摘要：淮滬煤電有限責任公司田集發(fā)電廠1號機組發(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、固態(tài)排渣、全懸吊結(jié)構(gòu)Π型鍋爐，型號為SG1913/25.4-M967。1號爐于2014年4月完成煙氣SCR脫硝改造工程，投入生產(chǎn)運行。


采用選擇性催化還原反應(yīng)法，還原劑為氨。我廠一期機組鍋爐煙氣脫硝系統(tǒng)于2013年9月和2014年4月分別投入運行。受催化劑反應(yīng)溫度309℃～400℃范圍的限制，即我廠一期兩臺機組負荷低于350-400MW時，SCR區(qū)煙溫就會低于309℃（環(huán)境溫度變化影響），脫硝噴氨系統(tǒng)必須退出噴氨。機組負荷降到300MW時，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)當前國家環(huán)保部的要求，鍋爐在任何情況下運行，氮氧化物排放量都必須滿足國家環(huán)保GB13223-2011標準要求，若不進行相應(yīng)的改造，我廠不僅不能在脫硝電價補貼中受益，還要被環(huán)保部因排放超標而罰款，嚴重的還要受到限產(chǎn)和停產(chǎn)的處罰。隨著國家和安徽省對NOx含量排放值嚴格控制，電廠面臨了社會責任和經(jīng)濟性提高的雙重壓力。

因此，研究實現(xiàn)鍋爐全負荷脫硝勢在必行，我廠進行了省煤器分隔煙道的寬負荷脫硝裝置，使得機組能夠低到300MW負荷仍然能滿足SCR入口煙溫達到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)濟的雙豐收。

關(guān)鍵詞：寬負荷脫硝，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；運行氧量為5.8%。缺點是出口煙溫雖然能達到300.4℃，但是氧量不在正常運行范圍內(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；運行氧量為4.5%，優(yōu)點是出口煙溫能達到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。與此同時借鑒外廠一些經(jīng)驗，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，當鍋爐在高負荷運行時，省煤器出口煙溫達到309℃以上，煙氣擋板全開不動作。隨著鍋爐負荷降低，省煤器出口煙溫達不到309℃時，煙氣擋板動作逐漸關(guān)小，使煙氣往中間段流動，省煤器換熱面積減少，出口煙溫上升，當達到309℃時，擋板動作停止。

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，保持原有狀態(tài)；4、并列煙道的面積比采用實際運行參數(shù)，通過熱力計算從而來解決分割面積比；

進行改造的技術(shù)難點：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)計與安裝。

此次改造的創(chuàng)新點：1、目前國內(nèi)還未有類似的全負荷脫硝方法提出，屬于首創(chuàng)；2、研制一套并列多煙道省煤器，可無級調(diào)控煙氣量的適應(yīng)全負荷脫硝裝置；3、能滿足鍋爐50%負荷下（甚至40%）下SCR催化反應(yīng)溫度要求；4、設(shè)備簡單、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。

改造后我廠進行了技術(shù)上的驗證，做了相關(guān)的試驗：①寬負荷擋板的煙氣溫度提升能力為18～19℃，在304MW負荷，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，認為溫度偏差應(yīng)在40.1℃范圍內(nèi)。②擋板開與關(guān)對排煙溫度的影響≯2℃；③擋板開與關(guān)對省煤器出水溫度沒有影響。

當寬負荷擋板投入使用后，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，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兩個煙道的外側(cè)加裝二位置煙氣擋板，當寬負荷煙氣擋板關(guān)下來時，將煙氣導(dǎo)流到煙道的中間至內(nèi)側(cè)這一斷面上流動，同時使得擋板上部的噴氨槍停止噴氨。

這樣做的目的能夠達到節(jié)約噴氨量、減少氨的逃逸率和延長催化劑使用壽命等好處?？偠灾?，在冬季（大氣溫度1.8℃），機組負荷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，將更能保證脫硝裝置投用。

此次改造的技術(shù)優(yōu)勢：根據(jù)鍋爐省煤器的實際結(jié)構(gòu)情況增設(shè)煙氣擋板之橫梁，改造簡單；利用省煤器管束結(jié)構(gòu)特點增設(shè)隔墻，貼著省煤器管圈增設(shè)隔墻具有簡單易實施的特點；全負荷脫硝改造工程投資費用估算表費用562萬；田集電廠一臺600MW機組年發(fā)電量30億kWh，360MW以下的負荷發(fā)電量占30%；脫硝環(huán)保電價收益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，是一個非常成功的改造項目。

項目完成后，能解決長期困擾我廠鍋爐在低負荷下因煙溫不能滿足催化劑的要求而SCR噴氨系統(tǒng)自動切除的問題，造成NOx排放超標的難題，不僅田集電廠可以實行全負荷脫硝，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補貼；消除低負荷下的氮氧化物排放超標罰款以及限產(chǎn)和停產(chǎn)帶來的巨大損失；本項目便于推廣應(yīng)用，可為集團公司燃煤機組全負荷脫硝提供有力的解決方案。

參考文獻

[1]《600MW級火力發(fā)電機組集控運行典型規(guī)程范本》中國電力出版社2009.6

[2]《淮滬煤電田集發(fā)電廠集控運行過程第三版》2009

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

作者簡介：

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