國(guó)家和地方政府部門對(duì)燃煤機(jī)組氮氧化物排放的要求愈來(lái)愈高,火電廠在任何運(yùn)行負(fù)荷時(shí),都必須達(dá)標(biāo)排放。各地方環(huán)保部門也以各種方式要求提高脫硝的投運(yùn)率。氮氧化物的超標(biāo)將引起排污費(fèi)的增加、環(huán)保電價(jià)的沒(méi)收,直接影響電廠的收入。因此進(jìn)行研究和試驗(yàn),探索機(jī)組低負(fù)荷及啟動(dòng)階段提高脫硝投運(yùn)率和NOx達(dá)標(biāo)排放率勢(shì)在必行。
通過(guò)優(yōu)化運(yùn)行方式調(diào)整及安全前提下降低噴氨溫度,達(dá)到提高脫硝投運(yùn)率的目的,最終實(shí)現(xiàn)300MW及以上機(jī)組在并網(wǎng)前投入噴氨,300MW以下機(jī)組并網(wǎng)后3小時(shí)內(nèi)投入噴氨。
優(yōu)化調(diào)整最低連續(xù)噴氨溫度
當(dāng)前大規(guī)模工業(yè)化應(yīng)用的脫硝催化劑活性最佳反應(yīng)溫度段位于320-420℃,當(dāng)SCR入口煙氣溫度低于該溫度范圍,煙氣中的三氧化硫、水蒸汽與氨氣發(fā)生反應(yīng),在催化劑位置形成的硫酸氫銨吸附飛灰會(huì)堵塞催化劑通道和微孔,降低催化劑的活性和脫硝效率,同時(shí)會(huì)對(duì)下游設(shè)備比如空預(yù)器、除塵器、風(fēng)機(jī)等產(chǎn)生堵塞、積鹽等現(xiàn)象。經(jīng)多家單位試驗(yàn)及科研研究,根據(jù)煙氣中的三氧化硫、水蒸氣、噴氨流量含量進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整最低連續(xù)噴氨溫度是可行的,具體要求如下:
1、動(dòng)態(tài)調(diào)整最低噴氨溫度。通過(guò)脫硝SCR入口SO3含量(若沒(méi)有測(cè)量SO3,可用SO2代替)、脫硝效率等變量進(jìn)行動(dòng)態(tài)設(shè)定最低連續(xù)噴氨溫度,同時(shí)根據(jù)催化劑廠家提供的技術(shù)資料和最低允許噴氨曲線,逐步降低最低噴氨溫度,并對(duì)試驗(yàn)情況及下游設(shè)備做好全面分析,確保安全穩(wěn)定運(yùn)行。
2、做好噴氨均勻性試驗(yàn)。通過(guò)SCR入口流場(chǎng)模擬和噴氨均勻性測(cè)試,調(diào)整渦流混合器或格柵式噴氨的均勻性。同時(shí)對(duì)溫度測(cè)點(diǎn)的布置、NOx測(cè)點(diǎn)布置的采樣代表性進(jìn)行優(yōu)化,對(duì)氨逃逸率監(jiān)測(cè)儀表進(jìn)行選型優(yōu)化,提高主要數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)的準(zhǔn)確性。定期對(duì)SCR進(jìn)行性能檢測(cè)和停機(jī)期間催化劑取樣活性檢測(cè),有利于SCR入口最低噴氨溫度的合理控制和驗(yàn)證。
3、做好燃燒調(diào)整及燃用低硫煤。通過(guò)
鍋爐燃燒優(yōu)化調(diào)整來(lái)提高低氮燃燒器降氮效果,減少NOX的產(chǎn)生量,從而減少噴氨量;在機(jī)組低負(fù)荷及啟停階段盡量考慮燃用低硫含量的煤等,減少SO3的產(chǎn)成量,從而減少與NH3的反應(yīng)量,降低最低噴氨溫度限制,減少催化劑及空預(yù)器的堵塞幾率。
4、停機(jī)過(guò)程慎重降低噴氨溫度。催化劑的微孔極易引起毛細(xì)冷凝現(xiàn)象,機(jī)組啟動(dòng)后煙溫逐步進(jìn)入催化劑合適的反應(yīng)溫度,部分冷凝的氨與氨鹽會(huì)逐步隨溫度提高而反應(yīng)消失,但機(jī)組停機(jī)后催化劑溫度降低使積存在微孔的冷凝物固化最終導(dǎo)致催化劑活性逐步降低,因此要求機(jī)組停運(yùn)過(guò)程中慎重降低最低連續(xù)噴氨溫度。
提高SCR入口煙氣溫度
根據(jù)機(jī)組運(yùn)行中的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,運(yùn)行中影響脫硝系統(tǒng)投運(yùn)條件中的煙溫的主要因素為機(jī)組負(fù)荷、鍋爐總風(fēng)量、低再進(jìn)口汽溫、省煤器給水溫度、尾部煙道調(diào)溫?fù)醢宓拈_(kāi)度、主再熱汽溫等,各單位可以根據(jù)自身機(jī)組特性,對(duì)以上影響煙溫的各個(gè)因素進(jìn)行分析研究,提出運(yùn)行優(yōu)化措施,以下為部分措施建議,不限于此:
1、提高給水溫度。提高鍋爐給水溫度,可以減少省煤器換熱溫差,從而減少省煤器的對(duì)流換熱量,使省煤器的出口煙溫提高,通過(guò)提高除氧器水溫、盡早投運(yùn)高加、優(yōu)化加熱器端差等多手段并舉,提高鍋爐省煤器進(jìn)口給水溫度,從而提高省煤器出口煙溫。
2、優(yōu)化燃燒調(diào)整。機(jī)組在低負(fù)荷段運(yùn)行時(shí),優(yōu)化組合運(yùn)行磨組,適當(dāng)安排上層磨組運(yùn)行,同時(shí)增加上層磨組的出力,抬高火焰中心的位置,從而達(dá)到SCR入口煙氣溫度的目的。采用配風(fēng)調(diào)整的方式,適當(dāng)增加一次風(fēng)量,二次配風(fēng)可采取適當(dāng)開(kāi)大燃盡風(fēng),其他采用倒寶塔配風(fēng),減少NOx生成量,同時(shí)提高火焰中心,提高尾部煙氣溫度;在進(jìn)行二次風(fēng)配風(fēng)調(diào)整時(shí),必須注意保證備用燃燒器的冷卻通風(fēng)要求。
3、優(yōu)化鍋爐吹灰。在機(jī)組正常運(yùn)行中通過(guò)適當(dāng)減少尾部煙道的吹灰頻度,爐膛短吹、尾部煙道的長(zhǎng)吹應(yīng)根據(jù)鍋爐的汽壁溫情況及爐膛觀火的實(shí)際情況進(jìn)行合理的選擇,控制合理的省煤器出口煙溫。
4、優(yōu)化尾部煙道調(diào)溫?fù)醢暹\(yùn)行方式。對(duì)于有尾部煙道調(diào)溫?fù)醢宓腻仩t,可通過(guò)開(kāi)大再熱器側(cè)的煙氣擋板開(kāi)度,提高再熱器側(cè)高溫?zé)煔夥蓊~、減少省煤器側(cè)低溫?zé)煔夥蓊~的方法,提高SCR入口煙氣溫度。
5、優(yōu)化機(jī)組啟動(dòng)方式。在機(jī)組啟動(dòng)階段,通過(guò)提高高旁
閥后溫度從而提高低再進(jìn)口汽溫;通過(guò)開(kāi)大再熱器側(cè)煙氣旁路擋板(若有),提高再熱器側(cè)煙氣通流量;提高給水溫度等手段提高省煤器出口煙氣溫度,使SCR區(qū)域盡快達(dá)到噴氨允許溫度。
6、優(yōu)化機(jī)組停運(yùn)方式。在機(jī)組停運(yùn)階段,負(fù)荷保持在較高工況進(jìn)行滑參數(shù),以滿足脫硝投運(yùn)條件;機(jī)組滑參數(shù)過(guò)程中,在主、再熱蒸汽溫度可控,且能達(dá)到滑參數(shù)停機(jī)的目標(biāo)前提下,應(yīng)盡力利用旁路保持鍋爐在相對(duì)高負(fù)荷運(yùn)行,推遲脫硝系統(tǒng)的撤出;滑停期間,合理控制各倉(cāng)位燒空時(shí)間,減少機(jī)組在低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)間。
選用適當(dāng)?shù)姆桨高M(jìn)行技術(shù)改造
當(dāng)前適用于提高脫硝投運(yùn)率的技術(shù)改造主要有,設(shè)置省煤器煙氣旁路、設(shè)置省煤器給水旁路、省煤器增加中間集箱進(jìn)行分級(jí)、分級(jí)布置省煤器和提高鍋爐給水溫度等改造技術(shù)方案,下面對(duì)各種方式進(jìn)行簡(jiǎn)要介紹,適當(dāng)做優(yōu)缺點(diǎn)分析,各單位可以根據(jù)自身機(jī)組特性及需要做適當(dāng)選擇,不做強(qiáng)制要求。
1、設(shè)置省煤器煙氣旁路
從鍋爐省煤器前或低溫過(guò)熱器(低溫再熱器)前引出高溫?zé)煔?,通過(guò)旁路煙道、調(diào)節(jié)擋板與進(jìn)入SCR反應(yīng)器的煙氣混合來(lái)調(diào)節(jié)SCR入口煙溫,高負(fù)荷時(shí)關(guān)閉擋板門,低負(fù)荷時(shí)調(diào)節(jié)擋板門開(kāi)度,以達(dá)到機(jī)組低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)脫硝設(shè)施投運(yùn)的溫度條件。
優(yōu)缺點(diǎn):該方案投資成本低,煙氣溫度調(diào)節(jié)方便,調(diào)節(jié)范圍較寬泛。調(diào)節(jié)擋板長(zhǎng)期處于高溫區(qū),其嚴(yán)密性、靈活性對(duì)能否達(dá)到調(diào)節(jié)目的非常重要。若調(diào)節(jié)擋板變形造成關(guān)閉不嚴(yán),則將使高溫?zé)煔獗淮罅繜o(wú)謂旁路,影響鍋爐效率;若調(diào)節(jié)擋板發(fā)生卡澀,則其會(huì)失去調(diào)節(jié)的作用。此外,由于旁路的煙氣量較大,煙氣混合時(shí)的氣流擾動(dòng)還會(huì)造成混合后溫度分布的不均勻,需要通過(guò)數(shù)值模擬尋找最佳高溫?zé)煔饨尤朦c(diǎn)和接入方式。
3、設(shè)置省煤器給水旁路
省煤器給水旁路的方法是從省煤器進(jìn)口集箱以前直接將部分給水短路,給水旁路在低負(fù)荷時(shí)通過(guò)調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)旁路給水流量,使省煤器進(jìn)口水量減少來(lái)降低省煤器的吸熱,從而提高省煤器的出口煙溫。
優(yōu)缺點(diǎn):該方案改造設(shè)備少,投資費(fèi)用也低。但由于水側(cè)換熱系數(shù)要比煙氣側(cè)的換熱系數(shù)高出近2個(gè)數(shù)量級(jí),給水流量變化雖然影響水側(cè)換熱系數(shù),但對(duì)省煤器總的傳熱系數(shù)影響很小,省煤器的吸熱量減少有限,該方案對(duì)煙氣溫度的調(diào)節(jié)范圍有限。同時(shí)本方案同樣會(huì)導(dǎo)致低負(fù)荷排煙溫度的上升,影響鍋爐效率。
4、省煤器增加中間集箱進(jìn)行分級(jí)
原省煤器受熱面面積不變,把省煤器分成高溫段和低溫段,在兩級(jí)省煤器中間增加一個(gè)中間集箱和一套流量調(diào)節(jié)系統(tǒng)用于旁路進(jìn)入低溫段省煤器的水量。在低負(fù)荷時(shí),通過(guò)逐步減小省煤器低溫段流量,使低溫段省煤器吸熱量降低,從而提高省煤器的出口的煙溫。
優(yōu)缺點(diǎn):該方案的中間集箱位置為整個(gè)改造的關(guān)鍵點(diǎn),其決定了在低負(fù)荷時(shí),進(jìn)入下級(jí)省煤器的煙氣溫度范圍,需使得該溫度略低于省煤器內(nèi)的飽和水溫度,以保持下級(jí)省煤器安全性,即使極端情況時(shí),下段省煤器內(nèi)有汽化現(xiàn)象,考慮低負(fù)荷下該段省煤器煙氣溫度較低,受熱面管材也是安全可靠的。本方案同樣會(huì)在低負(fù)荷時(shí)導(dǎo)致排煙溫度的上升,影響鍋爐效率。
5、省煤器分級(jí)布置
將部分省煤器面積轉(zhuǎn)移布置到SCR反應(yīng)器之后的煙道中,從而使反應(yīng)器進(jìn)口煙溫得到提高,這種布置基本上不改變水汽系統(tǒng)和煙風(fēng)系統(tǒng)的流程,不影響鍋爐的運(yùn)行操作和效率。對(duì)于鍋爐排煙溫度偏高的鍋爐,還可考慮適當(dāng)?shù)卦黾覵CR反應(yīng)器后的省煤器面積,以降低排煙溫度,提高鍋爐效率。
優(yōu)缺點(diǎn):該方案優(yōu)點(diǎn)在于不影響鍋爐整體效率的前提下提高了SCR入口煙氣溫度。缺點(diǎn)是改造工作量較大,投資費(fèi)用也高。同時(shí),本方案使機(jī)組在全負(fù)荷范圍內(nèi)提高了反應(yīng)器進(jìn)口煙溫,必須考慮在高負(fù)荷時(shí)進(jìn)口煙溫是否存在過(guò)高的問(wèn)題。此外,實(shí)施脫硝改造工程時(shí)應(yīng)考慮SCR反應(yīng)器下部有無(wú)安裝省煤器空間及鋼結(jié)構(gòu)荷載不足的問(wèn)題。
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