宽负荷脱硝改造的探索和实践

李　峰, 朱宰基

(上海电力股份有限公司 吴泾热电厂， 上海 200241)



宽负荷脱硝改造的探索和实践

李峰, 朱宰基

(上海电力股份有限公司 吴泾热电厂， 上海 200241)

摘要：针对目前国内300 MW或以上机组脱硝改造后出现低负荷时不能投运脱硝系统的问题，采用了一种烟温协调型宽负荷脱硝系统方案的解决办法。介绍了该方案的特点及控制技术，工程实际应用的效果评析，以供类似工程开展参考借鉴。

关键词：火电机组； 宽负荷； 烟气； 脱硝； 隔板挡板； 调节

针对国内燃煤发电300 MW或以上机组脱硝改造后低负荷时不能投运脱硝系统，笔者进行多方案分析与比较，最终选择烟温协调型宽负荷脱硝系统方案的解决办法，并应用于上海吴泾发电有限责任公司300 MW亚临界机组。通过实际效果观察，达到了最低120 MW负荷工况投运脱硝系统的目标。

1设备改造前情况

上海吴泾发电有限责任公司11号锅炉设计采用美国燃烧工程公司(CE)的引进技术生产的SG-1025/18.3-M316型亚临界一次再热的控制循环汽包炉。配用带中速磨煤机的直吹式制粉系统(5台)，采用单炉膛、四角切向燃烧方式、露天布置全钢悬吊等结构。主要设计参数见表1。

表1　主要设计参数

表1(续)

改造前，电站锅炉尾部烟道内，SCR装置入口烟气温度在锅炉满负荷或较高负荷(70%以上)工况时，均能运行在320～420 ℃。目前受电力市场需求趋低，或煤种较劣，或变化较大，或机组设备缺陷等多因素影响，在锅炉负荷工况进一步降低时，尾部烟气温度随时触及320 ℃“红线”，对污染物减排工作影响很大。一般在210 MW工况以下运行时，其SCR入口烟温已在315～320 ℃之下。

而SCR装置系统中反应器催化剂工作反应温度仅为320～420 ℃，脱离这一温度区域工作，氨气将致催化剂中毒乃至失效，最终将导致脱硝效率严重降低或完全不能脱硝的地步。

改造前SCR入口烟温分布情况及要求见表2，要求A、B侧SCR进口烟温3点中2点大于等于315 ℃。

表2　改造前SCR入口烟温分布情况及要求

由表2可见：(1)机组负荷190 MW工况基本为脱硝装置投用与跳脱的临界点；(2)随着负荷的降低，SCR进口烟温也降低，一般每降10 MW负荷约降低2.5～3 K的烟温。

2设备改造技术方案

2.1 技术规划

本次烟温协调型宽负荷脱硝系统改造规划为通过分割烟道并控制流经省煤器烟气换热量的变化，来达到提高省煤器出口烟温，即SCR装置入口的烟气温度，最终求得低负荷时满足SCR装置的投入条件，保证低负荷时SCR装置的投用。

2.2 脱硝技术

带有SCR反应器的锅炉结构示意图见图1。

采用的烟气脱硝技术分为两部分：一为SOFA改造，即锅炉炉膛分级配风；二为SCR改造，即使用的反应剂为尿素溶液，通过裂解炉分解出氨气，进入尾部烟道格栅喷入至烟气中，和尾部烟道烟气选择性催化还原，来达到降低烟气中氮氧化物(NOx)质量浓度。经分级配风后炉膛出口处烟气的NOx质量浓度控制在400 mg/m3之内，而经脱硝装置(SCR)催化剂层后烟气的NOx质量浓度控制在100 mg/m3之内[1]。

2.3 传统SCR入口烟温控制技术

传统SCR入口烟温控制技术的优缺点见表3。

表3　传统SCR入口烟温控制技术优缺点

2.4 挡板式SCR入口烟温控制技术

2.4.1 主要方案比较

挡板式SCR入口烟温控制技术(方案1)与利用炉水循环泵引出部分水提高省煤器进水温度(方案2)的比较见表4。

由表4可知：选用方案1(烟侧)相对于方案2(水侧)，结构方案更简单，施工周期更短，投资成本更低，提升烟温效果更佳。

表4　方案1与方案2的效果比较

2.4.2 改造方案图

图2为提高省煤器出口烟温原理图。

图3为烟温协调型宽负荷脱硝系统改造方案。

3预期的性能指标

改造后预期目标如下：

(1) 机组全负荷(120～300 MW)范围内，保证最低负荷120 MW工况时，省煤器出口烟温>315 ℃。

(2) 进省煤器出口集箱的水温极差≤50 ℃。

(3) 烟气挡板在机组低负荷工况时开度为20%～100%，根据需要极限位置在0%。

4改造效果评析

4.1 较低负荷时运行参数

机组最低投SCR负荷测试见表5。

表5　最低投SCR负荷

注：1)燃烧器摆角50%时为水平状态。

通过改造，关闭其烟气挡板(开度为0)，在较低的123 MW负荷工况下，能维持SCR 进口烟温315 ℃以上，保证SCR脱硝装置的投运，有效地控制NOx排放质量浓度在100 mg/m3之内。

4.2 经济性评价

改造后经济性见表6。

表6　改造后经济性情况

由表6可见，改造投资费用为389万元，投资回收期为0.5年。

5结语

(1) 在冬季时(进风温度约6 ℃)，燃用优质煤(神木煤)，采取磨煤机上三层(CDE)方式，机组负荷123 MW工况时，能够投用脱硝装置；采取磨煤机中三层(BCD)方式，机组负荷135 MW工况时，能够投用脱硝装置。

(2) 在冬季时(进风温度约6 ℃)，燃用劣质煤(一仓差煤)，采取磨煤机上三层(CDE)方式，机组负荷127 MW工况时，能够投用脱硝装置；采取磨煤机中三层(BCD)方式，机组负荷135 MW工况时，能够投用脱硝装置。

(3) 随着气温回升，春、夏季时(进风温度约20～35 ℃)，将更能保证投用脱硝装置。

(4) 宽负荷挡板的温度实际提升能力为21～22 ℃。

(5) 改造时，烟温协调型宽负荷脱硝系统摒弃了固有传统的“水侧”技术观念，采选了独特新颖的“烟侧”新思路技术，在工程应用上取得了成功。

(6) 本改造方案具有提升烟气温度幅度大，系统简单，改造范围小，改造投资少，施工工期短，对其他工况影响小等优势特点，因而在电力新常态环保日趋严格下有着广泛的应用前景和巨大市场推广的价值。

参考文献：

[1] 段传和. 燃煤电站SCR烟气脱硝工程技术[M]. 北京：中国电力出版社，2009.

Retrofit of a Denitrification System for Wide Load Operation

Li Feng, Zhu Zaiji

(Wujing Thermal Power Plant, Shanghai Electric Power Co., Ltd., Shanghai 200241, China)

Abstract：To solve the problem that the denitrification system of domestic power units above 300 MW can not be put into operation at low load after denitrification retrofit, a flue gas temperature coordinated scheme was proposed and implemented for wide load operation of the denitrification system. Structural features and control strategy of the scheme were introduced, while the effectiveness of the scheme in engineering applications was analyzed, which may serve as a reference for similar engineering projects.

Keywords：thermal power unit; wide load operation; flue gas; denitrification; baffle plate; regulation

中图分类号：TK223.73

文献标志码：A

文章编号：1671-086X(2016)02-0116-04

作者简介：李峰(1972—)，男，工程师，主要从事电厂生产经营管理工作。E-mail: 394586214@qq.com

收稿日期：2015-05-18