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浅谈650MW超临界机组全负荷脱硝技术的的应用
作者:管理员    发布于:2017-10-10 09:41:58    文字:【】【】【

  【摘 要】随着社会发展,工业排放对环境产生的影响日趋严重,随着电厂逐步超低排放改造,污染物排放水平大幅降低,为环保事业做出了较大贡献,尤其是脱硝技术的应用,大大降低了NOX排放量。但目前脱硝系统运行中存在一些问题,脱硝催化剂运行温度直接影响脱硝效果,锅炉低烟温运行阶段被迫退出运行,不能满足全负荷段环保排放要求,全负荷脱硝技术的应用已经迫在眉睫。2016-2017年我厂三台机组均进行了省煤器烟气旁路改造,配合运行参数调整,在实际使用中,实现了机组全负荷脱硝。

  【关键词】超低排放催化剂运行温度省煤器烟气旁路全负荷脱硝

  1 概述

  保证燃煤锅炉全时段、全负荷的氮氧化物达标排是火电厂电灵活性改造的主要组成部分,目前电站锅炉的脱硝装置多选用选择性催化还原类,采用的催化剂通常工作温度范围在300~400℃之间。超过温度范围催化剂将不能发挥应有的作用,由于催化剂效率低,导致NH3逃逸率高,生产硫酸氢氨,导致空预器甚至催化剂堵塞。华润电力(常熟)有限公司自2015年~2017年相继对3台650MW机组进行省煤器烟气旁路改造,以期实现机组的全负荷段脱硝,降低NOX排放。

  2 脱硝系统运行要求

  脱硝入口烟气温度控制目的主要是为了防止氨盐沉积、防止催化剂烧损失效、保证催化剂活性、减少NH3的逃逸等。

  脱硝反应器入口烟温低时,NH3与SO3在相对低温下形成粘性杂质氨盐覆盖催化剂表面导致其失效。同时NH3的逃逸会在空气预热器处与SO3形成硫酸氢氨,硫酸氢氨在不同的温度下分别呈现气态、液态、颗粒状。气态或颗粒状硫酸氢氨会随着烟气流经预热器,不会对预热器产生影响。但液态硫酸氢氨捕捉飞灰能力极强,会与烟气中的飞灰粒子相结合,附着于预热器传热元件上形成融盐状的积灰,造成预热器的腐蚀、堵灰等,进而影响预热器的换热及机组的正常运行。

  脱硝反应器入口烟温太高时,达到催化剂的烧蚀温度,则容易使催化剂烧损失效。

  3 系统概述

  根据本工程的布置,再热器系统全部采用对流受热面,烟气量的变化对于蒸汽温度变化比较敏感,因此尾部烟道采用调节挡板调节再热器汽温,即通过前后烟道的烟气挡板的开关调节烟气通道的阻力进行烟气量的分配调节再热蒸汽温度。因此原设计方案尾部烟道分为前烟道和后烟道,其中前烟道布置有低温再热器和省煤器,后烟道布置有低温过热器和省煤器。

  考虑到尾部布置空间和受热面布置形式,抽烟口选取在后烟道转向室使得脱硝入口烟气温度提高,达到脱硝可以安全投运。

 

  系统主要流程比较简单,即从后烟道转向室处抽取高温烟气,在脱硝入口烟道进行混合,提高低负荷脱硝入口的烟气温度。旁路烟道上需要加装膨胀节、关闭挡板、调节挡板进行烟气流量的调节。

  烟气旁路的运行主要是在低负荷工况下运行,通过尾部调温挡板增加适当的烟气阻力,调节旁路烟道上装设的烟气调节挡板控制混合后的烟气温度。高负荷运行时关闭旁路烟道关闭挡板即可。

 

  4 系统使用效果

  在进行烟气旁路性能试验过程中,325MW负荷工况下,省煤器旁路挡板全开时A、B侧脱硝入口最低烟温为318.5℃。290M负荷、省煤器烟气旁路挡板全开的工况下,A、B侧脱硝入口最低烟温为316.3℃。

 

  325MW负荷工况下,省煤器旁路挡板关闭,过热器挡板开度约为48%,再热器挡板开度约为73%时,实测A、B侧脱硝装置入口烟温分别为318.5℃和330.8℃,平均烟温为324.7℃;省煤器旁路挡板全开,过热器挡板开度约为48%,再热器挡板开度约为73%时,实测A、B侧脱硝装置入口烟温分别为319.9℃和332.1℃,平均烟温为326℃,较省煤器旁路挡板关闭时提高了1.3℃。

  290MW负荷工况下,省煤器旁路挡板全开,过热器挡板开度约为48%,再热器挡板开度约为73%时,实测A、B侧脱硝装置入口烟温分别为316.3℃和330.1℃,平均温度为323.2℃。

  锅炉过、再热烟气挡板控制要求为:机组负荷在75%额定负荷情况下,按照累加值不小于120%开度为限;小于75%负荷,如需调整汽温,待机组稳定工况下,调整过再热烟气挡板,开度大小以两台引风机电流不发生上涨为限,引风机入口负压稳定为准,但是过再热器烟气挡板开度累计不得低于90%。防止引风机入口超负压或炉膛负压控制失调。

  按照此控制原则,当机组降低负荷时,出现SCR入口烟气温度低于315℃时,逐步投入省煤器烟气旁路,使得部分烟气旁路锅炉尾部受热面直接进入SCR入口,实际使用中,锅炉低负荷阶段烟气量较小,旁路烟道的阻力大于锅炉尾部受热面的阻力,会出现提升SCR入口温度效果不佳的情况。当旁路烟气挡板全开情况下,如果脱硝入口温度仍未达到脱硝投入温度,可关小过、再热烟气挡板,增大旁路烟气量来提高脱硝入口烟温。在运行调整中,遵从锅炉调温挡板的控制原则,节流过、再热烟气挡板总和至90%。当脱硝入口烟温低于脱硝投入温度,或在负荷低于50%额定负荷时,省煤器旁路烟气挡板全开情况下,过热器烟气挡板开度累计值不得低于70%,控制原则依然是引风机电流不上涨,炉膛负压控制稳定,引风机电流稳定,引风机入口负压不发生波动。

  我厂机组负荷调整范围为300-650MW,日常运行中,脱硝系统满足烟温要求。在机组停运过程中,随着机组负荷的下降,逐步关小再热器和过热器挡板总和,控制开度总和70%-90%之间,在单台磨煤机运行情况下,SCR入口烟气温度满足脱硝催化剂运行需要。实际使用中,SCR入口烟气温度最低值达308.9℃,最高值351.3℃。此处需注意的事项如下:一、随着锅炉燃烧率的变化,脱硝入口氧量的波动,导致SCR入口NOX浓度值变化较大,不利于喷氨自动调节,可采用手动干预的方式进行调整。二、因锅炉尾部布置的低再的蒸汽温度低于低过的蒸汽温度,节流锅炉烟气挡板的时候可采用再热器小开度,过热器相对大开度的方式,更加利于提高SCR入口烟温。下图为机组停运阶段的脱硝运行画面:

 

  机组整套启动过程中,我厂采用半侧风组启动方式,启动阶段锅炉风量较小,且不存在引风机抢风问题,可节流锅炉过热器、再热器烟气挡板总和至50%-70%,此时开启省煤器烟气旁路挡板,投入运行。锅炉点火后,随着锅炉热负荷的升高,部分温度相对较高的烟气旁路锅炉尾部受热面,直接进入SCR反应器入口,逐步提高此处烟温。此种操作方式有以下优点:一、随着热负荷升高,逐步提高SCR反应器入口烟温,以期并网前达到喷氨投入温度;二、低NOX燃烧器改造后,煤粉在炉内燃烧过程变长,导致在汽轮机冲转时,主、再热蒸汽温度过高,超过设计冲转温度。采用此方式后,部分高温烟气旁路尾部低过和低再区域,蒸汽在此处吸热量降低,更加利于控制冲转时的蒸汽温度;三、部分高温烟气进入脱硝反应区后进入空预器入口,空预器进口烟温的提高,会进一步提高空预器出口一、二次风的温度,对于启动阶段的炉内着火条件的改善及燃料的燃尽是有利的。

  我厂采用单台磨煤机启动冲转及发电机并网,磨煤机启动后,煤粉燃烧阶段的火焰中心相比燃油燃烧更高,更加利于锅炉水平烟道处的烟温提高。在汽轮机中速暖机结束后,并入备用侧风组,此时节流锅炉尾部烟气挡板总和至70%-90%,并配合除氧器加热蒸汽量增加,锅炉上水温度可达140-160℃,更加利于提高脱硝反应区入口烟温,在并网前反应区入口烟温最低可达318℃,最高值达336.1℃。具备喷氨投入条件。下图为机组并网前脱硝系统运行画面:

 

  5 烟气旁路使用时注意事项

  烟气旁路本身抽取高温烟气量较小,且风道阻力较大,尤其当锅炉烟气量较小时单独使用烟气旁路效果有限,需根据引风机运行情况和炉膛负压调整情况,关小锅炉尾部烟道调温挡板,增加尾部烟道的烟气阻力,视更多的高温烟气经省煤器烟气旁路烟道进入SCR反应区,达到提高烟温的目的。解列烟气挡板过程中,关小再热器侧烟气挡板的效果更佳明显。

  机组启动阶段,使用省煤器烟气旁路提高SCR反应区入口烟温的过程中,配合给水温度的提高,减少锅炉尾部烟道省煤器区域的吸热,可起到较好的效果。

  机组并网后,随着机组初负荷的增加及汽轮机切缸后增加负荷,机组蒸汽量的增加较快,而此时锅炉燃烧率的增加幅度有限,会出现在此阶段SCR反应区入口烟温出现降低的情况,此时除增加锅炉燃烧外,还需尽快投入高加系统,进一步提高锅炉给水温度,以保证脱硝催化剂入口烟气温度达到运行需要。

  机组启停阶段,燃烧率变化幅度较大时,会出现反应器入口NOX浓度变化较大。且锅炉氧量波动大时,导致修正后的NOX浓度波动,此阶段会短时间出现脱硝排放不满足要求的情况。此时应及时进行手动干预喷氨调阀,保证烟囱处NOX排放值满足要求。

  6 结语

  本工程通过采用旁路烟道的方式可以提高低负荷脱硝装置入口烟气温度,保证足够的烟气温度余量,保证在全负荷工况下脱硝装置能安全、稳定运行。华润电力(常熟)有限公司积极探索超低排放技改之路,并在运行中不断优化运行方式,保证了机组全负荷段脱硝系统的投入,为环保事业做出应有的贡献。

  参考文献:

  [1]HJ562-2010 火电厂烟气脱硝工程技术规范.

  [2]赵华,丁经纬,毛继亮. 选择性催化还原法烟气脱氮技术现状.《中国电力》 , 2004 , 37 (12) :74-76

  [3] 马忠云,陈慧雁,刘振强,李向阳.烟气SCR法脱硝工艺流程的设计与应用.《电力建设》 , 2008 , 29 (6) :53-56.

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