鍋爐加裝省煤器煙氣旁路實現寬工況SCR脫硝技術

內蒙古京能康巴什熱電有限公司 胡運沖

鍋爐加裝省煤器煙氣旁路實現寬工況SCR脫硝技術

內蒙古京能康巴什熱電有限公司 胡運沖

為了滿足啟停機、低負荷時鍋爐氮氧化物排放滿足環保要求，需要對現有SCR脫硝進行寬工況SCR脫硝改造。本文對某熱電廠系統現存在的問題進行了介紹，對通過增加省煤器煙氣旁路實現鍋爐寬工況SCR 脫硝技術方案進行了詳細闡述，為寬工況SCR脫硝改造提供了依據。

省煤器煙氣旁路；實施方案；寬工況SCR脫硝技術

一、前言

內蒙古京能康巴什熱電有限公司成立于2008年10月16日，是由北京京能電力股份有限公司和鄂爾多斯市裕鑫投資有限公司按51%和49%比例共同出資成立，公司位于內蒙古鄂爾多斯市康巴什新區高新技術產業園區內。計劃建設規模為4×350MW熱電廠+500萬噸（年產）煤礦。公司一期2×350MW空冷機組工程項目于2012年4月20日獲得國家發改委核準并開工建設，兩臺機組分別于2013年12月17日、2014年1月27日完成168小時滿負荷試運。兩臺機組采用間接空冷、電袋式除塵、石灰石—石膏濕法脫硫、SCR脫硝等技術，燃煤取自東勝煤田低熱質煤，康巴什新區城市中水作為電廠主要水源，以220kV雙回線路接入蒙西電網康巴什220kV變電站。同時，康巴什熱電也是康巴什新區規劃最大的基礎建設項目，將承擔新區的供熱任務，對節約能源、改善城市環境、提高城市居民生活質量都將起到積極作用。

二、系統介紹及存在問題

內蒙古京能康巴什熱電有限公司一期工程2×350MW超臨界燃煤間接空冷供熱機組，配備上海鍋爐廠有限公司生產的超臨界參數變壓運行螺旋管圈直流鍋爐，采用單爐膛、一次再熱、平衡通風、固態排渣、全鋼結構、全懸吊結構П型布置形式。

機組設計采用選擇性催化還原法（SCR）對鍋爐煙氣進行脫硝處理。原SCR脫硝系統入口NOx按350mg/Nm3（干基、6% O2）設計，脫硝效率按80%設計，最終NOx不大于70mg/Nm3。脫硝系統由寧波中石化公司設計并實施，采用日立公司的板式催化劑，脫硝催化劑按2+1層設計，還原劑采用液氨。SCR反應器布置于鍋爐省煤器與空氣預熱器之間，催化劑合適的反應溫度在310℃～420℃。

在機組負荷較高時，脫硝裝置進口煙溫正好在催化劑正常運行范圍，而在機組負荷較低時，脫硝裝置進口煙溫較低，低于催化劑的正常使用溫度。若在低負荷時將脫硝裝置進口的設計煙溫提高到滿足催化劑的要求，則在高負荷時煙溫會更高，引起排煙溫度高，鍋爐效率低，煤耗量大。因此，一般情況下都按在高負荷時滿足較低的排煙溫度來進行設計，這將致使電廠在低負荷時只能將脫硝裝置解列運行。低負荷將脫硝裝置解列已不適應環保對電廠NOx排放指標的要求。同時長期低負荷運行，由于催化劑效率低，NH3逃逸率升高，產生硫酸氫氨，導致空預器堵塞等不良后果。

表1 省煤器出口實際運行煙溫

表2 省煤器出口設計運行煙溫

表3 改造前后煙氣溫度變化

表4 煙氣旁路改造性能參數

目前，我廠1、2號機組鍋爐省煤器出口煙溫實際運行數據及設計數據如表1、表2所示：

從表1、表2數據可以看出，省煤器出口煙溫設計值與實際運行值十分接近，暫以設計的運行煙溫數據作為原始輸入數據。現場運行數據和設計計算數據均為50%THA負荷以下，SCR脫硝裝置入口處煙氣溫度達不到催化劑反應溫度要求，無法投運SCR脫硝裝置。

三、項目實施的背景

國家環境保護部等三部委聯合下發的關于印發《全面實施燃煤電廠超低排放和節能改造工作方案》通知中要求：到2020年，全國所有具備改造條件的燃煤電廠力爭實現超低排放(其中氮氧化物排放濃度不高于50mg/m3)。同時，為響應電網公司要求機組深度調峰及國家環保的相關要求，避免鍋爐在啟、停機及低負荷運行情況下氮氧化物排放超標問題，需要脫硝裝置在鍋爐運行的各負荷下均要投運。

四、實施方案

1、如下圖1所示，從尾部煙道低溫再熱器與省煤器中間后墻區域開孔，分為左、右兩個，單個開孔尺寸為1412×5184mm，開孔中心位于43350mm標高處。

2、后包墻開孔部位的包墻管拉稀方式采用每三根包墻管做成一組拉稀，一根往前繞，一根往后繞，設計單個開孔需對30根包墻管進行跳管處理，處理完成后成為10組。

3、從后包墻開孔位置引出旁路煙道，旁路煙道經過變徑由1412×5184mm成為1062×5184mm。在變徑之后的旁路煙道垂直段依次設置非金屬膨脹節、電動關斷擋板門及電動調節擋板門。電動關斷擋板門之前的煙道采用SUS304材質，電動關斷擋板門之后的煙道采用12Cr1MoV材質。

4、為保證旁路煙氣抽取順利，增強調節性能，在省煤器出口水平煙道上加裝主路電動調節擋板門，用于匹配主煙道與旁路煙道內的壓力。

5、為使旁路煙道與主路煙道對口并留出安裝主煙道調節擋板門的空間，將省煤器出口原煙道上的原非金屬膨脹節進行前移。

6、旁路煙道的支撐采用剛性支撐和彈簧吊掛兩種方式。旁路煙道引出段、彎頭部位采用彈簧吊架，垂直煙道及擋板門、膨脹節采用剛性支撐。

7、本次改造主要的性能參數如表3、表4所示：

五、項目實施情況

我公司兩臺機組鍋爐寬工況SCR脫硝改造在2017年機組C級檢修過程中實施完成，旁路煙道系統投運正常，未出現擋板門卡澀現象，改造后各性能參數及指標達到預期效果。現將我廠1號機組鍋爐寬工況SCR脫硝改造前、后數據進行對比分析如下。

1號機組鍋爐寬工況SCR脫硝改造前運行數據：1號機組在110MW負荷（約30%BMCR）工況下，1、2號SCR入口煙溫均為262℃，低于SCR入口催化劑反應溫度，SCR脫硝裝置無法投入運行。

1號機組鍋爐寬工況SCR脫硝改造后運行數據：

1號機組并網后開啟左、右側旁路煙道關斷擋板門門，再逐漸開啟旁路煙道調節擋板門至全開100%，此時脫硝入口煙氣溫度上升較慢，通過逐漸關小省煤器出口煙道主路調節擋板門至13%，此時脫硝入口煙氣溫度逐漸上升，在110MW負荷（約30%BMCR）工況下，脫硝SCR入口煙氣溫度達到310℃，滿足SCR脫硝裝置入口溫度要求，滿負荷下SCR入口煙溫約370℃，未出現旁路煙道關斷擋板門不嚴SCR入口煙溫過高（大于420℃）現象。

六、結論

我廠兩臺機組鍋爐通過加裝省煤器煙氣旁路，可滿足脫硝SCR系統設備對煙氣溫度的要求，在機組30%BMCR-100%BMCR負荷下SCR脫硝系統符合投運的要求，實現了鍋爐的寬工況脫硝，機組啟、停機及低負荷運行時機組煙氣氮氧化物的排放值滿足了國家的環保要求，為當地的環境保護做出了巨大的貢獻。寬工況SCR脫硝改造工程質量良好，設備運轉正常，各擋板門開關、調節正常無卡澀現象，旁路煙道保溫材料安裝規范，無超溫現象，新加裝的后包墻彎管焊口水壓試驗一次合格，機組啟動后未出現泄漏現象，各擋板門執行機構標高處均制作了操作平臺，改造過程中產生的保溫材料廢棄物已按照環保部門規定進行妥善處置，改造后機組30%BMCR負荷下旁路煙道投入正常，SCR入口煙溫能夠達到310℃，實現了機組啟、停機及低負荷SCR裝置的提前投運。

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