响高负荷时锅炉效率；能够有效的防止低负荷省煤器出口水温过高，省煤器运行安全，缺点就是低负荷投运宽负荷烟气旁路时会影响锅炉效率。A、省煤器入口抽烟气如选取在省煤器入口(过热器侧)，根据分析计算，在30%BMCR(滑压）工况下将要抽取40%以上的烟气(362)使得脱硝入口烟温达到320。由于此方案抽烟气较多且后烟道烟气量小，因此对省煤器入口区域流场扰动较大。B、低温过热器管屏之间抽烟气如从低温过热器管屏之间抽气，由于在低负荷时，尾部烟道后烟道烟气量小，无法提供足够量的高温烟气至脱硝入口，故此方案不可取。C、

8、在后烟道转向室抽烟气如选择在后烟道转向室处抽取部分烟气至脱硝入口，使得脱硝入口烟气温度提高，满足脱硝安全投运。,方案分析,12,外出调研,大唐潮州电厂、大唐托克托电厂、山西运城电厂、华润古城电厂进行调研,13,方案分析,改造方案选择：结合我司机组实际现场情况，综合考虑改造的安全性，经济性，工期等因素，为保证锅炉运行工况在30%BMCR-100%BMCR工况下脱硝装置可以安全投运，经过论证选择采用尾部烟气旁路布置方案，在后烟道转向室处抽取部分高温烟气与省煤器后的烟气进行混合提高脱硝入口的烟气温度（如右图）。,旁路烟道方案：尾部包墙开口+垂直烟道竖井+烟温调节装置,方案确定,15,施工过程控制-改

9、造期间安健环管理,入厂安全学习教育,现场安全交底,现场技术安全交底签证,高危作业区域重点巡视,定期组织安全案例学习,起重设备载荷试验,施工管控,16,严格把关材料入场关,过程质量见证,定期组织质量大检查,组织焊接考试,施工过程控制-改造期间质量管理,施工管控,17,会审施工方案,编排三级施工网络计划,定期每周协调例会,优化施工顺序,施工过程控制-改造期间进度管理,施工管控,18,逻辑控制,SCR入口烟温实际值取SCR入口三个烟温测点平均值，温度坏点、蓝点、偏差过大点（大于30）自动剔除。旁路烟道电动关断挡板手动开关，不设置连锁自动。（SCR入口烟温低于320时发入口烟温低报警，然后运行决定是否手动开启旁路烟道关断挡板，当SCR入口烟温高于325延时20min发烟温正常信号，由运行人员根据负荷升降情况决定是否手动关闭关断挡板）在旁路烟道电动关断挡板未开启时，调节挡板闭锁开启；旁路烟道调节挡板采用自动调节，初始设定SCR入口烟温值为315，运行可以通过偏置进行调整，按照不低于310进行控制。SCR入口烟温值大于350时，闭锁开启旁路烟道电动关断挡板。,19,效果确认,2016年3月15日哈尔滨锅炉厂正式开始进行我司#1机组宽负荷脱硝烟气旁路改造工程，本工程改造单机工期75天，