燃煤电厂630MW机组脱硝宽负荷改造应用

北极星环保网讯:摘要：淮沪煤电有限责任公司田集发电厂1号机组发电容量为630MW，锅炉是上海锅炉厂有限公司制造的超临界参数变压运行螺旋管圈直流锅炉，一次中间再热、采用四角切圆燃烧方式，平衡通风、固态排渣、全悬吊结构Π型锅炉，型号为SG1913/25.4-M967。1号炉于2014年4月完成烟气SCR脱硝改造工程，投入生产运行。

采用选择性催化还原反应法，还原剂为氨。我厂一期机组锅炉烟气脱硝系统于2013年9月和2014年4月分别投入运行。受催化剂反应温度309℃～400℃范围的限制，即我厂一期两台机组负荷低于350-400MW时，SCR区烟温就会低于309℃（环境温度变化影响），脱硝喷氨系统必须退出喷氨。机组负荷降到300MW时，SCR入口烟温只有288℃了，使得SCR脱硝系统处于非常困窘的状态。

根据当前国家环保部的要求，锅炉在任何情况下运行，氮氧化物排放量都必须满足国家环保GB13223-2011标准要求，若不进行相应的改造，我厂不仅不能在脱硝电价补贴中受益，还要被环保部因排放超标而罚款，严重的还要受到限产和停产的处罚。随着国家和安徽省对NOx含量排放值严格控制，电厂面临了社会责任和经济性提高的双重压力。

因此，研究实现锅炉全负荷脱硝势在必行，我厂进行了省煤器分隔烟道的宽负荷脱硝装置，使得机组能够低到300MW负荷仍然能满足SCR入口烟温达到308℃以上，确保了SCR喷氨系统正常工作，获得了环保和经济的双丰收。

关键词：宽负荷脱硝，SCR，入口烟温，省煤器，分隔烟道

省煤器的结构特征：省煤器布置在锅炉的后烟井低温再热器下面，有三组采用光管蛇形管，顺序排列，与烟气形成逆流布置，管子规格为50.8x7.89，材料为SA-210C，共3x167片，每片受热面由三根并联蛇形管套管组成，共计507根管子.横向节距为112mm.省煤器有吊杆和管夹支吊分别承载于三个省煤器中间集箱下，分三列悬吊，每列再通过省煤器中间集箱上的55根悬吊管悬吊承载，悬吊管规格为63.5x13.22mm，共165根，材料为SA-210C（金属温限为454℃）。

方案的探讨：①结构变化：受热管片从167片减少到81片；运行氧量为5.8%。缺点是出口烟温虽然能达到300.4℃，但是氧量不在正常运行范围内，且烟温调节范围小。②结构变化：受热管片从167片减少到47片；运行氧量为4.5%，优点是出口烟温能达到305.4℃。

在上海电力股份公司的指导下，经过一系列的考察与探讨，我厂采取了第二种方案。与此同时借鉴外厂一些经验，我厂与上海明华电力技术工程有限公司合作开发了省煤器分隔烟道的宽负荷脱硝装置：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3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，省煤器出口烟温达到309℃以上，烟气挡板全开不动作。随着锅炉负荷降低，省煤器出口烟温达不到309℃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309℃时，挡板动作停止。

改造后可能遇到的问题：1、烟气挡板调节后的中间段烟气流速不能大于BMCR下的流速，以防中间管圈带来附加磨损；2、两侧烟气挡板段和中间段的省煤器出口水温的偏差，以防因温差而导致的联箱膨胀弯曲而产生疲劳应力以及省煤器悬吊管膨胀受力不均的问题。3、保证两侧挡板控制烟道有少量的烟气流通，确保在低负荷下不产生堵灰现象；4、省煤器的水系统不作任何改动，保持原有状态；4、并列烟道的面积比采用实际运行参数，通过热力计算从而来解决分割面积比；

进行改造的技术难点：1、总烟道分成3路并列流通烟道，烟气分流面积比分割；2、并列烟道的墙生成；3、省煤器出口联箱的两端与中间温差；4、烟气挡板的设计与安装。

此次改造的创新点：1、目前国内还未有类似的全负荷脱硝方法提出，属于首创；2、研制一套并列多烟道省煤器，可无级调控烟气量的适应全负荷脱硝装置；3、能满足锅炉50%负荷下（甚至40%）下SCR催化反应温度要求；4、设备简单、容易操作、能非常方便地复制到已投产的锅炉上改造，利于技术方面的推广。

改造后我厂进行了技术上的验证，做了相关的试验：①宽负荷挡板的烟气温度提升能力为18～19℃，在304MW负荷，SCR入口烟温从304℃上升到322.3/321.1℃；温度偏差：

1、蛇形管壁温偏差最大为54.8℃，其增幅最大为47.8℃；

2、悬吊管进口壁温偏差最大为57.0℃，其增幅最大为30.8℃；

3、悬吊管出口壁温偏差最大为40.1℃，其增幅最大为26.4℃。悬吊管出口壁温不受烟气流的影响，更具有代表性。因此，认为温度偏差应在40.1℃范围内。②挡板开与关对排烟温度的影响≯2℃；③挡板开与关对省煤器出水温度没有影响。

当宽负荷挡板投入使用后，烟气集中在烟道中间部分，使得SCR入口烟道的外侧基本没有烟气流动，从而加剧了沿宽度方向上的烟温偏差。建议今后可在喷氨枪的下部做些优化改造，即在SCR两个烟道的外侧加装二位置烟气挡板，当宽负荷烟气挡板关下来时，将烟气导流到烟道的中间至内侧这一断面上流动，同时使得挡板上部的喷氨枪停止喷氨。

这样做的目的能够达到节约喷氨量、减少氨的逃逸率和延长催化剂使用寿命等好处。总而言之，在冬季（大气温度1.8℃），机组负荷300MW工况（AGC控制范围内），省煤器每天吹灰的状态下，能够确保脱硝装置投用。随着气温回升，春、秋、夏季节时，将更能保证脱硝装置投用。

此次改造的技术优势：根据锅炉省煤器的实际结构情况增设烟气挡板之横梁，改造简单；利用省煤器管束结构特点增设隔墙，贴着省煤器管圈增设隔墙具有简单易实施的特点；全负荷脱硝改造工程投资费用估算表费用562万；田集电厂一台600MW机组年发电量30亿kWh，360MW以下的负荷发电量占30%；脱硝环保电价收益0.012元/kWh；工程的投资回收期仅为0.53年，可以说本工程收益高、投资回收周期短，是一个非常成功的改造项目。

项目完成后，能解决长期困扰我厂锅炉在低负荷下因烟温不能满足催化剂的要求而SCR喷氨系统自动切除的问题，造成NOx排放超标的难题，不仅田集电厂可以实行全负荷脱硝，也能给上海电力股份有限公司做出示范性工程，乃至推广到全国，意义非常重大：可为我厂全程获取脱硝电价补贴；消除低负荷下的氮氧化物排放超标罚款以及限产和停产带来的巨大损失；本项目便于推广应用，可为集团公司燃煤机组全负荷脱硝提供有力的解决方案。

参考文献

[1]《600MW级火力发电机组集控运行典型规程范本》中国电力出版社2009.6

[2]《淮沪煤电田集发电厂集控运行过程第三版》2009

[3]《田集发电厂600MW超临界机组锅炉运行专业培训资料》2009.10

作者简介：

王运红（1982-），男，本科，工程师、技师，淮沪煤电公司田集发电厂运行部值长，主要从事发电厂集控运行工作。

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