鄒縣300MW級機組低負荷下脫硝系統運行技術研究與應用

摘 要：華電國際鄒縣發電廠300MW級機組低負荷（50%-75%）運行時，省煤器出口煙溫低于315℃，不能滿足脫硝系統最低連續噴氨煙溫要求。經過充分調研及結合脫硝改造方案實際，我廠開展低負荷下脫硝系統運行技術研究，并提出改造方案，加裝省煤器旁路煙道，在機組低負荷運行時，將脫硝系統入口煙溫提升至315℃以上，實現機組低負荷脫硝連續投入噴氨運行，達標排放，實現綠色發電。

關鍵詞：脫硝入口煙溫；低負荷；省煤器；煙氣旁路

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2015.24.029

1 概述

鄒縣發電廠335MW機組脫硝系統由青島華拓科技股份有限公司設計制造，安裝在省煤器至空氣預熱器之間的煙道內。采用高灰型選擇性催化還原煙氣脫硝（SCR）工藝，采用液氨為還原劑。采用板式催化劑，催化劑按“2+1”模式布置，備用層在最下層，煙氣垂直向下通過催化塊層。設2臺SCR反應器，不設反應器旁路和省煤器旁路。在SCR裝置的進口煙道設置灰斗及相應的輸灰系統，灰輸送至本機組的除灰系統。初裝2層催化劑時，在鍋爐正常負荷范圍內，設計條件下SCR入口NOx濃度為450mg/Nm3，在催化劑質量保證期期滿之前，脫硝效率不低于80%，且NOx排放濃度不超過100mg/Nm3。

2 問題的提出

為響應國家環保節能減排強制要求，鄒縣4臺300MW級機組已完成煙氣脫硝改造并投入運行，但在機組低負荷（50%-75%）運行時，省煤器出口煙溫低于315℃（在50%ECR負荷下，省煤器出口煙溫僅285℃），不能滿足脫硝系統最低連續噴氨煙溫要求。脫硝入口煙溫低于設計值，為保護脫硝催化劑等設備，脫硝裝置不能噴氨，NOx排放濃度不能滿足標準要求。

3 運行優化提高煙溫的措施

在#3機組脫硝系統調試過程中，從運行調整方面采取提高#3爐脫硝系統入口煙溫方法，有以下幾點：（1）改變制粉系統運行方式。把制粉系統運行方式由“甲、乙、丙”改為“甲、乙、丁”或“甲、丙、丁”或“乙、丙、丁”方式，理論上可提高火焰中心，提高脫硝入口煙溫，最極端的制粉系統運行方式是“乙、丙、丁”方式。通過試驗對比改變制粉系統運行方式對省煤器出口煙溫基本沒有什么影響，但所有制粉系統的非常規運行方式對機組安全運行都有很大影響；（2）提高燃燒器擺動角度。從2011年#3機組節能優化大修后，#3爐再熱汽溫偏低，機組正常運行中，為提高再熱汽溫，燃燒器擺動角度一般都大于70%。所以通過提高燃燒器擺動角度的方法來提高脫硝入口煙溫已無空間；（3）改變蒸汽吹灰器的吹灰方式。1）單日吹單對吹灰器，雙日吹雙對吹灰器。由于#3爐吹灰器控制為PLC控制，進行跳步吹灰的方式容易造成吹灰程序紊亂，會使所有吹灰器同時進吹，影響機組安全；2）兩天一次吹灰。不吹灰時脫硝入口煙溫能升高一點，但吹灰當天脫硝入口煙溫還會恢復正常；3）停止尾部受熱面吹灰。為了驗證停止尾部受熱面吹灰對煙溫的影響，2014年1月6日停止尾部受熱面蒸汽吹灰，2014年1月7日恢復全面蒸汽吹灰。從試驗結果來看，在機組負荷相近的情況，吹灰和不吹灰影響煙溫3.06℃，但是長時間不進行尾部受熱面吹灰，影響機組安全經濟運行，吹灰與不吹灰煙溫對比見表1。結論：通過運行調整措施提高脫硝入口溫度，調整范圍非常有限，且影響鍋爐運行的安全性、經濟性。

4 提高省煤器出口煙溫的解決思路及方案調研

（1）省煤器旁路煙道改造。在省煤器前增設旁路煙道，設置旁路煙氣擋板在低負荷下開啟，引部分高溫煙氣至脫硝SCR入口，提高低負荷下的脫硝裝置入口煙氣溫度，以維持脫硝裝置連續噴氨運行。對于單煙道鍋爐需要在省煤器后增加煙氣調節擋板，以調整旁路煙氣量。優點：調節靈活，煙氣溫度調節范圍大；對鍋爐運行無大的影響；與省煤器分級改造方案相比，改造投資相對較小，工期較短。不足：煙道旁路投用時，鍋爐效率會有所降低；（2）省煤器分級改造。省煤器高溫段布置于原位置，低溫段布置于脫硝裝置出口側，解決低負荷煙溫過低脫硝裝置無法運行的問題。優點：對鍋爐運行無影響；不降低鍋爐效率。不足：改造投資比較大；受改造位置、鋼架強度、設備基礎條件限制；（3）省煤器水旁路改造。在省煤器入口和出口之間增加旁路管道和閥門，通過調整旁路水流量，提高省煤器出口煙溫。優點：水管路尺寸小、便于布置；旁路水量采用調節閥控制，方便可靠；投資相對較低。不足：旁路水量大，對煙氣溫度的調節范圍小（一般小于10℃）；省煤器內流通的水量減少，省煤器出口管存在汽化風險；會降低鍋爐效率；（4）低溫脫硝技術。目前尚處于催化劑研究階段，技術不成熟；（5）彈性回熱技術。需在末級高加后增加一個抽汽可調式的給水加熱器，并在高壓缸選擇一個合適的抽汽點，此項技術改造范圍和費用較高。

5 省煤器煙氣旁路改造

（1）方案確定。經充分對比分析，在目前技術和設備條件下，較為成熟和適用的改造方案有省煤器煙氣旁路改造、省煤器分級改造兩種方案。鑒于300MW機組脫硝改造已完成，未預留省煤器分級布置空間等現狀，應選擇“加裝省煤器旁路煙道”方案來提高機組低負荷段省煤器出口煙溫，滿足機組低負荷時脫硝正常投入噴氨運行；（2）省煤器煙氣旁路改造。2014年1月26日，鄒縣發電廠委托東方鍋爐廠進行省煤器旁路煙道設計改造。具體改造方案為：通過對300MW級機組省煤器入口部位（環形集箱上部）包墻管拉稀，獲得左右兩個對稱的旁路煙道接口，旁路煙道從接口處引出，垂直向下直接引入SCR入口煙道，連接煙道采用扁平外形，煙道內空截面5050mm×1050mm。在旁路煙道水平段設置非金屬膨脹節，垂直段設置金屬膨脹節，并在旁路煙道兩膨脹節中間布置關斷型調節擋板各一套（雙側煙道共兩套），在主煙道布置調節擋板各一套（雙側煙道共兩套）。2014年3月份完成#3爐的改造，利用機組檢修機會，在4月份至9月份完成了#1、#2、#4爐省煤器煙氣旁路的安裝和調試工作。

6 結束語

省煤器煙氣旁路改造后機組低負荷運行時，通過優化省煤器出口擋板及旁路煙道調節擋板配合方式，調整省煤器入口部分高溫煙氣直接和省煤器出口煙氣混合，提高脫硝系統入口煙溫，達到機組50%-100%負荷段脫硝系統連續投入噴氨運行的目的。

參考文獻：

[1] 鄒縣發電廠《335MW機組脫硝運行規程》[S].

作者簡介：高培利（1973-），男，本科，工程師，主要從事：電站鍋爐運行、技術管理工作。endprint