案例：超临界燃煤机组超低排放及脱硝宽负荷改造技术

北极星环保网讯:摘要：文章简介了脱硫、脱硝及脱硝宽负荷改造几种技术，结合某电厂660MW超低排放所采用的技术及可行性，利用现场监测数据说明了改造技术的应用效果。2015年12月，三部委联合下发《全面实施燃煤电厂超低排放和节能改造工作方案》，要求加快现役燃煤发电机组超低排放改造步伐，将东部地区原计划 2020  年前完成的超低排放改造任务提前至2017 年前总体完成;将对东部地区的要求逐步扩展至全国有条件地区，其中，中部地区力争在 2018  年前基本完成。马鞍山当涂发电有限公司位于安徽省马鞍山市当涂县，属于中部地区，应于2018年前完成超低排放改造。马鞍山当涂发电有限公司1号机组(660MW)配置的环保设施能满足目前执行的《火电厂大气污染物排放标准(GB13223-2011)》的限值要求，但不能满足超低排放要求。

马鞍山当涂发电有限公司1号锅炉投运后，对锅炉尾部烟道加装了SCR系统，其设计最低运行温度为310℃，脱硝系统退出的温度为295℃。实际运行过程中，由于燃烧状态不同，机组负荷在低于300MW负荷时不能满足SCR投运的喷氨装置最低温度要求，经常发生由于烟气温度达不到要求而导致的脱硝系统喷氨装置退出事件，导致低负荷工况下NOx排放不达标。因此，对脱硝、脱硫和除尘系统进行了技术改造。

1 脱硝改造技术方案的选择

马鞍山当涂发电有限公司为1号机组目前采用炉内低氮燃烧技术和炉后SCR脱硝技术(尿素)。现有脱硝效率75%，配有2层催化剂，并预留增加1层催化剂的空间。

SCR技术是在尿素热解制氨后，将还原剂喷入烟气中，利用催化剂将烟气中的NOx转化为N2和H2O。SCR催化剂也会将烟气中的SO2氧化成SO3，当反应温度较低时，SO3与逃逸的氨发生副反应，不但消耗了NH3，催化剂表面还会被副反应生成的铵盐附着、堵塞，降低催化剂活性。在SCR系统控制保护程序中需对反应温度进行限制，当烟气温度低于限定值时，自动切断喷氨系统。对于不同的催化剂，该温度值不同，一般催化剂的最低喷氨温度300℃，马鞍山当涂发电有限公司的控制温度为295℃，低于此温度值系统不允许喷氨。

1.1 降低NOx排放浓度方案

1.1.1 改造燃烧器

低氮燃烧器是通过改造燃烧器，调整二次风和燃尽风的配比，增加燃尽风的比例，大幅度减少燃尽风区域产生的NOx，从而有效降低NOx的排放。

1.1.2 增加备用层催化剂

增加备用层催化剂，再通过增加喷氨量提高脱硝效率从而达到降低NOx的排放，目前在各大燃煤电厂应用较多。

1.1.3 降低NOx排放浓度方案的确定

目前1号机组低氮运行效果良好，脱硝入口NOx浓度在220mg/Nm3左右，不具备再次改造的空间;1号机脱硝设施于2012年11月份投运，目前已投运3年多，在机组检修过程中也发现部分脱硝催化剂组磨损较为严重。1号机降低NOx排放浓度方案是在原有2层催化剂的基础上，加装1层催化剂，脱硝效率大于85%，NOx排放浓度低于40mg/Nm3。

1.2 脱硝宽负荷改造方案的选择

SCR进口烟温调节技术上可以通过采用四种方案，设置省煤器水侧旁路系统、布置分级省煤器、烟气旁路、及增加省煤器烟道分隔挡板，对脱硝入口烟气温度进行调节，并解决机组低负荷运行时脱硝反应器入口烟气温度低于最低喷氨温度情况下，提高脱硝反应器入口烟气温度的问题。

1.2.1 省煤器水旁路方案

省煤器水旁路方案是指低负荷时将一部分省煤器中的介质水旁路至省煤器出口集箱或是水冷系统下降管进行混合，通过减少介质侧吸热来提高烟气温度。

1.2.2 分级省煤器方案

本方案原理为将部分省煤器受热面移至脱硝装置后的烟道中，脱硝装置前布置了比一般设计相对较少的省煤器面积，从高负荷到低负荷，进入脱硝装置的温度都有一定幅度的提高，通过合理的选择面积，可以使宽负荷的温度都在脱硝装置要求的烟窗范围内。本方案兼顾了提温效果和安全可靠性，并且不需额外控制调节，也不影响锅炉效率。故低负荷条件下经济性较好，不过投资相对较大，且现场空间占用大。

1.2.3 省煤器高温烟气旁路方案

烟气旁路的方案，即将一部分烟气在低负荷下越过部分受热面，直接引入脱硝系统。在后烟井省煤器位置开口，旁路烟道入口处设置关闭挡板，在省煤器出口烟道处设置调节挡板，用于控制主烟道的阻力，调节旁路烟气量。

由于挡板工作在500℃以上的高温高尘烟气中，对其可靠性、耐磨性、密封性均有较高要求，需防止因旁路烟道积灰而导致挡板卡死。因此必须选择可靠品牌的关闭挡板及调节挡板并配密封风机，利用密封风在挡板关闭时进行吹扫以防止积灰。

1.2.4 省煤器烟道分隔挡板

在省煤器管圈的横向节距空间中增设左、右各一块隔板，使烟气分成并列的三通道;在左、右两烟气通道的下方增设烟气挡板;当锅炉在高负荷运行时，省煤器出口烟温满足SCR要求时，烟气挡板全开不动作;在负荷低时，省煤器出口烟温达不到要求时，烟气挡板动作逐渐关小，使烟气往中间段流动，省煤器换热面积减少，出口烟温上升，当达到SCR要求时，挡板动作停止。

1.2.5 脱硝宽负荷改造方案的确定

1号机宽负荷改造受到改造场地，投资和施工周期等限制，综合比较4种方案采用省煤器烟道分隔挡板改造方案，在省煤器管圈的横向节距空间中增设左、右各一块隔板，使烟气分成并列的三通道;在左、右两烟气通道的下方增设烟气挡板;当锅炉在高负荷运行时，省煤器出口烟温满足SCR要求时，烟气挡板全开;在负荷低时，省煤器出口烟温达不到要求时，烟气挡板动作逐渐关小，使烟气往中间段流动，省煤器换热面积减少，出口烟温上升，确保锅炉负荷≮40%时，省煤器出口烟温不低于295℃。

2 脱硫改造技术方案的选择

马鞍当涂发电有限公司采用石灰石-石膏湿法、一炉一塔脱硫装置，脱硫装置的脱硫效率不低于95.2%。塔内设3层喷淋层，2级平板式除雾器。脱硫装置原来每座吸收塔设置一台增压风机，现增压风机已拆除，引风机进行了改造，旁路已拆除。目前满负荷时，脱硫效率在91%-92%，排放浓度低于200  mg/Nm3，达不到超低排放要求。目前高效脱硫工艺根据吸收塔设计结构的不同，可分为单塔双循环、双塔双循环、单塔单循环强化传质、单塔单循环提高液气比。脱硫塔入口烟气SO2浓度按2800mg/Nm3设计，系统脱硫效率不小于98.75%，烟囱入口SO2浓度按不大于35mg/Nm3，可达超低排放要求。

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