（大唐淮南洛河發(fā)電廠，安徽 淮南 232008）

前言

隨著國家環(huán)保部門對電力污染治理要求的不斷提高，依據(jù)最新的《火電廠大氣污染物排放標準GB13223—2011》規(guī)定要求，2003年12月31日前投運或通過審批的機組氮氧化物排放濃度不得大于200mg/Nm3，之后的現(xiàn)役或新建機組氮氧化物排放濃度不得大于100mg/Nm3，作為大唐安徽省公司百萬發(fā)電企業(yè)，我廠自2011年到2014年逐步實施了6臺（一期#1、2機組為320MW，二期#3、4機組為300MW，三期#5、6機組為630MW）機組的煙氣脫硝改造工程。本文結合我廠#6機組增加高溫煙氣換熱器（電加熱器處在備用）應用上的情況，僅供參考。

一、SCR技術應用

目前在世界上有成熟應用業(yè)績的脫硝技術主要分為兩類，分別為燃燒中脫硝和燃燒后脫硝。燃燒中脫硝主要為低碳燃燒技術，它具有投資少，建設周期短等優(yōu)點，但其脫硝效率低，一般在40%以下，另外受工況變化的影響較大，燃燒后脫硝有成熟應用的技術可分為SCR和SNCR技術，其中SCR技術具有脫硝效率高，還原劑消耗少、脫硝性能穩(wěn)定等優(yōu)點，是目前世界應用最為廣泛的脫硝技術之一，經過詳細的經濟、技術比較，我廠一二期4臺機組采取低碳燃燒器+SCR相結合，三期5、6機組根據(jù)自身設計采取SCR。

脫硝系統(tǒng)主要是省煤器灰斗所在的煙道截面到預熱器入口擋板前，來自還原劑自備系統(tǒng)系統(tǒng)的氨氣在氨/空氣混合器內與來自風機的空氣充分混合后，經噴氨混合裝置噴入反應器入口煙道，與空氣充分混合后進入SCR反應器，在催化劑(板式催化劑)作用下與煙氣中的氮氧化合物發(fā)生化學反應，生成氮氣和水。我廠采用SCR（選擇性催化還原）技術，其中熱解制氨系統(tǒng)包括尿素溶液計量分配裝置、尿素熱解爐、電加熱器（1700/2000 kw）等。

二、電廠主要設備情況

1.主要設備參數(shù)

表1

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2.燃煤

三期工程設計煤種為淮南礦業(yè)集團潘一礦燃煤，校核煤種為淮南礦業(yè)集團新集礦燃煤。

燃料成份分析

2.1 煤質分析資料

表2

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2.2 脫硝系統(tǒng)入口煙氣參數(shù)請見表1-5

脫硝系統(tǒng)入口煙氣參數(shù)（設計煤種數(shù)據(jù)，鍋爐廠提供)

表3

2.3 鍋爐BMCR工況脫硝系統(tǒng)入口煙氣中污染物成分（標準狀態(tài)，濕基，實際含氧量）

表1-6a脫硝系統(tǒng)入口煙氣中污染物成分（設計煤種數(shù)據(jù)，鍋爐廠提供)

表4

脫硝系統(tǒng)入口煙氣中污染物成分（校核煤種數(shù)據(jù)，鍋爐廠提供)

注：本表為標準狀態(tài)，干基，含氧量6%。

2.4 熱一次風加熱器參數(shù)

表5

三、尿素熱解系統(tǒng)

1.本工程采用尿素熱解法制備脫硝還原劑，2臺鍋爐的脫硝裝置公用一個還原劑儲存、卸載及供應區(qū)域，并按照80%脫硝效率進行公用區(qū)的設計。

尿素熱解法制氨系統(tǒng)包括斗式提升機、尿素溶解罐、尿素溶液給料泵、尿素溶液儲罐、高流量循環(huán)泵、計量和分配裝置、背壓控制閥、絕熱分解室（內含噴射器）、控制裝置等。

袋裝尿素顆粒儲存于尿素儲備間，由斗式提升機輸送到溶解罐里，用去離子水將干尿素溶解成40～60%質量濃度的尿素溶液，通過尿素溶液給料泵輸送到尿素溶液儲罐。尿素溶液經由高流量循環(huán)泵、計量與分配裝置、霧化噴嘴等進入絕熱分解器內分解，生成NH3、H2O和CO2，分解產物與稀釋空氣混合均勻并噴入脫硝系統(tǒng)。

每臺鍋爐設一套尿素溶液分解室。尿素溶液由316 L不銹鋼制造的噴射器（滿足工藝要求）霧化后噴入分解室，在330℃的高溫熱風條件下，尿素液滴分解成 NH3、H2O、CO2。

尿素熱解采用一次高溫空氣，用電加熱器將高溫空氣加熱到約600℃。熱風管道從預熱器熱一次風出口的管道接口處接出，再通往電加熱器進行加熱成高溫熱風。具體系統(tǒng)見圖一。

圖一 脫硝熱解系統(tǒng)圖

2.高溫煙氣換熱器

2.1 工作原理

高溫換熱器通過工藝管線引入二股介質（一次熱風、鍋爐煙氣）及4個手動1個電動蝶閥的控制，經換熱器換熱后實現(xiàn)加熱功能。

2.2 工作流程：

鍋爐高溫煙氣換熱器系統(tǒng)利用鍋爐高溫再熱器后約600℃的高溫煙氣加熱一次熱風到460℃左右，提供了利用煙氣---低值能替代電能---高值能的解決途徑。引空預器后的一次熱風進入換熱器走換熱器的殼程；再引一股鍋爐煙氣（高再后、低再前）≥600℃進入換熱器走換熱器的管程來加熱，將一次熱風加熱至≥460℃進入SCR尿素熱解爐，從而實現(xiàn)替代用電加熱器加熱一次熱風的功能。

3.煙氣換熱器

煙氣換熱器的基本技術數(shù)據(jù)達到如下要求：

機組實測數(shù)據(jù)：

機組負荷370MW：熱一次風風量約7000Nm3/hr，壓頭約7 kPa，溫度約270℃；電加熱后溫度約460℃。

機組負荷620MW：熱一次風風量約7600Nm3/hr，壓頭約7.6 kPa，溫度約298℃；電加熱后溫度約460℃。

利用換熱器后，機組全負荷段一次風溫度要加熱到≥460℃，換熱器在運行中不得存在磨損、腐蝕、積灰、變形等問題。

4.煙氣系統(tǒng)

4.1 入口煙氣溫度600℃左右。煙氣排入空氣預熱器入口，所需煙氣量投標方根據(jù)以上提供的數(shù)據(jù)進行設計，并提供詳細的設計方案。該系統(tǒng)投入運行以后，不得對原煙氣系統(tǒng)及設備有任何影響。

4.2 在換熱器出口煙道設置合適的電動風門及調節(jié)風門，換熱器入口煙道設置手動風門，進口手動風門用于隔離或連接整個煙氣系統(tǒng)。風門應充分考慮到漏灰、積灰、卡澀、熱變形等問題以及可操作性。

4.3 煙氣管道規(guī)格及煙氣系統(tǒng)阻力

換熱器入口煙道規(guī)格及材質：投標方設計，設計時盡量減少水平段，以避免管道積灰。

5.一次風系統(tǒng)

在原來至熱解爐電加熱器前的調節(jié)門前上升管中間增設一支路至換熱器（由投標方負責設計），被加熱升溫后接入加熱器后新上升管道，在新管道上升管接出點與接入點之間設置三個手動風門控制其進或退的工藝切換，在新接出的支路上設置二個手動風門，用于切換電加熱器與煙氣加熱器。最終熱一次風從≤300℃被加熱至≥460℃。

四、工藝簡單、實用

該技術的工藝路線：通過一支旁路從電廠鍋爐（高再后、低再前）檢修人孔引0.3%左右的高溫煙氣（≈600℃），和≥250℃一次熱風通過安裝的高溫煙氣換熱器與其換熱，將它加熱至≥450℃（原需用尿素熱解爐電加熱器加熱），完全達到原煙氣SCR尿素熱解的工藝要求。實現(xiàn)該工藝路線不需要增設動力，完全依托原工藝系統(tǒng)的壓差實現(xiàn)自我運轉。只需配置應有的系統(tǒng)切斷、轉換、調節(jié)、開關閥門及與其相對應的溫度測量、壓力傳輸、電儀輔助設備即可。經現(xiàn)場調試，機組高低負荷均能滿足工藝要求。

五、經濟效益分析

大唐安徽分公司淮南洛能發(fā)電有限公司在三期#6機組630MW機組采用高溫煙氣換熱器在SCR尿素熱解爐其效果如下：

按電加熱器功耗1685 kWh，機組年均運行5000小時、煙氣熱損失補償按5%計算；

1.年節(jié)省電量

1685 kWh*5000h*0.95（煙氣熱損失補償）=800.37 萬 kWh/年

2.年節(jié)省費用為

800.37 萬 kWh*0.49 元 /kWh=392.18 萬元 /年

3.投資成本收回周期為

680 萬元/392.18萬元=1.73年，約2年收回投資。

#6機組高溫煙氣換熱器在SCR尿素熱解爐于2015年4月16日啟動至今，隨著機組運行一直投入，到目前為止，不論從節(jié)能降耗上還是檢修上（包含人力及備品）效果都非常明顯（原有的電加熱一直處在備用期）。我廠計劃在2016年同樣在#5機組上加裝一臺與#6機組一樣高溫煙氣換熱器，未來發(fā)展還會逐漸在#1—4機組上加裝。

六、結論

隨著經濟的發(fā)展，燃煤鍋爐耗煤占煤炭消費量比例也將逐步增長，由燃煤所產生的氮氧化物（NOx）是我國大氣污染的主要來源之一。在通過燃燒中和燃燒后脫硝的治理，氮氧化物（NOx）排放含量呈下降趨勢，但也相對增加了電耗。目前采用高溫煙氣換熱器是我國重點推廣的節(jié)能降耗中節(jié)電技術。本文根據(jù)大唐安徽分公司淮南洛能發(fā)電有限公司三期#6機組630MW的高溫煙氣換熱器技術帶來的經濟效益展現(xiàn)，給電廠在機組新建和機組改造過程中對脫硝降低電耗選取提供一些參考。

[1]朱禮想.燃煤電廠氮氧化物（NOX）脫除技術方法探討和應用.2015

[2]中國電力工程顧問集團公司企業(yè)標準《火力發(fā)電廠脫硝系統(tǒng)設計技術導則》Q/DG 1—J004—20102010.4.30

[3]劉炎軍 燃煤電廠煙氣SCR尿素熱解爐高溫煙氣換熱器替代電加熱器技術昆山市三維換熱器有限公司

[4]中國大唐集團公司大唐洛河發(fā)電廠《三期檢修規(guī)程》2014年出版