1000MW燃煤機(jī)組煙氣超低排放脫硝及鍋爐輔機(jī)改造

1、1000MW燃煤機(jī)組煙氣超低排放脫硝及鍋爐輔機(jī)改造介紹大唐國際*發(fā)電公司1OOOMW超超臨界機(jī)組3#機(jī)脫 硝改造以及鍋爐輔機(jī)超低排放改造情況，對改造后的脫硝運(yùn) 行問題與運(yùn)行參數(shù)開展分析，提出防范措施，對增壓風(fēng)機(jī)運(yùn) 行出現(xiàn)的問題，提出整改措施。按照火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)(GB1322320*) 的規(guī)定，自20*年1月1日起，新建燃煤鍋爐大氣污染物排 放濃度排放值見表1,其中重點(diǎn)地區(qū)執(zhí)行大氣污染物特別排 放限值。除*、*、*、*以外，新建的燃煤鍋爐的排放限 值見表2O大唐國際*發(fā)電責(zé)任公司(以下簡稱“*發(fā)電公 司“)為到達(dá)相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)，降低排放濃度，于20*年6月對 1000MW超超臨界機(jī)組3#機(jī)組

2、開展了超低排放改造。表1火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)新建燃煤鍋爐大氣 污染物排放限值表2煤電節(jié)能減排升級與改造行動(dòng)計(jì)劃新建燃煤鍋 爐大氣污染物排放限值mg/Nm31主要設(shè)備及環(huán)保設(shè)施概述*發(fā)電公司1000MW超超臨界燃煤發(fā)電機(jī)組主要設(shè)備及 環(huán)保設(shè)施概況如下。鍋爐：*發(fā)電公司1000MW鍋爐型號為HG-3110/26. 15 -YM3O超超臨界變壓運(yùn)行一次上升直流爐、垂直管圈水冷 壁、一次再熱、單爐膛、燃燒器雙切圓布置、露天布置、平衡通風(fēng)、固態(tài)排渣、全鋼構(gòu)造、全懸吊構(gòu)造型鍋爐。脫硝裝置:*發(fā)電公司3#機(jī)組脫硝采用低氮燃燒+選擇 性催化復(fù)原法(SCR)工藝。催化劑高含塵布置，SCR反響器布 置在鍋爐省

3、煤器出口和空氣預(yù)熱器之間，不設(shè)旁路系統(tǒng)。催 化劑層數(shù)按“2+1”設(shè)置(第3層為預(yù)留空間)，催化劑采用 蜂窩型式。脫硝復(fù)原劑采用液氨。引風(fēng)機(jī)與增壓風(fēng)機(jī):*發(fā)電公司3#機(jī)組原設(shè)置2臺鍋爐 引風(fēng)機(jī)和2臺脫硫增壓風(fēng)機(jī)。引風(fēng)機(jī)為*電力機(jī)械廠生產(chǎn) 的靜葉可調(diào)軸流風(fēng)機(jī)，電機(jī)額定功率7700kW；增壓風(fēng)機(jī)為* 鼓風(fēng)機(jī)廠生產(chǎn)的動(dòng)葉可調(diào)軸流風(fēng)機(jī)，電機(jī)額定功率2350kW。2改造前脫硝系統(tǒng)運(yùn)行狀況.1脫硝系統(tǒng)運(yùn)行狀況改造前SCR入口 NOx濃度約為300mg/Nm3,效率維持在 80%左右;SCR出口 NOx濃度約為60mg/Nm3,滿足火電廠大 氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)(GB1322320*)要求，但是不滿足超 低排放要

4、求，即NOx排放濃度W50mg/Nm3的要求。脫硝運(yùn)行 狀況見圖10圖1改造前1000MW機(jī)組SCR出入口 NOx濃度曲線圖圖1催化劑外觀情況. 2催化劑活性3#機(jī)組所使用的*遠(yuǎn)達(dá)催化劑活性和脫硝效率、比外表 積、磨損情況均保持得較好，活性檢測結(jié)果如下。外觀檢測結(jié)果：目測取樣條外觀，B側(cè)上層取樣條有5個(gè) 孔道存有積灰，A側(cè)下層取樣條有4個(gè)孔道存有積灰，如圖 2所示。機(jī)組首次通煙時(shí)間為20*年7月，到20*年4月通 煙時(shí)間約21000h。第一、二層單元外觀較好，第一層單元硬 化端有3個(gè)堵孔，非硬化端有1個(gè)堵孔，有2個(gè)邊角有破損; 第二層單元硬化端有10個(gè)堵孔，外壁和邊角有破損，非硬 化端端面缺損

5、明顯，一邊角有破損。比外表積檢測結(jié)果：3#機(jī)組催比外表積參數(shù)見表3o表3 3#機(jī)組催比外表積參數(shù)表m2/g磨損試驗(yàn)檢測結(jié)果：3#機(jī)組催磨損試驗(yàn)參數(shù)見表4o表4 3#機(jī)組催磨損試驗(yàn)參數(shù)表%/kg備注：新催化劑磨損率測試按照磨損強(qiáng)度檢測作業(yè)指 導(dǎo)書C版，風(fēng)速采用管道風(fēng)速16.5m/s,下砂量13kg/h。通過對催化劑的外觀檢測、性能測試和比外表積測試, 可以得出如下結(jié)論:*發(fā)電公司3#機(jī)組的SCR脫硝催化劑 (V205W03/Ti02)取樣條，孔道積灰比率小，比外表積減少 較小，但破損較嚴(yán)重，且已運(yùn)行了約24000h。3脫硝及鍋爐輔機(jī)改造原有3#機(jī)組脫硝系統(tǒng)催化劑均接近化學(xué)壽命期，脫硝效 率均能到

6、達(dá)設(shè)計(jì)值80%,現(xiàn)有排放值可以到達(dá)60mg/Nm3左右。 為滿足NOx排放濃度W50mg/Nni3的要求，采用增加1層催化 劑，即將原來預(yù)留層新增1層催化劑方案。此方案不但可以增加脫硝效率，而且可以延長脫硝催化 劑的更換周期，更好地利用原有催化劑的剩余活性。當(dāng)原有 的催化劑壽命損耗完畢，可以考慮開展再生2層催化劑，或者根據(jù)目前填充一層催化劑的情況考慮再更換12層催化 劑，催化劑壽命管理曲線見圖3。圖3催化劑壽命管理“2+1”型曲線由于原有增壓風(fēng)機(jī)裕量缺陷，將增壓風(fēng)機(jī)及電機(jī)整體更 換，風(fēng)機(jī)油站更換，拆掉原增壓風(fēng)機(jī)及電機(jī)根底，拆掉原旁 路煙道，增壓風(fēng)機(jī)人口煙道保持不變，風(fēng)機(jī)出口煙道局部修 改。送風(fēng)

7、機(jī)、引風(fēng)機(jī)、一次風(fēng)機(jī)不開展改造。改造后增壓風(fēng) 機(jī)為*鼓風(fēng)機(jī)廠生產(chǎn)的動(dòng)葉可調(diào)軸流風(fēng)機(jī)，電機(jī)額定功率由 原來的2350kW增加至3950kWo4改造后脫硝系統(tǒng)運(yùn)行狀況超低排放后機(jī)組運(yùn)行狀況較好（見圖4）, SCR入口 NOx 濃度約為300mg/Nm3o脫硝效率維持約91%, SCR出口 NOx濃 度約為25mg/Nm3,脫硫出口 NOx濃度27mg/Nm3。圖4改造后1OOOMW機(jī)組SCR出入口 NOx濃度曲線圖5改造前后脫硝及鍋爐輔機(jī)分析改造前后脫硝性能參數(shù)比照超低排放改造脫硝系統(tǒng)主要開展了以下工作：增加1層 催化劑和聲波吹灰器;脫硝、脫硫出口 NOx濃度表計(jì)換新;脫 硫出口 NOx濃度濕度折

8、算。脫硝參數(shù)及用氨量比照如下表5 所示。表5 3#機(jī)組超低排放前后用氨量比照從上表可以看出，脫硝改造后在脫硝入口 NOx濃度基本 一樣的情況下，超低排放后脫硝出口 NOx濃度下降了61. 43mg/Nm3,脫硫出口折氧后NOx濃度下降了 29. 56mg/Nm3, 單位電量用氨增加了 0.05g/量h,脫硝效率從63. 14%增加 至90. 74%,增加了 27%O脫硝效率偏離了原有設(shè)計(jì)工況，存 在氨逃逸率增加，下游設(shè)備空預(yù)器堵塞或腐蝕等風(fēng)險(xiǎn)。經(jīng)噴 氨優(yōu)化后，單位電量用氨減小，大幅減緩空預(yù)器堵塞或腐蝕 等風(fēng)險(xiǎn)。與改造前相比，機(jī)組啟動(dòng)后脫硝出口 NOx濃度低于脫硫 出口 NOx濃度，出現(xiàn)“倒掛”

9、現(xiàn)象，單位電量用氨增加 0. 05g/kW-ho按機(jī)組年等效運(yùn)行5000h,對機(jī)組用氨量開展 預(yù)測，每年液氨耗量為1165t,平均每月液氨耗量97t,與 脫硝改造前相比，每月多增加用氨量約22t。2風(fēng)機(jī)電流及脫硝阻力超低排放改造后，當(dāng)機(jī)組負(fù)荷到達(dá)1000MW時(shí)，同煤量 同風(fēng)量下與改造前開展比照，引風(fēng)機(jī)電流增加約20A,增壓 風(fēng)機(jī)電流增加約140A, 一次風(fēng)機(jī)電流持平，送風(fēng)機(jī)電流增加 約30A,脫硝阻力增加約143. 2Pa,八大風(fēng)機(jī)合計(jì)電流增加 184. 43A ,廠用電率上升0. 153% ,供電煤耗增加約 0. 435g/kW h,匯總后如下表6所示。表6 3#機(jī)組超低排放改造對風(fēng)機(jī)電流及

10、廠用電率的影響超低排放改造前后八大風(fēng)機(jī)電流比照如圖5所示。圖5改造前后風(fēng)機(jī)電流變化6超低排放改造后脫硝運(yùn)行問題及防范措施6.1增加催化劑導(dǎo)致S03轉(zhuǎn)化率提高脫硝系統(tǒng)因增加了催化劑的填充量而導(dǎo)致S03轉(zhuǎn)化率提 高，增加了空預(yù)器硫酸氫鐵堵塞的風(fēng)險(xiǎn)。同樣的S03濃度下， 氨濃度越低，風(fēng)險(xiǎn)越小，針對超低排放改造后脫硝運(yùn)行存在 的問題，采取了嚴(yán)格控制入爐煤硫分，噴氨流場優(yōu)化調(diào)整, 空預(yù)器在線水沖洗，以及提高排煙溫度，利用高溫將沉積在 空預(yù)器受熱元件上的硫酸氫錢分解，從而疏通空預(yù)器煙氣流 道等一系列防范措施，以減少空預(yù)器運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)。2脫硝效率高，氨逃逸率大改造后脫硝效率明顯升高，控制脫硫出口 NOx濃度為

11、28. Img/Nm3時(shí)脫硝效率到達(dá)了 90. 74%,假設(shè)進(jìn)一步降低NOx 濃度控制值會導(dǎo)致噴氨量大幅增加，氨逃逸率增大，空預(yù)器 堵塞風(fēng)險(xiǎn)加大。針對此風(fēng)險(xiǎn)，聯(lián)系電科院開展了噴氨流場優(yōu) 化調(diào)整，同時(shí)將脫硫出口 NOx濃度納入績效管理，在防止超 標(biāo)的同時(shí)不能控制過低，嚴(yán)防過量噴氨，嚴(yán)控氨逃逸，預(yù)防 空預(yù)器堵塞。從表2可以看出，當(dāng)脫硝入口 NOx濃度在224. 18mg/Nm3 時(shí)，控制脫硝出口 NOx濃度在20. 01mg/Nm3時(shí)，脫硝效率到 達(dá)了 90. 74%；假設(shè)脫硝入口 NOx濃度進(jìn)一步升高，在出口 NOx 濃度控制不變的情況下，脫硝效率將上升，從而導(dǎo)致噴氨量 大幅增加，氨逃逸率增大。

12、針對此種情況，在配煤、配風(fēng)調(diào) 整時(shí)需要重點(diǎn)考慮脫硝入口 NOx濃度的變化趨勢，保證正常 的配煤摻燒方式，燃料部需要統(tǒng)籌做好來煤計(jì)劃，防止高熱 值煤種或低熱值煤種扎堆卸船。. 3N0 x濃度瞬時(shí)值超標(biāo)和過量噴氨超低排放改造后，NOx濃度為50mg/Nni3,正常要求應(yīng)在40mg/Nni3以下，NOx濃度控制區(qū)間收窄，調(diào)節(jié)難度加大，瞬 時(shí)值超標(biāo)和過量噴氨現(xiàn)象突出，脫硝自動(dòng)調(diào)節(jié)無法滿足正常 調(diào)整需要，為此開展了以下工作。1）優(yōu)化脫硝出口 NOx濃度自動(dòng)校準(zhǔn)的時(shí)間，盡量防止在 升降負(fù)荷時(shí)校準(zhǔn)NOx濃度，減小對NOx濃度調(diào)整的影響。并 將自動(dòng)校準(zhǔn)時(shí)間下發(fā)給機(jī)組，要求機(jī)組人員對班中自動(dòng)校準(zhǔn) 時(shí)間掌握清楚，

13、校準(zhǔn)時(shí)間附近盡量防止啟停磨等操作量大的 操作。2）建立NOx濃度變化曲線，將脫硝出入口 NOx濃度、氧 量等數(shù)據(jù)參加曲線變化趨勢，在升降負(fù)荷和啟停磨時(shí)，根據(jù) 曲線內(nèi)數(shù)值變化提前調(diào)整。3）摸索鍋爐燃燒變化時(shí)脫硝入口、出口以及脫硫出口 NOx濃度變化趨勢，在脫硝自動(dòng)調(diào)節(jié)邏輯中對脫硝入口 NOx 濃度前饋量開展優(yōu)化，使得脫硝自動(dòng)調(diào)節(jié)線性改善，從自動(dòng) 邏輯上減少瞬時(shí)值超標(biāo)和過量噴氨的現(xiàn)象。4）積極推進(jìn)脫硝INFIT系統(tǒng)的應(yīng)用，優(yōu)化脫硝自動(dòng)調(diào)節(jié), 將升降負(fù)荷、啟停磨、停磨后吹掃導(dǎo)致一二次風(fēng)率變化等影 響NOx濃度的變量參加自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)內(nèi)，以提高NOx濃度自 動(dòng)調(diào)整的精度。7超低排放改造后鍋爐輔機(jī)存在問題.1機(jī)組運(yùn)行中已整改問題增壓風(fēng)機(jī)動(dòng)葉角度開度與實(shí)際不一致，1OOOMW負(fù)荷時(shí)單 臺增壓風(fēng)機(jī)故障跳閘后，另一臺增壓風(fēng)機(jī)出力缺陷，入口有 超壓的風(fēng)險(xiǎn)。后經(jīng)重新開展了動(dòng)葉角度核對和行程定位，此 情況有所改善。2后續(xù)停機(jī)或改造方能整改的問題增壓風(fēng)機(jī)進(jìn)出口擋板門不嚴(yán)，增壓風(fēng)機(jī)隔絕后漏入的煙 氣量大，內(nèi)部溫度較高，對處理風(fēng)機(jī)內(nèi)部故障帶來困難，需 要對增壓風(fēng)機(jī)進(jìn)出口擋板開展改造。超低排放改造后，煙道阻力也隨之發(fā)生變化。但增壓風(fēng) 機(jī)RB試驗(yàn)未做，無