锅炉加装省煤器烟气旁路实现宽工况SCR脱硝技术

内蒙古京能康巴什热电有限公司 胡运冲

锅炉加装省煤器烟气旁路实现宽工况SCR脱硝技术

内蒙古京能康巴什热电有限公司 胡运冲

为了满足启停机、低负荷时锅炉氮氧化物排放满足环保要求，需要对现有SCR脱硝进行宽工况SCR脱硝改造。本文对某热电厂系统现存在的问题进行了介绍，对通过增加省煤器烟气旁路实现锅炉宽工况SCR 脱硝技术方案进行了详细阐述，为宽工况SCR脱硝改造提供了依据。

省煤器烟气旁路；实施方案；宽工况SCR脱硝技术

一、前言

内蒙古京能康巴什热电有限公司成立于2008年10月16日，是由北京京能电力股份有限公司和鄂尔多斯市裕鑫投资有限公司按51%和49%比例共同出资成立，公司位于内蒙古鄂尔多斯市康巴什新区高新技术产业园区内。计划建设规模为4×350MW热电厂+500万吨（年产）煤矿。公司一期2×350MW空冷机组工程项目于2012年4月20日获得国家发改委核准并开工建设，两台机组分别于2013年12月17日、2014年1月27日完成168小时满负荷试运。两台机组采用间接空冷、电袋式除尘、石灰石—石膏湿法脱硫、SCR脱硝等技术，燃煤取自东胜煤田低热质煤，康巴什新区城市中水作为电厂主要水源，以220kV双回线路接入蒙西电网康巴什220kV变电站。同时，康巴什热电也是康巴什新区规划最大的基础建设项目，将承担新区的供热任务，对节约能源、改善城市环境、提高城市居民生活质量都将起到积极作用。

二、系统介绍及存在问题

内蒙古京能康巴什热电有限公司一期工程2×350MW超临界燃煤间接空冷供热机组，配备上海锅炉厂有限公司生产的超临界参数变压运行螺旋管圈直流锅炉，采用单炉膛、一次再热、平衡通风、固态排渣、全钢结构、全悬吊结构П型布置形式。

机组设计采用选择性催化还原法（SCR）对锅炉烟气进行脱硝处理。原SCR脱硝系统入口NOx按350mg/Nm3（干基、6% O2）设计，脱硝效率按80%设计，最终NOx不大于70mg/Nm3。脱硝系统由宁波中石化公司设计并实施，采用日立公司的板式催化剂，脱硝催化剂按2+1层设计，还原剂采用液氨。SCR反应器布置于锅炉省煤器与空气预热器之间，催化剂合适的反应温度在310℃～420℃。

在机组负荷较高时，脱硝装置进口烟温正好在催化剂正常运行范围，而在机组负荷较低时，脱硝装置进口烟温较低，低于催化剂的正常使用温度。若在低负荷时将脱硝装置进口的设计烟温提高到满足催化剂的要求，则在高负荷时烟温会更高，引起排烟温度高，锅炉效率低，煤耗量大。因此，一般情况下都按在高负荷时满足较低的排烟温度来进行设计，这将致使电厂在低负荷时只能将脱硝装置解列运行。低负荷将脱硝装置解列已不适应环保对电厂NOx排放指标的要求。同时长期低负荷运行，由于催化剂效率低，NH3逃逸率升高，产生硫酸氢氨，导致空预器堵塞等不良后果。

表1 省煤器出口实际运行烟温

表2 省煤器出口设计运行烟温

表3 改造前后烟气温度变化

表4 烟气旁路改造性能参数

目前，我厂1、2号机组锅炉省煤器出口烟温实际运行数据及设计数据如表1、表2所示：

从表1、表2数据可以看出，省煤器出口烟温设计值与实际运行值十分接近，暂以设计的运行烟温数据作为原始输入数据。现场运行数据和设计计算数据均为50%THA负荷以下，SCR脱硝装置入口处烟气温度达不到催化剂反应温度要求，无法投运SCR脱硝装置。

三、项目实施的背景

国家环境保护部等三部委联合下发的关于印发《全面实施燃煤电厂超低排放和节能改造工作方案》通知中要求：到2020年，全国所有具备改造条件的燃煤电厂力争实现超低排放(其中氮氧化物排放浓度不高于50mg/m3)。同时，为响应电网公司要求机组深度调峰及国家环保的相关要求，避免锅炉在启、停机及低负荷运行情况下氮氧化物排放超标问题，需要脱硝装置在锅炉运行的各负荷下均要投运。

四、实施方案

1、如下图1所示，从尾部烟道低温再热器与省煤器中间后墙区域开孔，分为左、右两个，单个开孔尺寸为1412×5184mm，开孔中心位于43350mm标高处。

2、后包墙开孔部位的包墙管拉稀方式采用每三根包墙管做成一组拉稀，一根往前绕，一根往后绕，设计单个开孔需对30根包墙管进行跳管处理，处理完成后成为10组。

3、从后包墙开孔位置引出旁路烟道，旁路烟道经过变径由1412×5184mm成为1062×5184mm。在变径之后的旁路烟道垂直段依次设置非金属膨胀节、电动关断挡板门及电动调节挡板门。电动关断挡板门之前的烟道采用SUS304材质，电动关断挡板门之后的烟道采用12Cr1MoV材质。

4、为保证旁路烟气抽取顺利，增强调节性能，在省煤器出口水平烟道上加装主路电动调节挡板门，用于匹配主烟道与旁路烟道内的压力。

5、为使旁路烟道与主路烟道对口并留出安装主烟道调节挡板门的空间，将省煤器出口原烟道上的原非金属膨胀节进行前移。

6、旁路烟道的支撑采用刚性支撑和弹簧吊挂两种方式。旁路烟道引出段、弯头部位采用弹簧吊架，垂直烟道及挡板门、膨胀节采用刚性支撑。

7、本次改造主要的性能参数如表3、表4所示：

五、项目实施情况

我公司两台机组锅炉宽工况SCR脱硝改造在2017年机组C级检修过程中实施完成，旁路烟道系统投运正常，未出现挡板门卡涩现象，改造后各性能参数及指标达到预期效果。现将我厂1号机组锅炉宽工况SCR脱硝改造前、后数据进行对比分析如下。

1号机组锅炉宽工况SCR脱硝改造前运行数据：1号机组在110MW负荷（约30%BMCR）工况下，1、2号SCR入口烟温均为262℃，低于SCR入口催化剂反应温度，SCR脱硝装置无法投入运行。

1号机组锅炉宽工况SCR脱硝改造后运行数据：

1号机组并网后开启左、右侧旁路烟道关断挡板门门，再逐渐开启旁路烟道调节挡板门至全开100%，此时脱硝入口烟气温度上升较慢，通过逐渐关小省煤器出口烟道主路调节挡板门至13%，此时脱硝入口烟气温度逐渐上升，在110MW负荷（约30%BMCR）工况下，脱硝SCR入口烟气温度达到310℃，满足SCR脱硝装置入口温度要求，满负荷下SCR入口烟温约370℃，未出现旁路烟道关断挡板门不严SCR入口烟温过高（大于420℃）现象。

六、结论

我厂两台机组锅炉通过加装省煤器烟气旁路，可满足脱硝SCR系统设备对烟气温度的要求，在机组30%BMCR-100%BMCR负荷下SCR脱硝系统符合投运的要求，实现了锅炉的宽工况脱硝，机组启、停机及低负荷运行时机组烟气氮氧化物的排放值满足了国家的环保要求，为当地的环境保护做出了巨大的贡献。宽工况SCR脱硝改造工程质量良好，设备运转正常，各挡板门开关、调节正常无卡涩现象，旁路烟道保温材料安装规范，无超温现象，新加装的后包墙弯管焊口水压试验一次合格，机组启动后未出现泄漏现象，各挡板门执行机构标高处均制作了操作平台，改造过程中产生的保温材料废弃物已按照环保部门规定进行妥善处置，改造后机组30%BMCR负荷下旁路烟道投入正常，SCR入口烟温能够达到310℃，实现了机组启、停机及低负荷SCR装置的提前投运。

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