摘要：淮滬煤電有限責(zé)任公司田集發(fā)電廠1號(hào)機(jī)組發(fā)電容量為630MW，鍋爐是上海鍋爐廠有限公司制造的超臨界參數(shù)變壓運(yùn)行螺旋管圈直流鍋爐，一次中間再熱、采用四角切圓燃燒方式，平衡通風(fēng)、固態(tài)排渣、全懸吊結(jié)構(gòu)Π型鍋爐，型號(hào)為SG1913/25.4-M967。1號(hào)爐于2014年4月完成煙氣SCR脫硝改造工程，投入生產(chǎn)運(yùn)行。


采用選擇性催化還原反應(yīng)法，還原劑為氨。我廠一期機(jī)組鍋爐煙氣脫硝系統(tǒng)于2013年9月和2014年4月分別投入運(yùn)行。受催化劑反應(yīng)溫度309℃～400℃范圍的限制，即我廠一期兩臺(tái)機(jī)組負(fù)荷低于350-400MW時(shí)，SCR區(qū)煙溫就會(huì)低于309℃（環(huán)境溫度變化影響），脫硝噴氨系統(tǒng)必須退出噴氨。機(jī)組負(fù)荷降到300MW時(shí)，SCR入口煙溫只有288℃了，使得SCR脫硝系統(tǒng)處于非常困窘的狀態(tài)。

根據(jù)當(dāng)前國家環(huán)保部的要求，鍋爐在任何情況下運(yùn)行，氮氧化物排放量都必須滿足國家環(huán)保GB13223-2011標(biāo)準(zhǔn)要求，若不進(jìn)行相應(yīng)的改造，我廠不僅不能在脫硝電價(jià)補(bǔ)貼中受益，還要被環(huán)保部因排放超標(biāo)而罰款，嚴(yán)重的還要受到限產(chǎn)和停產(chǎn)的處罰。隨著國家和安徽省對(duì)NOx含量排放值嚴(yán)格控制，電廠面臨了社會(huì)責(zé)任和經(jīng)濟(jì)性提高的雙重壓力。

因此，研究實(shí)現(xiàn)鍋爐全負(fù)荷脫硝勢(shì)在必行，我廠進(jìn)行了省煤器分隔煙道的寬負(fù)荷脫硝裝置，使得機(jī)組能夠低到300MW負(fù)荷仍然能滿足SCR入口煙溫達(dá)到308℃以上，確保了SCR噴氨系統(tǒng)正常工作，獲得了環(huán)保和經(jīng)濟(jì)的雙豐收。

關(guān)鍵詞：寬負(fù)荷脫硝，SCR，入口煙溫，省煤器，分隔煙道

省煤器的結(jié)構(gòu)特征：省煤器布置在鍋爐的后煙井低溫再熱器下面，有三組采用光管蛇形管，順序排列，與煙氣形成逆流布置，管子規(guī)格為50.8x7.89，材料為SA-210C，共3x167片，每片受熱面由三根并聯(lián)蛇形管套管組成，共計(jì)507根管子.橫向節(jié)距為112mm.省煤器有吊桿和管夾支吊分別承載于三個(gè)省煤器中間集箱下，分三列懸吊，每列再通過省煤器中間集箱上的55根懸吊管懸吊承載，懸吊管規(guī)格為63.5x13.22mm，共165根，材料為SA-210C（金屬溫限為454℃）。

方案的探討：①結(jié)構(gòu)變化：受熱管片從167片減少到81片；運(yùn)行氧量為5.8%。缺點(diǎn)是出口煙溫雖然能達(dá)到300.4℃，但是氧量不在正常運(yùn)行范圍內(nèi)，且煙溫調(diào)節(jié)范圍小。②結(jié)構(gòu)變化：受熱管片從167片減少到47片；運(yùn)行氧量為4.5%，優(yōu)點(diǎn)是出口煙溫能達(dá)到305.4℃。

在上海電力股份公司的指導(dǎo)下，經(jīng)過一系列的考察與探討，我廠采取了第二種方案。與此同時(shí)借鑒外廠一些經(jīng)驗(yàn)，我廠與上海明華電力技術(shù)工程有限公司合作開發(fā)了省煤器分隔煙道的寬負(fù)荷脫硝裝置：在省煤器管圈的橫向節(jié)距空間中增設(shè)左、右各一塊隔板，使煙氣分成并列的3通道，在左、右兩煙氣通道的下方增設(shè)煙氣擋板，當(dāng)鍋爐在高負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，省煤器出口煙溫達(dá)到309℃以上，煙氣擋板全開不動(dòng)作。隨著鍋爐負(fù)荷降低，省煤器出口煙溫達(dá)不到309℃時(shí)，煙氣擋板動(dòng)作逐漸關(guān)小，使煙氣往中間段流動(dòng)，省煤器換熱面積減少，出口煙溫上升，當(dāng)達(dá)到309℃時(shí)，擋板動(dòng)作停止。

改造后可能遇到的問題：1、煙氣擋板調(diào)節(jié)后的中間段煙氣流速不能大于BMCR下的流速，以防中間管圈帶來附加磨損；2、兩側(cè)煙氣擋板段和中間段的省煤器出口水溫的偏差，以防因溫差而導(dǎo)致的聯(lián)箱膨脹彎曲而產(chǎn)生疲勞應(yīng)力以及省煤器懸吊管膨脹受力不均的問題。3、保證兩側(cè)擋板控制煙道有少量的煙氣流通，確保在低負(fù)荷下不產(chǎn)生堵灰現(xiàn)象；4、省煤器的水系統(tǒng)不作任何改動(dòng)，保持原有狀態(tài)；4、并列煙道的面積比采用實(shí)際運(yùn)行參數(shù)，通過熱力計(jì)算從而來解決分割面積比；

進(jìn)行改造的技術(shù)難點(diǎn)：1、總煙道分成3路并列流通煙道，煙氣分流面積比分割；2、并列煙道的墻生成；3、省煤器出口聯(lián)箱的兩端與中間溫差；4、煙氣擋板的設(shè)計(jì)與安裝。

此次改造的創(chuàng)新點(diǎn)：1、目前國內(nèi)還未有類似的全負(fù)荷脫硝方法提出，屬于首創(chuàng)；2、研制一套并列多煙道省煤器，可無級(jí)調(diào)控?zé)煔饬康倪m應(yīng)全負(fù)荷脫硝裝置；3、能滿足鍋爐50%負(fù)荷下（甚至40%）下SCR催化反應(yīng)溫度要求；4、設(shè)備簡(jiǎn)單、容易操作、能非常方便地復(fù)制到已投產(chǎn)的鍋爐上改造，利于技術(shù)方面的推廣。

改造后我廠進(jìn)行了技術(shù)上的驗(yàn)證，做了相關(guān)的試驗(yàn)：①寬負(fù)荷擋板的煙氣溫度提升能力為18～19℃，在304MW負(fù)荷，SCR入口煙溫從304℃上升到322.3/321.1℃；溫度偏差：

1、蛇形管壁溫偏差最大為54.8℃，其增幅最大為47.8℃；

2、懸吊管進(jìn)口壁溫偏差最大為57.0℃，其增幅最大為30.8℃；

3、懸吊管出口壁溫偏差最大為40.1℃，其增幅最大為26.4℃。懸吊管出口壁溫不受煙氣流的影響，更具有代表性。因此，認(rèn)為溫度偏差應(yīng)在40.1℃范圍內(nèi)。②擋板開與關(guān)對(duì)排煙溫度的影響≯2℃；③擋板開與關(guān)對(duì)省煤器出水溫度沒有影響。

當(dāng)寬負(fù)荷擋板投入使用后，煙氣集中在煙道中間部分，使得SCR入口煙道的外側(cè)基本沒有煙氣流動(dòng)，從而加劇了沿寬度方向上的煙溫偏差。建議今后可在噴氨槍的下部做些優(yōu)化改造，即在SCR兩個(gè)煙道的外側(cè)加裝二位置煙氣擋板，當(dāng)寬負(fù)荷煙氣擋板關(guān)下來時(shí)，將煙氣導(dǎo)流到煙道的中間至內(nèi)側(cè)這一斷面上流動(dòng)，同時(shí)使得擋板上部的噴氨槍停止噴氨。

這樣做的目的能夠達(dá)到節(jié)約噴氨量、減少氨的逃逸率和延長(zhǎng)催化劑使用壽命等好處?？偠灾?，在冬季（大氣溫度1.8℃），機(jī)組負(fù)荷300MW工況（AGC控制范圍內(nèi)），省煤器每天吹灰的狀態(tài)下，能夠確保脫硝裝置投用。隨著氣溫回升，春、秋、夏季節(jié)時(shí)，將更能保證脫硝裝置投用。

此次改造的技術(shù)優(yōu)勢(shì)：根據(jù)鍋爐省煤器的實(shí)際結(jié)構(gòu)情況增設(shè)煙氣擋板之橫梁，改造簡(jiǎn)單；利用省煤器管束結(jié)構(gòu)特點(diǎn)增設(shè)隔墻，貼著省煤器管圈增設(shè)隔墻具有簡(jiǎn)單易實(shí)施的特點(diǎn)；全負(fù)荷脫硝改造工程投資費(fèi)用估算表費(fèi)用562萬；田集電廠一臺(tái)600MW機(jī)組年發(fā)電量30億kWh，360MW以下的負(fù)荷發(fā)電量占30%；脫硝環(huán)保電價(jià)收益0.012元/kWh；工程的投資回收期僅為0.53年，可以說本工程收益高、投資回收周期短，是一個(gè)非常成功的改造項(xiàng)目。

項(xiàng)目完成后，能解決長(zhǎng)期困擾我廠鍋爐在低負(fù)荷下因煙溫不能滿足催化劑的要求而SCR噴氨系統(tǒng)自動(dòng)切除的問題，造成NOx排放超標(biāo)的難題，不僅田集電廠可以實(shí)行全負(fù)荷脫硝，也能給上海電力股份有限公司做出示范性工程，乃至推廣到全國，意義非常重大：可為我廠全程獲取脫硝電價(jià)補(bǔ)貼；消除低負(fù)荷下的氮氧化物排放超標(biāo)罰款以及限產(chǎn)和停產(chǎn)帶來的巨大損失；本項(xiàng)目便于推廣應(yīng)用，可為集團(tuán)公司燃煤機(jī)組全負(fù)荷脫硝提供有力的解決方案。

參考文獻(xiàn)

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[2]《淮滬煤電田集發(fā)電廠集控運(yùn)行過程第三版》2009

[3]《田集發(fā)電廠600MW超臨界機(jī)組鍋爐運(yùn)行專業(yè)培訓(xùn)資料》2009.10

作者簡(jiǎn)介：

王運(yùn)紅（1982-），男，本科，工程師、技師，淮滬煤電公司田集發(fā)電廠運(yùn)行部值長(zhǎng)，主要從事發(fā)電廠集控運(yùn)行工作。