郝哲晶

(大唐長(zhǎng)春第二熱電有限責(zé)任公司，吉林 長(zhǎng)春 130030)

1 設(shè)備概況

近年來(lái)，國(guó)家對(duì)大氣環(huán)境保護(hù)的管控力度越來(lái)越大，連續(xù)發(fā)布了一系列法律法規(guī)。要求國(guó)內(nèi)燃煤電廠達(dá)到超低排放標(biāo)準(zhǔn)，煙氣中的氮氧化物排放量不大于50 mg/Nm3[1-3]。大唐長(zhǎng)春第二熱電有限責(zé)任公司1號(hào)爐于1991年投產(chǎn)，鍋爐型號(hào)為HG-670/140-YM14。3、4號(hào)機(jī)組于2005年投產(chǎn)，5號(hào)機(jī)組于2007年投產(chǎn)，6號(hào)機(jī)組于2010年投產(chǎn)，3-6號(hào)爐型號(hào)為HG-670/13.7-YM9，是超高壓高溫、一次中間再熱、單汽包燃煤自然循環(huán)鍋爐，與200 MW汽輪發(fā)電機(jī)組成單元制機(jī)組，整體呈“Π”型布置。鍋爐前部為燃燒室，采用膜式水冷壁，燃燒室上部布置了全輻射式前屏過(guò)熱器，爐膛出口布置了半輻射式后屏過(guò)熱器。水平煙道由斜坡水冷壁和側(cè)包墻管道組成，水平煙道布置了對(duì)流過(guò)熱器和再熱器段，頂棚和水平煙道兩側(cè)及轉(zhuǎn)向室布置了頂棚和包墻過(guò)熱器，鍋爐后部為豎井煙道，豎井煙道內(nèi)布置了再熱器冷段、H型省煤器、回轉(zhuǎn)式預(yù)熱器、SCR煙氣脫硝系統(tǒng)。2014—2015年進(jìn)行脫硝改造，配套安裝尿素水解脫硝系統(tǒng)，采用熱稀釋風(fēng)噴氨方式，稀釋風(fēng)源取自回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器出口熱風(fēng)道，氨氣經(jīng)熱稀釋風(fēng)稀釋后通過(guò)噴氨格柵分支管道射入尾部煙道內(nèi)，與煙氣中的氮氧化物進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)實(shí)現(xiàn)煙氣中的脫硝作用。按照國(guó)家超低排放標(biāo)準(zhǔn)要求，在2016—2018年進(jìn)行超低排放改造，增加備用層催化劑及相關(guān)配套設(shè)備，改造完成后氮氧化物排放量符合超低排放標(biāo)準(zhǔn)。鍋爐的主要參數(shù)見(jiàn)表1。

表1 設(shè)計(jì)燃料特性

2 脫硝系統(tǒng)

1-6號(hào)機(jī)組采用高灰型選擇性催化還原法(SCR)脫硝裝置，以尿素水解產(chǎn)生氨氣制備還原劑，其中尿素儲(chǔ)存、制備與供給系統(tǒng)母管管路已經(jīng)建成。每臺(tái)鍋爐設(shè)2臺(tái)SCR反應(yīng)器，布置在鍋爐省煤器出口與空預(yù)器煙氣入口之間，不設(shè)反應(yīng)器旁路和省煤器旁路，SCR區(qū)域采用緊身封閉。脫硝催化劑采用蜂窩式，按“2+1”模式布置，備用層在最上層。經(jīng)超低排放改造后，即在原預(yù)留層安裝新一層催化劑。每臺(tái)機(jī)組在備用層增加8臺(tái)聲波吹灰器、4臺(tái)蒸汽吹灰器及相應(yīng)管道附件及控制部分。增加脫硝出口連通煙道。解決鍋爐燃燒后的煙氣流量甲、乙側(cè)分配不均，實(shí)現(xiàn)聯(lián)箱分流式煙風(fēng)道。增加備用層催化劑壓力及溫度測(cè)量裝置并引入DCS系統(tǒng)。重新確定氨逃逸測(cè)點(diǎn)位置，同時(shí)氨逃逸測(cè)點(diǎn)改為多點(diǎn)測(cè)量方式。SCR煙氣脫硝系統(tǒng)采用水解工藝，尿素與除鹽水混合進(jìn)入水解器內(nèi)，利用蒸汽對(duì)尿素進(jìn)行熱解生產(chǎn)熱解氣，熱解氣由氨氣與水蒸氣組成，熱解氣與稀釋熱風(fēng)混合進(jìn)入氨氣管道，通過(guò)噴氨格柵分支管道射入煙道內(nèi)，熱解氣中的氨氣與煙氣中的氮氧化物反應(yīng)，從而達(dá)到消除煙氣中的氮氧化物目的。

3 SCR煙氣脫硝系統(tǒng)存在問(wèn)題

由于機(jī)組長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，煙氣對(duì)預(yù)熱器的密封片磨損嚴(yán)重，導(dǎo)致預(yù)熱器漏風(fēng)率增大，造成預(yù)熱器熱風(fēng)中的含灰量增加。SCR煙氣脫硝系統(tǒng)所需要的稀釋熱風(fēng)取自預(yù)熱器熱風(fēng)出口風(fēng)道，稀釋熱風(fēng)中的含灰量較多，極易與水解器生產(chǎn)的水蒸氣混合，導(dǎo)致脫硝噴氨系統(tǒng)管道的彎頭、縮徑管道、聯(lián)箱、噴氨格柵等部位堵灰嚴(yán)重，造成脫硝系統(tǒng)稀釋風(fēng)量減小，進(jìn)入煙道內(nèi)的供氨不均等問(wèn)題。氨氣管道堵塞嚴(yán)重時(shí)，導(dǎo)致脫硝效率下降，迫使投入氨氣量增加，造成尿素耗量增加，甚至出現(xiàn)環(huán)保超標(biāo)風(fēng)險(xiǎn)，嚴(yán)重時(shí)環(huán)保參數(shù)超標(biāo)可能造成機(jī)組被迫停運(yùn)事故。管道堵塞情況見(jiàn)圖1、圖2。

圖1 脫硝噴嘴堵塞情況

圖2 噴氨格柵分支管道堵塞情況

4 冷風(fēng)加熱技術(shù)

在SCR煙氣脫硝系統(tǒng)的原稀釋風(fēng)系統(tǒng)基礎(chǔ)上增加一套純凈風(fēng)冷風(fēng)煙氣加熱系統(tǒng)，稀釋風(fēng)機(jī)入口風(fēng)源取自室內(nèi)，并設(shè)置一層篩網(wǎng)，防止雜物進(jìn)入稀釋風(fēng)系統(tǒng)中，堵塞噴氨滴管。稀釋風(fēng)機(jī)出口設(shè)計(jì)一條新管路，將室內(nèi)風(fēng)經(jīng)Φ325×7 mm的聯(lián)絡(luò)母管再分4路Φ219×6 mm送入SCR出口煙道中進(jìn)行換熱混合，室內(nèi)風(fēng)設(shè)計(jì)加熱至260～320 ℃，再經(jīng)Φ377×7 mm的管路送回至稀釋風(fēng)機(jī)出口母管中，與原稀釋風(fēng)出口管道連接。氨氣經(jīng)與加熱后的稀釋風(fēng)稀釋后一同送入SCR脫硝A、B側(cè)噴氨格柵中，實(shí)現(xiàn)脫硝作用。新系統(tǒng)與原系統(tǒng)為并列關(guān)系，可實(shí)現(xiàn)獨(dú)立運(yùn)行功能。當(dāng)任一系統(tǒng)故障時(shí)，可切換至另一系統(tǒng)運(yùn)行，改造后DCS操作系統(tǒng)操作方式不變。換熱管迎風(fēng)面加裝防磨角鋼，換熱管采用Q235材質(zhì)，可以滿(mǎn)足管材防磨要求，磨損壽命大于5年，使用壽命大于8年。改造后將冷風(fēng)加熱系統(tǒng)作為熱稀釋風(fēng)的主要運(yùn)行方式，原有的系統(tǒng)作為備用方式運(yùn)行，2種系統(tǒng)可以自由切換，有效提高了稀釋風(fēng)系統(tǒng)的可靠性。通過(guò)改造，實(shí)現(xiàn)了純凈風(fēng)輸送氨氣功能，避免脫硝系統(tǒng)積灰堵塞問(wèn)題發(fā)生，降低人員勞動(dòng)強(qiáng)度和作業(yè)安全風(fēng)險(xiǎn)，提高設(shè)備安全性、穩(wěn)定性，滿(mǎn)足環(huán)保參數(shù)要求[4-5]。冷風(fēng)加熱系統(tǒng)見(jiàn)圖3。

圖3 冷風(fēng)加熱系統(tǒng)

5 改造后運(yùn)行效果

機(jī)組經(jīng)過(guò)1年的運(yùn)行時(shí)間，通過(guò)脫硝稀釋風(fēng)冷風(fēng)加熱系統(tǒng)改造后，一是脫硝系統(tǒng)的設(shè)備缺陷明顯下降，有效降低人員勞動(dòng)強(qiáng)度和作業(yè)安全風(fēng)險(xiǎn)；二是可以避免脫硝系統(tǒng)管道、彎頭堵塞問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)無(wú)塵噴氨，提高脫硝系統(tǒng)安全性、穩(wěn)定性；三是在一定程度上解決了脫硝噴氨不均勻的問(wèn)題，使進(jìn)入煙道內(nèi)氨氣分配更合理，有效提高了脫硝效率；四是通過(guò)消除稀釋風(fēng)含灰量問(wèn)題，優(yōu)化脫硝反應(yīng)，降低尿素耗量；五是通過(guò)在脫硝出口布置煙氣換熱器吸熱，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)降低排煙溫度目的；六是對(duì)鍋爐余熱回收提出了新方法，可有效推廣。

6 結(jié)論

a.結(jié)合排煙溫度高的爐型特點(diǎn)，有效對(duì)煙氣余熱進(jìn)行回收，煙氣加熱系統(tǒng)還會(huì)緩解排煙溫度問(wèn)題，使脫硝稀釋風(fēng)冷風(fēng)煙氣加熱系統(tǒng)改造一舉兩得。安裝管式換熱器，空預(yù)器入口煙溫可降低6 ℃，排煙溫度降低2 ℃，鍋爐效率增加0.1個(gè)百分點(diǎn)。

b.冷風(fēng)加熱技術(shù)改造完成后，機(jī)組SCR煙氣脫硝系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，經(jīng)查閱運(yùn)行參數(shù)，甲乙側(cè)稀釋風(fēng)量可長(zhǎng)期維持在2000 Nm3/h，噴氨格柵測(cè)溫正常，最低溫度大于120 ℃，噴氨格柵堵塞問(wèn)題得到根本解決，人員巡視檢查和維護(hù)工作量大幅度減少，脫硝系統(tǒng)安全性、穩(wěn)定性得到提升，環(huán)保風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)一步降低，可為存在類(lèi)似問(wèn)題的同類(lèi)型機(jī)組提供借鑒。