鍋爐改造論文,關(guān)于350MW機組脫硝改造后運行相關(guān)參考文獻資料

Clintony 2020-03-31

展開全文

（三河發(fā)電有限責(zé)任公司,三河 065201）

摘要：某火電廠進行低氮燃燒器改造,增加脫硝系統(tǒng),鍋爐NOX排放實現(xiàn)國家新標(biāo)準.燃燒器改造和脫硝投入后,出現(xiàn)低負荷再熱器溫度偏低,脫硝入口溫度低等問題,通過調(diào)整SOFA角度,氧量風(fēng)門控制,鍋爐合理吹灰等方法得到解決,實現(xiàn)NOX排放在100mg/Nm3以內(nèi),滿足運行環(huán)保要求,可以為其它同類型機組改造設(shè)計提供參考和借鑒.

關(guān)鍵詞：低氮；燃燒器；氧量；脫硝；分級燃燒

中圖分類號：X773 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-4311（2015）23-0065-04

作者簡介：張國新（1972-）,男,河北廊坊人,工程師,華北電力大學(xué)熱能與動力工程專業(yè)畢業(yè),從事電廠集控運行管理工作.

1. 簡介

三河一期2×350MW燃煤機組,日本三菱制造,鍋爐為亞臨界強制循環(huán)汽包爐、單爐膛Π形布置,鍋爐最大連續(xù)出力（BMCR工況）1175t/h.鍋爐燃燒系統(tǒng)采用四角切圓燃燒方式,鍋爐四角安裝16只三菱公司早期低NOX燃燒器和分級配風(fēng).整組燃燒器為一、二次風(fēng)間隔布置,兩級燃燒,頂部布置AA風(fēng),燃燒器整組可擺動±30°.制粉系統(tǒng)安裝四臺雙進雙出磨煤機、八臺電子稱重式皮帶給煤機.2010年完成鍋爐微油點火改造.

根據(jù)國家環(huán)保新標(biāo)準規(guī)定：對于重點地區(qū),所有火力發(fā)電鍋爐均執(zhí)行NOX100mg/Nm3限值.按照現(xiàn)有設(shè)備狀況,通過運行調(diào)整已無法滿足環(huán)保要求,必須通過設(shè)備改造,才能滿足最新燃煤鍋爐的NOX排放標(biāo)準.

鍋爐:【論文范文追蹤】市環(huán)保局：政務(wù)新區(qū)附近的酸臭味鄉(xiāng)鎮(zhèn)鍋爐改造時間表

2. 燃燒器改造

2..1 燃燒器改造

鍋爐原安裝三菱公司早期的低NOX燃燒器16只,分四層布置在鍋爐四角,在機組投產(chǎn)后,氮氧化物排放濃度在400～650mg/Nm3.2013年3月采用煙臺龍源 “雙尺度低NOX燃燒技術(shù)”進行鍋爐低氮燃燒器改造,降低鍋爐省煤器出口NOX濃度.雙尺度低NOX燃燒器布置見圖1.

改造將原燃燒器的煤粉燃燒器一次風(fēng)組件和二次風(fēng)噴口進行更換；并將主燃燒器擺動執(zhí)行器更換,可以實現(xiàn)四個角同時控制同時也可以實現(xiàn)通過更改偏置進行調(diào)平控制.主燃燒器區(qū)域二次風(fēng)門執(zhí)行器不變,一、二次風(fēng)噴口整組做上、下擺動±30°；主燃燒器的四層16只煤粉燃燒器除下層燃燒器保留微油點火功能外,其它12只一次風(fēng)噴口采用上下濃淡分離技術(shù),調(diào)整一次風(fēng)噴口內(nèi)調(diào)整板角度（圖2）,控制煤粉濃淡分離進入爐膛,實現(xiàn)濃淡分級燃燒,降低主燃區(qū)氮氧化物生成.

燃盡風(fēng)區(qū)域?qū)⒃蠥A風(fēng)燃燒器拆除,在主燃燒器最上層一次風(fēng)上方標(biāo)高26.776米處增加了4層分離燃盡風(fēng)SOFA噴口,更換SOFA噴口擺動執(zhí)行器和二次風(fēng)門開度執(zhí)行器,SOFA噴口可垂直水平雙向擺動.SOFA風(fēng)箱從大風(fēng)箱頂部取風(fēng),采用主燃燒器區(qū)域大風(fēng)箱上沿布置；增加的四層SOFA風(fēng)噴嘴,實現(xiàn)煤粉分級燃燒.

2..2 燃燒器低氮分析

鍋爐采用上下濃淡燃燒器和分級燃燒,在空間上分為主燃區(qū)、還原區(qū)和燃盡區(qū)（圖3）.煤粉經(jīng)濃淡分離技術(shù)進入爐膛分級燃燒,通過控制燃燒器區(qū)域氧量,使大量煤粉在主燃燒區(qū)微富氧燃燒,濃度高煤粉著火時火焰溫度比較高,氧氣比相對小,生產(chǎn)NOX相對幾率小,濃度低煤粉著火時氧氣比相對大,距火焰高溫區(qū)比較遠,生產(chǎn)NOX量相對少.少量煤粉在還原區(qū)缺氧燃燒產(chǎn)生很強的還原性氣體,使在主燃燒區(qū)產(chǎn)生的NOX被還原成N2,并且抑制新的NOX生成,實現(xiàn)在還原區(qū)脫氮,降低爐膛出口NOX濃度.在燃盡區(qū)增大SOFA風(fēng)量,保證煤粉充分燃盡,此處距火焰高溫區(qū)更遠,生成熱力NOX量少,降低NOX濃度.

2..3 燃燒器改造效果

2013年6月#2爐低氮燃燒器改造完成,機組啟動后進行不同負荷鍋爐下、不同煤質(zhì)和磨煤機運行組合方式下的熱態(tài)燃燒調(diào)整.通過燃燒調(diào)整后,鍋爐氮氧化物排放濃度降低效果明顯.省煤器出口煙氣中NOX濃度可達到160～220mg/Nm3,比改造前NOX濃度最高值712mg/Nm3大幅降低（表1）.

2..4 燃燒器改造后運行分析與研究

燃燒器改造后在低負荷運行時出現(xiàn)再熱汽溫偏低現(xiàn)象,180MW時再熱汽溫小于530℃.從實際運行調(diào)整趨勢（圖4）中可以看出：運行中燃燒器擺角擺動對主蒸汽減溫水量影響較大,隨著擺角上擺主蒸汽減溫水明顯增加,但是對于再熱蒸汽溫度提高不大.反之隨著擺角下擺主蒸汽減溫水明顯減少,同時再熱蒸汽溫度降低不多.

2..4.1 SOFA風(fēng)擺角對再熱汽溫的影響

　　在低負荷工況滿足NOX要求時對SOFA風(fēng)垂直擺角進行微調(diào),改變爐膛燃燒工況,可以提高低負荷時再熱汽溫.

2..4.2 配風(fēng)方式和氧量對汽溫的影響

從實際運行調(diào)整看,調(diào)整風(fēng)門開度與氧量,可以達到合理控制鍋爐出口NOX濃度和提高再熱汽溫的目的.燃燒器改造后負荷升降過程中氧量跟蹤較慢,低氮的配風(fēng)方式使得爐膛火焰中心提高,氧量大幅波動導(dǎo)致火焰中心變化,造成汽溫不穩(wěn).為了保證燃燒器改造后運行參數(shù)正常,又保證最大限度降低NOX水平,通過燃燒調(diào)整試驗,制定了最優(yōu)的燃燒器風(fēng)門、擺角及氧量操作指導(dǎo)卡（表2）.

3. 增加SCR脫硝系統(tǒng)

3..1 SCR反應(yīng)原理

選擇性催化還原（SCR）技術(shù)利用氨（NH3）對NOX的還原功能,將體積濃度為5%的氨氣通過氨注入裝置,噴入溫度為280℃～420℃的煙氣中,在催化劑作用下,氨氣（NH3）將煙氣中的NO和NO2經(jīng)過一系列的化學(xué)反應(yīng)還原成氮氣（N2）和水（H2O）,其化學(xué)反應(yīng)式如下：

3..2 脫硝系統(tǒng)改造

新增脫硝系統(tǒng)的反應(yīng)器布置在省煤器和空氣預(yù)熱器之間.在反應(yīng)器進口煙道內(nèi)裝有氨注入裝置和導(dǎo)流板,反應(yīng)器支撐在底部鋼架上,底部鋼架的標(biāo)高為34.168m,每臺反應(yīng)器裝有2層催化劑和1層催化劑預(yù)留層.為防止催化劑被煙塵堵塞,每層催化劑區(qū)域布置了6只聲波吹灰器（圖5）.

煙氣在鍋爐省煤器出口處被平均分為兩路,每路煙氣經(jīng)過垂直上升的煙道后水平接入垂直布置的SCR反應(yīng)器,經(jīng)過均流器后進入催化劑層.公用系統(tǒng)制備的氨氣輸送至爐前,通過混合器與稀釋風(fēng)混合稀釋后進入煙道,稀釋后的氨/空氣混合氣通過煙道內(nèi)的渦流混合器與煙氣進行充分、均勻的混合后進入反應(yīng)器,在催化劑的作用下,氨氣與煙氣中的NOX反應(yīng)生成氮氣和水,從而達到除去氮氧化物的目的.

3..3 脫硝改造后運行分析與研究

3..3.1 供氨量控制

鍋爐脫硝裝置出口的NOX排放濃度要求小于100mg/Nm3,為保持出口NOX值穩(wěn)定,需要根據(jù)出口的NOX濃度控制反應(yīng)器的供氨量.

脫硝系統(tǒng)自動控制分為兩級串級控制,即基本噴氨量控制和脫硝效率控制.基本噴氨量自動調(diào)節(jié)輸入量為進口NOX濃度、煙氣流量和摩爾比.進口NOX濃度和煙氣流量的乘積為NOX流量信號,然后此信號與所要求的NH3/NOX摩爾比相乘得到氨耗量信號.其中脫硝效率為80%、氨逃逸率為論文范文pm時,相應(yīng)的NH3/NOX摩爾比約為0.821.氨耗量計算出后將信號送到噴氨調(diào)門控制器中,與實際氨流量進行比較,對偏差信號進行PID調(diào)節(jié),調(diào)整噴氨調(diào)門的開度.脫硝自動調(diào)節(jié)回路增加脫硝效率控制形成閉環(huán)調(diào)節(jié),通過主控制器設(shè)定脫硝效率,對基本噴氨量進行±15%噴氨量修正.通過設(shè)定效率與實際效率偏差控制后,主控制器輸出范圍0.85～1.15,基本噴氨量乘以主控制器輸出值為實際噴氨量.實現(xiàn)鍋爐出口NOX值穩(wěn)定,滿足NOX排放要求.

3..3.2 稀釋空氣控制

稀釋空氣由鍋爐冷一次風(fēng)系統(tǒng)引出接至到脫硝混合器中.稀釋空氣流量可用電動調(diào)節(jié)門進行控制.根據(jù)氨氣占整個混合氣體的比例約5%,計算稀釋空氣的流量.將空氣流量信號與氨流量信號相比得出稀釋比例,以控制在氨氣爆炸極限范圍內(nèi).在鍋爐運行脫硝系統(tǒng)停運時,稀釋風(fēng)正常運行,防止注氨噴嘴堵塞.

3..3.3 聲波吹灰系統(tǒng)控制

脫硝系統(tǒng)配備12臺聲波吹灰器,通過電磁閥控制,分組運行,必要時可單臺運行.分組運行時每組3臺同時運行,運行周期為150S,吹灰時間為10S.脫硝系統(tǒng)改造后,催化劑層出現(xiàn)煙塵沉積將導(dǎo)致阻力增大,影響脫硝效率和風(fēng)機出力,運行中要加強壓差監(jiān)控,及時對催化劑進行吹灰和檢查.

3..3.4 脫硝系統(tǒng)保護

根據(jù)脫硝系統(tǒng)催化劑的運行允許條件,脫硝系統(tǒng)控制設(shè)置了自動保護功能,以保證設(shè)備安全運行.在保護邏輯中,當(dāng)滿足任何一條時,脫硝系統(tǒng)停運,關(guān)閉SCR反應(yīng)器氨供應(yīng)管道緊急關(guān)斷閥.①鍋爐MFT動作.②稀釋風(fēng)流量低于保護定值.③SCR入口煙氣溫度低于290或高于400℃.④SCR出口煙氣中NH3濃度高于3.75mg/Nm3 （5ppm）.

3..4 運行方式管控

3..4.1 優(yōu)化運行方式,控制入口煙溫

機組低負荷運行,脫硝入口煙氣溫度低于保護動作的溫度時,脫硝系統(tǒng)將停運.在機組降負荷停磨煤機過程中,多次發(fā)生脫硝入口煙氣溫度低脫硝系統(tǒng)停運現(xiàn)象.經(jīng)過調(diào)整試驗,可以通過增加氧量偏置,提高風(fēng)量,減少鍋爐吹灰等措施,滿足脫硝對入口煙氣溫度的要求.

3..4.2 合理控制煙溫變化速率

鍋爐啟動初期嚴格按溫升曲線要求進行升溫及帶負荷,防止催化劑溫升過快而燒結(jié)損壞.入口煙溫不滿足要求不投氨,控制氨逃逸,提高催化劑使用壽命.

3..4.3 優(yōu)化燃燒控制和吹灰

合理進行催化劑吹灰,鍋爐投油、投粉燃燒初期加強煙道、空預(yù)器等積粉再燃的預(yù)防與控制,加強脫硝催化劑吹灰,減少催化劑積粉及粘油再燃損壞.

4. 結(jié)論

某火電廠通過完成鍋爐低氮燃燒器改造和增加煙氣脫硝系統(tǒng),達到了降低NOX排放濃度的改造要求.鍋爐燃燒器改造后爐膛NOX排放由改造前715mg/Nm3降低至200mg/Nm3左右,減少了脫硝用氨量.增加脫硝系統(tǒng)后NOX濃度排放小于100mg/Nm3.低氮燃燒改造后出現(xiàn)低負荷再熱器溫度偏低、脫硝入口溫度低等問題,通過調(diào)整SOFA角度,氧量風(fēng)門控制,鍋爐合理吹灰等方式優(yōu)化,問題基本得到解決,可以為其它同類型機組改造設(shè)計提供參考和借鑒.