齊 玄 劉建彬
(1河南省電力勘測設(shè)計院河南鄭州450000 2鶴壁鶴淇發(fā)電有限責(zé)任公司河南鶴壁458000)
600MW燃煤機(jī)組低負(fù)荷脫硝改造實(shí)施方案
齊 玄1劉建彬2
(1河南省電力勘測設(shè)計院河南鄭州450000 2鶴壁鶴淇發(fā)電有限責(zé)任公司河南鶴壁458000)
基于環(huán)保要求的提高,指出600MW燃煤機(jī)組全負(fù)荷脫硝技術(shù)改造實(shí)施的具體路線。
旁路煙道;脫硝裝置;省煤器
隨著國家環(huán)保排放標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行越來越嚴(yán)格,國家環(huán)保部已經(jīng)提出,今后對機(jī)組低負(fù)荷階段,脫硝系統(tǒng)不能投入造成的氮氧化物排放超標(biāo)也要進(jìn)行處罰。當(dāng)脫硝裝置入口低于320℃時,考慮到對催化劑壽命的影響,脫硝系統(tǒng)會停止噴氨。
目前,由于機(jī)組負(fù)荷率比較低,脫硝系統(tǒng)自動退出運(yùn)行的現(xiàn)象比較頻繁,很多電廠脫硝退出的時間甚至?xí)嘤?00h。電廠因而受到國家環(huán)保部的通報及環(huán)保部門的處罰且享受不到脫硝電價。因此,低負(fù)荷脫硝投運(yùn)改造是很多電廠目前面臨的最主要的問題。
該項(xiàng)目現(xiàn)為2×600MW級燃煤發(fā)電機(jī)組,鍋爐采用東方鍋爐(集團(tuán))股份有限公司生產(chǎn)的DG-1900/25.4-II1型超臨界變壓直流爐,單爐膛、一次再熱、平衡通風(fēng)、露天布置、固態(tài)排渣、全鋼構(gòu)架、全懸吊結(jié)構(gòu)Π型鍋爐,工程于2008年建成投運(yùn)。
2013年兩臺機(jī)組進(jìn)行了脫硝改造,采用SCR脫硝裝置,“2+1”層布置方式,脫硝效率為81%。脫硝裝置入口NOX含量按500mg/Nm3進(jìn)行設(shè)計,脫硝裝置出口NOX含量為95mg/Nm3。催化劑選用20孔,內(nèi)徑為6.72mm,壁厚為0.7mm,模塊尺寸為1906 ×966×1170的蜂窩式催化劑。
本項(xiàng)目脫硝系統(tǒng)最低運(yùn)行溫度為320℃,2014年度,脫硝系統(tǒng)退出約280h,不能滿足國家相關(guān)環(huán)保要求。
3.1 提高脫硝入口煙溫的措施
為滿足鍋爐低負(fù)荷脫硝裝置的正常運(yùn)行要求,采取提高脫硝裝置入口煙溫的措施主要有:(1)設(shè)置省煤器煙氣旁路;(2)設(shè)置省煤器水旁路;(3)省煤器分級布置。通常主要采用的是設(shè)置省煤器煙氣旁路,可提高低負(fù)荷SCR入口煙溫在20℃~40℃左右。
(1)省煤器煙氣旁路特點(diǎn):優(yōu)勢:調(diào)節(jié)靈活,調(diào)節(jié)范圍大,對鍋爐運(yùn)行無大的影響。不足:占用空間大、布置有一定難度。
(2)省煤器水旁路特點(diǎn):優(yōu)勢:省煤器水管路尺寸小、便于布置,旁路水量采用調(diào)節(jié)閥控制方便可靠。不足:旁路水量大,調(diào)節(jié)范圍小,并受限于省煤器運(yùn)行的安全性。
(3)省煤器分級改造:優(yōu)勢:對鍋爐運(yùn)行無影響;不降低鍋爐效率。不足:改造投資比較大;受改造位置、鋼架強(qiáng)度、設(shè)備基礎(chǔ)條件限制。
根據(jù)熱力計算,鍋爐在低負(fù)荷運(yùn)行時,SCR入口煙溫為306℃,要達(dá)到SCR入口煙溫達(dá)到320℃,對機(jī)組增加省煤器旁路煙道,從低過出口引入431℃的高溫?zé)煔猓墒筍CR入口煙溫達(dá)到320℃,以達(dá)到脫硝運(yùn)行要求。
當(dāng)采用省煤器分級布置時,SCR出口煙道難以布置省煤器受熱面,且需對脫硝反應(yīng)器下部鋼架、煙道及基礎(chǔ)進(jìn)行加固,此方案改造難度大,工期長,投資大。本工程不推薦采用。
本項(xiàng)目推薦采用旁路煙道方案。
3.2 旁路煙道改造方案
一般而言,旁路煙道入口位置可選在以下幾個位置:(1)后包墻一、二級省煤器之間;(2)后包墻低過出口和省煤器進(jìn)口之間;(3)后包墻低過進(jìn)口處。
根據(jù)鍋爐整體布置和煙溫情況,本工程旁路煙道入口布置在后包墻低過出口和省煤器進(jìn)口之間。因SCR裝置入口煙道水平段布置有壓縮空氣管道,旁路煙道只能引入SCR入口煙道垂直段(具體位置還將根據(jù)SCR裝置入口煙道及管道附件布置而定)。
本工程旁路煙道煙氣設(shè)計流速≤15m/s,旁路煙道入口截面尺寸為8550mm×1200mm,煙道出口截面尺寸為13000mm× 1200mm。
根據(jù)鍋爐低負(fù)荷運(yùn)行工況數(shù)據(jù),省煤器上組進(jìn)口煙溫(低過側(cè))431℃,省煤器下組出口煙溫(低過側(cè))278℃,低再三級管組出口煙溫348℃,SCR進(jìn)口煙溫為305℃。
煙氣抽取位置經(jīng)過驗(yàn)證,可從低過出口后包墻處引出,煙道水平引出后,可從K5至K6柱之間引入SCR入口煙道,經(jīng)核實(shí),旁路煙道不與原鍋爐鋼架、斜撐干涉,本改造煙道接出位置方案是可行的。
根據(jù)旁路煙道截面計算結(jié)果并結(jié)合現(xiàn)場安裝位置,省煤器旁路煙道進(jìn)口布置在后豎井后包墻一級過熱器和省煤器之間處,出口布置在SCR入口上升垂直煙道處在旁路煙道的入口水平段依次布置有膨脹節(jié)、人孔門和關(guān)閉調(diào)節(jié)擋板,在旁路煙道出口水平段也布置有膨脹節(jié)。
3.3 省煤器煙氣旁路方案的影響
在高負(fù)荷運(yùn)行時,省煤器旁路煙道關(guān)閉,旁路煙道調(diào)節(jié)擋板漏風(fēng)可控制在1.5%內(nèi),相應(yīng)空預(yù)器出口煙溫升高約1℃,此時旁路煙道對鍋爐效率基本無影響。
根據(jù)對低負(fù)荷下的煙溫進(jìn)行計算,從低過出口和省煤器進(jìn)口之間引入旁路煙氣,須旁路低過側(cè)煙氣量的25%~30%左右,可使SCR入口煙溫達(dá)到320℃。
根據(jù)鍋爐運(yùn)行參數(shù),改造后保證脫硝系統(tǒng)正常投運(yùn)的機(jī)組不投油最低穩(wěn)燃負(fù)荷為200MW至240MW,能保證改造后脫硝系統(tǒng)正常投運(yùn),滿足SCR入口煙溫達(dá)到320℃的最低負(fù)荷。
3.4 改造工期及投資
建議工程改造在機(jī)組大修期間進(jìn)行,預(yù)計停機(jī)工期在30天左右。
改造投資估算靜態(tài)投資503萬元。其中建筑工程費(fèi)30萬,設(shè)備購置費(fèi)56萬元,安裝工程費(fèi)361萬元,其他費(fèi)用56萬元。
通過對機(jī)組進(jìn)行脫硝低負(fù)荷投運(yùn)改造,使機(jī)組滿足國家環(huán)保的相關(guān)要求,可以取得良好的社會及經(jīng)濟(jì)效益。各個電廠應(yīng)結(jié)合機(jī)組的實(shí)際運(yùn)行情況,綜合考慮設(shè)備布置型式,選擇適合自己的技術(shù)方案,結(jié)合投資來確定最佳的技術(shù)經(jīng)濟(jì)方案。
另外,隨著技術(shù)的發(fā)展,耐低溫得脫硝催化劑即將大面積投入使用,未來機(jī)組全負(fù)荷脫硝將不再存在相應(yīng)的問題。