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如何提高燃煤机组低负荷及启停阶段脱硝投运率的方法介绍

北极星大气网  来源:火电厂技术联盟    2016/11/7 10:16:26  我要投稿  
所属频道: 大气治理  关键词:SCR 脱硝 脱硝投运率

北极星大气网讯:国家和地方政府部门对燃煤机组氮氧化物排放的要求愈来愈高,火电厂在任何运行负荷时,都必须达标排放。各地方环保部门也以各种方式要求提高脱硝的投运率。氮氧化物的超标将引起排污费的增加、环保电价的没收,直接影响电厂的收入。因此进行研究和试验,探索机组低负荷及启动阶段提高脱硝投运率和NOx达标排放率势在必行。

通过优化运行方式调整及安全前提下降低喷氨温度,达到提高脱硝投运率的目的,最终实现300MW及以上机组在并网前投入喷氨,300MW以下机组并网后3小时内投入喷氨。

优化调整最低连续喷氨温度

当前大规模工业化应用的脱硝催化剂活性最佳反应温度段位于320-420℃,当SCR入口烟气温度低于该温度范围,烟气中的三氧化硫、水蒸汽与氨气发生反应,在催化剂位置形成的硫酸氢铵吸附飞灰会堵塞催化剂通道和微孔,降低催化剂的活性和脱硝效率,同时会对下游设备比如空预器、除尘器、风机等产生堵塞、积盐等现象。经多家单位试验及科研研究,根据烟气中的三氧化硫、水蒸气、喷氨流量含量进行动态调整最低连续喷氨温度是可行的,具体要求如下:

1、动态调整最低喷氨温度。通过脱硝SCR入口SO3含量(若没有测量SO3,可用SO2代替)、脱硝效率等变量进行动态设定最低连续喷氨温度,同时根据催化剂厂家提供的技术资料和最低允许喷氨曲线,逐步降低最低喷氨温度,并对试验情况及下游设备做好全面分析,确保安全稳定运行。

2、做好喷氨均匀性试验。通过SCR入口流场模拟和喷氨均匀性测试,调整涡流混合器或格栅式喷氨的均匀性。同时对温度测点的布置、NOx测点布置的采样代表性进行优化,对氨逃逸率监测仪表进行选型优化,提高主要数据监测的准确性。定期对SCR进行性能检测和停机期间催化剂取样活性检测,有利于SCR入口最低喷氨温度的合理控制和验证。

3、做好燃烧调整及燃用低硫煤。通过锅炉燃烧优化调整来提高低氮燃烧器降氮效果,减少NOX的产生量,从而减少喷氨量;在机组低负荷及启停阶段尽量考虑燃用低硫含量的煤等,减少SO3的产成量,从而减少与NH3的反应量,降低最低喷氨温度限制,减少催化剂及空预器的堵塞几率。

4、停机过程慎重降低喷氨温度。催化剂的微孔极易引起毛细冷凝现象,机组启动后烟温逐步进入催化剂合适的反应温度,部分冷凝的氨与氨盐会逐步随温度提高而反应消失,但机组停机后催化剂温度降低使积存在微孔的冷凝物固化最终导致催化剂活性逐步降低,因此要求机组停运过程中慎重降低最低连续喷氨温度。

提高SCR入口烟气温度

根据机组运行中的相关数据进行分析,运行中影响脱硝系统投运条件中的烟温的主要因素为机组负荷、锅炉总风量、低再进口汽温、省煤器给水温度、尾部烟道调温挡板的开度、主再热汽温等,各单位可以根据自身机组特性,对以上影响烟温的各个因素进行分析研究,提出运行优化措施,以下为部分措施建议,不限于此:

1、提高给水温度。提高锅炉给水温度,可以减少省煤器换热温差,从而减少省煤器的对流换热量,使省煤器的出口烟温提高,通过提高除氧器水温、尽早投运高加、优化加热器端差等多手段并举,提高锅炉省煤器进口给水温度,从而提高省煤器出口烟温。

2、优化燃烧调整。机组在低负荷段运行时,优化组合运行磨组,适当安排上层磨组运行,同时增加上层磨组的出力,抬高火焰中心的位置,从而达到SCR入口烟气温度的目的。采用配风调整的方式,适当增加一次风量,二次配风可采取适当开大燃尽风,其他采用倒宝塔配风,减少NOx生成量,同时提高火焰中心,提高尾部烟气温度;在进行二次风配风调整时,必须注意保证备用燃烧器的冷却通风要求。

3、优化锅炉吹灰。在机组正常运行中通过适当减少尾部烟道的吹灰频度,炉膛短吹、尾部烟道的长吹应根据锅炉的汽壁温情况及炉膛观火的实际情况进行合理的选择,控制合理的省煤器出口烟温。

4、优化尾部烟道调温挡板运行方式。对于有尾部烟道调温挡板的锅炉,可通过开大再热器侧的烟气挡板开度,提高再热器侧高温烟气份额、减少省煤器侧低温烟气份额的方法,提高SCR入口烟气温度。

5、优化机组启动方式。在机组启动阶段,通过提高高旁阀后温度从而提高低再进口汽温;通过开大再热器侧烟气旁路挡板(若有),提高再热器侧烟气通流量;提高给水温度等手段提高省煤器出口烟气温度,使SCR区域尽快达到喷氨允许温度。

6、优化机组停运方式。在机组停运阶段,负荷保持在较高工况进行滑参数,以满足脱硝投运条件;机组滑参数过程中,在主、再热蒸汽温度可控,且能达到滑参数停机的目标前提下,应尽力利用旁路保持锅炉在相对高负荷运行,推迟脱硝系统的撤出;滑停期间,合理控制各仓位烧空时间,减少机组在低负荷运行时间。

选用适当的方案进行技术改造

当前适用于提高脱硝投运率的技术改造主要有,设置省煤器烟气旁路、设置省煤器给水旁路、省煤器增加中间集箱进行分级、分级布置省煤器和提高锅炉给水温度等改造技术方案,下面对各种方式进行简要介绍,适当做优缺点分析,各单位可以根据自身机组特性及需要做适当选择,不做强制要求。

1、设置省煤器烟气旁路

从锅炉省煤器前或低温过热器(低温再热器)前引出高温烟气,通过旁路烟道、调节挡板与进入SCR反应器的烟气混合来调节SCR入口烟温,高负荷时关闭挡板门,低负荷时调节挡板门开度,以达到机组低负荷运行时脱硝设施投运的温度条件。

优缺点:该方案投资成本低,烟气温度调节方便,调节范围较宽泛。调节挡板长期处于高温区,其严密性、灵活性对能否达到调节目的非常重要。若调节挡板变形造成关闭不严,则将使高温烟气被大量无谓旁路,影响锅炉效率;若调节挡板发生卡涩,则其会失去调节的作用。此外,由于旁路的烟气量较大,烟气混合时的气流扰动还会造成混合后温度分布的不均匀,需要通过数值模拟寻找最佳高温烟气接入点和接入方式。

3、设置省煤器给水旁路

省煤器给水旁路的方法是从省煤器进口集箱以前直接将部分给水短路,给水旁路在低负荷时通过调节阀调节旁路给水流量,使省煤器进口水量减少来降低省煤器的吸热,从而提高省煤器的出口烟温。

优缺点:该方案改造设备少,投资费用也低。但由于水侧换热系数要比烟气侧的换热系数高出近2个数量级,给水流量变化虽然影响水侧换热系数,但对省煤器总的传热系数影响很小,省煤器的吸热量减少有限,该方案对烟气温度的调节范围有限。同时本方案同样会导致低负荷排烟温度的上升,影响锅炉效率。

4、省煤器增加中间集箱进行分级

原省煤器受热面面积不变,把省煤器分成高温段和低温段,在两级省煤器中间增加一个中间集箱和一套流量调节系统用于旁路进入低温段省煤器的水量。在低负荷时,通过逐步减小省煤器低温段流量,使低温段省煤器吸热量降低,从而提高省煤器的出口的烟温。

优缺点:该方案的中间集箱位置为整个改造的关键点,其决定了在低负荷时,进入下级省煤器的烟气温度范围,需使得该温度略低于省煤器内的饱和水温度,以保持下级省煤器安全性,即使极端情况时,下段省煤器内有汽化现象,考虑低负荷下该段省煤器烟气温度较低,受热面管材也是安全可靠的。本方案同样会在低负荷时导致排烟温度的上升,影响锅炉效率。

5、省煤器分级布置

将部分省煤器面积转移布置到SCR反应器之后的烟道中,从而使反应器进口烟温得到提高,这种布置基本上不改变水汽系统和烟风系统的流程,不影响锅炉的运行操作和效率。对于锅炉排烟温度偏高的锅炉,还可考虑适当地增加SCR反应器后的省煤器面积,以降低排烟温度,提高锅炉效率。

优缺点:该方案优点在于不影响锅炉整体效率的前提下提高了SCR入口烟气温度。缺点是改造工作量较大,投资费用也高。同时,本方案使机组在全负荷范围内提高了反应器进口烟温,必须考虑在高负荷时进口烟温是否存在过高的问题。此外,实施脱硝改造工程时应考虑SCR反应器下部有无安装省煤器空间及钢结构荷载不足的问题。

延伸阅读:

600MW机组SCR脱硝系统氨管道堵塞原因分析及解决

原标题:如何提高燃煤机组低负荷及启停阶段脱硝投运率的方法介绍

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