火力發(fā)電廠節(jié)能型寬負(fù)荷脫硝技術(shù)研究與應(yīng)用

摘要：火力發(fā)電機(jī)組深度調(diào)峰已成為必然趨勢(shì),為滿足脫硝機(jī)組NOx在低負(fù)荷負(fù)荷達(dá)標(biāo)排放,需提高脫硝入口煙氣溫度,使其能夠達(dá)到催化劑的活性范圍內(nèi)。對(duì)目前國內(nèi)實(shí)行的寬負(fù)荷脫硝改造方案進(jìn)行對(duì)比。結(jié)合實(shí)際情況,分析技改系統(tǒng)運(yùn)行效果及目前運(yùn)行中產(chǎn)生的問題及注意事項(xiàng)。

0引言

當(dāng)前我國用電基本是來自火電廠，煤的燃燒會(huì)使大氣資源受到嚴(yán)重危害，因其會(huì)釋放NOx、煙塵、SO2等物質(zhì)。《“十二五”節(jié)能減排綜合性工作方案》要求全部新建燃煤機(jī)組和單機(jī)容量30萬kW及以上燃煤機(jī)組都安裝或加裝脫硝設(shè)施。現(xiàn)階段應(yīng)用較為廣泛的煙氣脫硝技術(shù)為選擇性催化還原法(SelectiveCatalyticReduction，SCR)，SCR反應(yīng)需要使用催化劑，目前運(yùn)行中溫催化劑溫度處于(320~400)#在商業(yè)上有比較廣泛的應(yīng)用。在低負(fù)荷運(yùn)行和大氣溫度不高時(shí)的電站鍋爐，SCR適用溫度會(huì)高于煙氣溫度。機(jī)組負(fù)荷高于60K，脫硝入口煙溫基本可以滿足其運(yùn)行要求，但機(jī)組在調(diào)峰期間低于60K負(fù)荷或啟動(dòng)并網(wǎng)初期，經(jīng)常被迫退出脫硝設(shè)施運(yùn)行的原因是由于煙溫不高，造成'NOx超標(biāo)排放。目前國內(nèi)實(shí)施的寬負(fù)荷脫硝改造，無論是煙氣側(cè)還是給水側(cè)改造，均不可避免地造成機(jī)組排煙溫度的升高，降低機(jī)組的鍋爐效率。銅山華潤(rùn)電力有限公司實(shí)施的0#高加聯(lián)合低省及空預(yù)器優(yōu)化改造項(xiàng)目，通過巧妙的設(shè)計(jì)，不僅大幅提高了脫硝投運(yùn)的邊界條件，還不造成排煙損失的增加，實(shí)現(xiàn)百萬機(jī)組寬負(fù)荷脫硝的節(jié)能型設(shè)計(jì)。

1改造方案比對(duì)

保證燃煤鍋爐全時(shí)段、全負(fù)荷的氮氧化物達(dá)標(biāo)是火電廠靈活性改造的主要組成部分。目前實(shí)現(xiàn)寬負(fù)荷脫硝的思路主要2類，即提高煙氣溫度和采用寬溫催化劑。采用寬溫催化劑其設(shè)備簡(jiǎn)單，不影響鍋爐效率，但催化劑投資較常規(guī)催化劑提高一倍，且技術(shù)成熟度也有待驗(yàn)證。因此，目前國內(nèi)機(jī)組改造通常采用提高SCR入口煙氣溫度的方法(圖1)。

1.1增加省煤器煙氣旁路(圖2)

方案描述：開孔位置在省煤器進(jìn)口的煙道上，煙氣抽部分通過旁路到SCR人口處，同時(shí)把煙氣擋板設(shè)置起來，部分鋼結(jié)構(gòu)要增加，在低負(fù)荷時(shí)經(jīng)過省煤器用于給水加熱的煙氣要減少，把進(jìn)人SCR反應(yīng)區(qū)的煙氣溫度提高上去。

優(yōu)點(diǎn):實(shí)施起來比較簡(jiǎn)單，要增加的設(shè)備少，有比較低的投資成本。

缺點(diǎn):鍋爐排煙溫度有提高，鍋爐熱效率降低0.1%~0.3%;在旁路煙氣擋板門處，容易發(fā)生積灰、卡澀的情況，還可能導(dǎo)致發(fā)生煙氣內(nèi)漏的現(xiàn)象，也會(huì)影響到在關(guān)閉狀態(tài)鍋爐熱效率;內(nèi)漏煙氣反應(yīng)器內(nèi)煙溫在滿負(fù)荷時(shí)有時(shí)$400#，有可能由于燒結(jié)催化劑導(dǎo)致活性會(huì)降低。如果長(zhǎng)時(shí)間在低負(fù)荷區(qū)間運(yùn)行機(jī)組，這個(gè)方法是有一定優(yōu)勢(shì)的。

1.2增加省煤器工質(zhì)旁路(圖3)

方案描述：給水旁路方案是直接將部分給水在省煤器進(jìn)口集箱前引到下降管，通過調(diào)節(jié)閥在低負(fù)荷時(shí)調(diào)節(jié)旁路給水流量，在省煤器的吸熱量和主流水量減少后，SCR人口煙溫提高的目的可以達(dá)到。

優(yōu)點(diǎn):煙溫調(diào)節(jié)區(qū)間要求不高(<10#)時(shí)可以考慮，改造相對(duì)簡(jiǎn)單。

缺點(diǎn):由于有減少進(jìn)人省煤器的給水量，這樣會(huì)導(dǎo)致省煤器出口超溫;省煤器給水旁路的存在使給水與煙氣降低換熱效果，鍋爐熱效率降低0.5%-1.5%，升高了排煙溫度;給水旁路調(diào)節(jié)煙溫有不

太明顯的效果，是因?yàn)闊煔獾膿Q熱系數(shù)大于省煤器給水。

1.3分級(jí)省煤器系統(tǒng)(圖4)

方案描述:拆除原有省煤器靠煙氣下游部分受熱面，將一定的省煤器受熱面在SCR反應(yīng)器后進(jìn)行增設(shè)。位于SCR反應(yīng)器后面的省煤器給水先通過后，再引至位于SCR反應(yīng)器前面的省煤器。這樣在SCR之前，通過煙氣傳熱面的減少使煙溫提高的目的可以實(shí)現(xiàn)。優(yōu)點(diǎn)：與改造前相比鍋爐的排煙溫度以及總的熱量分配基本沒有變化，保證不影響到鍋爐熱效率;SCR人口煙溫的提升范圍很大。

缺點(diǎn):省煤器有相對(duì)大的改造量，有比較高的投資成本;增設(shè)的SCR后省煤器需要一定空間安裝，場(chǎng)地要求更高。該方案旁路煙氣內(nèi)漏的問題可以有效避免掉，但系統(tǒng)和煙氣旁路相比更加復(fù)雜，有增加設(shè)備維護(hù)難度，工程造價(jià)及施工難度比較提高，而且改造對(duì)SCR區(qū)煙道所占空間有一定要求，推廣方面有一定的局限性。

1.4省煤器熱水再循環(huán)系統(tǒng)(圖5)

方案描述：從原有的省煤器出口引出部分熱水到省煤器人口，把省煤器人口給水溫度提高上去，減少省煤器的吸熱量，提高省煤器后的煙氣溫度。

優(yōu)點(diǎn):可提高煙氣溫度(0~60)oC，滿足30%THA(TotalHydrocarbonAnalyzer■，總碳?xì)夥治?甚至更低負(fù)荷下達(dá)到SCR入口煙溫310oC的要求，費(fèi)用適中，所需場(chǎng)地較小。

缺點(diǎn):排煙溫度提高(0~13)oC，鍋爐效率降低0~0.65%。

不同改造方案的比對(duì)情況，見表1。

2結(jié)語

明確制約機(jī)組脫硝全負(fù)荷投運(yùn)的主要因素為脫硝人口煙氣溫度，針對(duì)火電機(jī)組脫硝SCR系統(tǒng)全負(fù)荷投運(yùn)策略有進(jìn)行對(duì)比，對(duì)提高脫硝人口煙溫改造的幾種方案進(jìn)行了討論。0#高加投入對(duì)于脫硝的影響在于煙氣溫度的提高，但所有提高煙氣溫度的手段都不可避免的造成省煤器出口煙氣溫度升高，同時(shí)造成排煙損失的增加，鍋爐效率下降。但是通過高、低溫省煤器的設(shè)計(jì)，可避免排煙損失的增加。該項(xiàng)技術(shù)具有安全、穩(wěn)定、節(jié)能效果好的特點(diǎn)，項(xiàng)目投人后，機(jī)組并網(wǎng)在400MW負(fù)荷以后即可投人脫硝系統(tǒng)，且不影響鍋爐效率，同時(shí)滿足了國家環(huán)保對(duì)火電廠節(jié)能及減排的兩方面要求，值得同類型火電機(jī)組推廣及應(yīng)用。

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