1000MW燃煤機(jī)組煙氣超低排放脫硝及鍋爐輔機(jī)改造

1000MW燃煤機(jī)組煙氣超低排放脫硝及鍋

爐輔機(jī)改造

介紹大唐國(guó)際***發(fā)電公司1OOOMW超超臨界機(jī)組3#機(jī)脫

硝改造以及鍋爐輔機(jī)超低排放改造情況，對(duì)改造后的脫硝運(yùn)

行問(wèn)題與運(yùn)行參數(shù)開(kāi)展分析，提出防范措施，對(duì)增壓風(fēng)機(jī)運(yùn)

行出現(xiàn)的問(wèn)題，提出整改措施。

按照《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB13223—20**)

的規(guī)定，自20**年1月1日起，新建燃煤鍋爐大氣污染物排

放濃度排放值見(jiàn)表1,其中重點(diǎn)地區(qū)執(zhí)行大氣污染物特別排

放限值。除**、**、**、**以外，新建的燃煤鍋爐的排放限

值見(jiàn)表2O大唐國(guó)際***發(fā)電責(zé)任公司(以下簡(jiǎn)稱“***發(fā)電公

司”)為到達(dá)相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)，降低排放濃度，于20**年6月對(duì)

1000MW超超臨界機(jī)組3#機(jī)組開(kāi)展了超低排放改造。

表1《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》新建燃煤鍋爐大氣

污染物排放限值

表2《煤電節(jié)能減排升級(jí)與改造行動(dòng)計(jì)劃》新建燃煤鍋

爐大氣污染物排放限值mg/Nm3

1主要設(shè)備及環(huán)保設(shè)施概述

***發(fā)電公司1000MW超超臨界燃煤發(fā)電機(jī)組主要設(shè)備及

環(huán)保設(shè)施概況如下。

鍋爐：***發(fā)電公司1000MW鍋爐型號(hào)為HG-3110/26.15

-YM3o超超臨界變壓運(yùn)行一次上升直流爐、垂直管圈水冷

壁、一次再熱、單爐膛、燃燒器雙切圓布置、露天布置、平

衡通風(fēng)、固態(tài)排渣、全鋼構(gòu)造、全懸吊構(gòu)造II型鍋爐。

脫硝裝置:***發(fā)電公司3#機(jī)組脫硝采用低氮燃燒+選擇

性催化復(fù)原法(SCR)工藝。催化劑高含塵布置，SCR反應(yīng)器布

置在鍋爐省煤器出口和空氣預(yù)熱器之間，不設(shè)旁路系統(tǒng)。催

化劑層數(shù)按“2+1”設(shè)置(第3層為預(yù)留空間)，催化劑采用

蜂窩型式。脫硝復(fù)原劑采用液氨。

引風(fēng)機(jī)與增壓風(fēng)機(jī):***發(fā)電公司3#機(jī)組原設(shè)置2臺(tái)鍋爐

引風(fēng)機(jī)和2臺(tái)脫硫增壓風(fēng)機(jī)。引風(fēng)機(jī)為***電力機(jī)械廠生產(chǎn)

的靜葉可調(diào)軸流風(fēng)機(jī)，電機(jī)額定功率7700kW；增壓風(fēng)機(jī)為**

鼓風(fēng)機(jī)廠生產(chǎn)的動(dòng)葉可調(diào)軸流風(fēng)機(jī)，電機(jī)額定功率2350kW。

2改造前脫硝系統(tǒng)運(yùn)行狀況

2.1脫硝系統(tǒng)運(yùn)行狀況

改造前SCR入口NOx濃度約為300mg/Nm3,效率維持在

80%左右;SCR出口NOx濃度約為60mg/Nm3,滿足《火電廠大

氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB13223—20**)要求，但是不滿足超

低排放要求，即NOx排放濃度W50mg/Nm3的要求。脫硝運(yùn)行

狀況見(jiàn)圖lo

圖1改造前1000MW機(jī)組SCR出入口NOx濃度曲線圖

圖1催化劑外觀情況

2.2催化劑活性

3#機(jī)組所使用的**遠(yuǎn)達(dá)催化劑活性和脫硝效率、比表面

積、磨損情況均保持得較好，活性檢測(cè)結(jié)果如下。

外觀檢測(cè)結(jié)果：目測(cè)取樣條外觀，B側(cè)上層取樣條有5個(gè)

孔道存有積灰，A側(cè)下層取樣條有4個(gè)孔道存有積灰，如圖

2所示。機(jī)組首次通煙時(shí)間為20**年7月，到20**年4月通

煙時(shí)間約21000h。第一、二層單元外觀較好，第一層單元硬

化端有3個(gè)堵孔，非硬化端有1個(gè)堵孔，有2個(gè)邊角有破損;

第二層單元硬化端有10個(gè)堵孔，外壁和邊角有破損，非硬

化端端面缺損明顯，一邊角有破損。

比表面積檢測(cè)結(jié)果：3#機(jī)組催比表面積參數(shù)見(jiàn)表3o

表33#機(jī)組催比表面積參數(shù)表m2/g

磨損試驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果：3#機(jī)組催磨損試驗(yàn)參數(shù)見(jiàn)表4。

表43#機(jī)組催磨損試驗(yàn)參數(shù)表%/kg

備注：新催化劑磨損率測(cè)試按照《磨損強(qiáng)度檢測(cè)作業(yè)指

導(dǎo)書(shū)》C版，風(fēng)速采用管道風(fēng)速16.5m/s,下砂量13kg/h。

通過(guò)對(duì)催化劑的外觀檢測(cè)、性能測(cè)試和比表面積測(cè)試,

可以得出如下結(jié)論：***發(fā)電公司3#機(jī)組的SCR脫硝催化劑

(V205—W03/Ti02)取樣條，孔道積灰比率小，比表面積減少

較小，但破損較嚴(yán)重，且已運(yùn)行了約24000h。

3脫硝及鍋爐輔機(jī)改造

原有3#機(jī)組脫硝系統(tǒng)催化劑均接近化學(xué)壽命期，脫硝效

率均能到達(dá)設(shè)計(jì)值80%,現(xiàn)有排放值可以到達(dá)60mg/Nm3左右。

為滿足NOx排放濃度W50mg/Nm3的要求，采用增加1層催化

劑，即將原來(lái)預(yù)留層新增1層催化劑方案。

此方案不但可以增加脫硝效率，而且可以延長(zhǎng)脫硝催化

劑的更換周期，更好地利用原有催化劑的剩余活性。當(dāng)原有

的催化劑壽命損耗完畢，可以考慮開(kāi)展再生2層催化劑，或

者根據(jù)目前填充一層催化劑的情況考慮再更換1?2層催化

劑，催化劑壽命管理曲線見(jiàn)圖3。

圖3催化劑壽命管理“2+1”型曲線

由于原有增壓風(fēng)機(jī)裕量缺陷，將增壓風(fēng)機(jī)及電機(jī)整體更

換，風(fēng)機(jī)油站更換，拆掉原增壓風(fēng)機(jī)及電機(jī)根底，拆掉原旁

路煙道，增壓風(fēng)機(jī)入口煙道保持不變，風(fēng)機(jī)出口煙道局部修

改。送風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)、一次風(fēng)機(jī)不開(kāi)展改造。改造后增壓風(fēng)

機(jī)為**鼓風(fēng)機(jī)廠生產(chǎn)的動(dòng)葉可調(diào)軸流風(fēng)機(jī)，電機(jī)額定功率由

原來(lái)的2350kW增加至3950kWo

4改造后脫硝系統(tǒng)運(yùn)行狀況

超低排放后機(jī)組運(yùn)行狀況較好（見(jiàn)圖4）,SCR入口NOx

濃度約為300mg/Nm3o脫硝效率維持約91%,SCR出口NOx濃

度約為25mg/Nm3,脫硫出口NOx濃度27mg/Nm3o

圖4改造后1OOOMW機(jī)組SCR出入口NOx濃度曲線圖

5改造前后脫硝及鍋爐輔機(jī)分析

5.1改造前后脫硝性能參數(shù)比照

超低排放改造脫硝系統(tǒng)主要開(kāi)展了以下工作：增加1層

催化劑和聲波吹灰器;脫硝、脫硫出口NOx濃度表計(jì)換新;脫

硫出口NOx濃度濕度折算。脫硝參數(shù)及用氨量比照如下表5

所示。

表53#機(jī)組超低排放前后用氨量比照

從上表可以看出，脫硝改造后在脫硝入口NOx濃度基本

一樣的情況下，超低排放后脫硝出口NOx濃度下降了

61.43mg/Nm3，脫硫出口折氧后NOx濃度下降了29.56mg/Nm3,

單位電量用氨增加了0.05g/kW-h,脫硝效率從63.14%增加

至90.74%,增加了27%O脫硝效率偏離了原有設(shè)計(jì)工況，存

在氨逃逸率增加，下游設(shè)備空預(yù)器堵塞或腐蝕等風(fēng)險(xiǎn)。經(jīng)噴

氨優(yōu)化后，單位電量用氨減小，大幅減緩空預(yù)器堵塞或腐蝕

等風(fēng)險(xiǎn)。

與改造前相比，機(jī)組啟動(dòng)后脫硝出口NOx濃度低于脫硫

出口NOx濃度，出現(xiàn)“倒掛”現(xiàn)象，單位電量用氨增加

0.05g/kW-ho按機(jī)組年等效運(yùn)行5000h,對(duì)機(jī)組用氨量開(kāi)展

預(yù)測(cè)，每年液氨耗量為11653平均每月液氨耗量97t,與

脫硝改造前相比，每月多增加用氨量約22t。

5.2風(fēng)機(jī)電流及脫硝阻力

超低排放改造后，當(dāng)機(jī)組負(fù)荷到達(dá)1000MW時(shí)，同煤量

同風(fēng)量下與改造前開(kāi)展比照，引風(fēng)機(jī)電流增加約20A,增壓

風(fēng)機(jī)電流增加約140A,一次風(fēng)機(jī)電流持平，送風(fēng)機(jī)電流增加

約30A,脫硝阻力增加約143.2Pa,八大風(fēng)機(jī)合計(jì)電流增加

184.43A,廠用電率上升0.153%,供電煤耗增加約

0.435g/kW?h,匯總后如下表6所示。

表63#機(jī)組超低排放改造對(duì)風(fēng)機(jī)電流及廠用電率的影響

超低排放改造前后八大風(fēng)機(jī)電流比照如圖5所示。

圖5改造前后風(fēng)機(jī)電流變化

6超低排放改造后脫硝運(yùn)行問(wèn)題及防范措施

6.1增加催化劑導(dǎo)致S03轉(zhuǎn)化率提高

脫硝系統(tǒng)因增加了催化劑的填充量而導(dǎo)致S03轉(zhuǎn)化率提

高，增加了空預(yù)器硫酸氫鐵堵塞的風(fēng)險(xiǎn)。同樣的S()3濃度下，

氨濃度越低，風(fēng)險(xiǎn)越小，針對(duì)超低排放改造后脫硝運(yùn)行存在

的問(wèn)題，采取了嚴(yán)格控制入爐煤硫分，噴氨流場(chǎng)優(yōu)化調(diào)整,

空預(yù)器在線水沖洗，以及提高排煙溫度，利用高溫將沉積在

空預(yù)器受熱元件上的硫酸氫錠分解，從而疏通空預(yù)器煙氣流

道等一系列防范措施，以減少空預(yù)器運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)。

6.2脫硝效率高，氨逃逸率大

改造后脫硝效率明顯升高，控制脫硫出口NOx濃度為

28.Img/Nm3時(shí)脫硝效率到達(dá)了90.74%,若進(jìn)一步降低NOx

濃度控制值會(huì)導(dǎo)致噴氨量大幅增加，氨逃逸率增大，空預(yù)器

堵塞風(fēng)險(xiǎn)加大。針對(duì)此風(fēng)險(xiǎn)，聯(lián)系電科院開(kāi)展了噴氨流場(chǎng)優(yōu)

化調(diào)整，同時(shí)將脫硫出口NOx濃度納入績(jī)效管理，在防止超

標(biāo)的同時(shí)不能控制過(guò)低，嚴(yán)防過(guò)量噴氨，嚴(yán)控氨逃逸，預(yù)防

空預(yù)器堵塞。

從表2可以看出，當(dāng)脫硝入口NOx濃度在224.18mg/Nm3

時(shí)，控制脫硝出口NOx濃度在20.01mg/Nm3時(shí)，脫硝效率到

達(dá)了90.74%；若脫硝入口NOx濃度進(jìn)一步升高，在出口NOx

濃度控制不變的情況下，脫硝效率將上升，從而導(dǎo)致噴氨量

大幅增加，氨逃逸率增大。針對(duì)此種情況，在配煤、配風(fēng)調(diào)

整時(shí)需要重點(diǎn)考慮脫硝入口NOx濃度的變化趨勢(shì)，保證正常

的配煤摻燒方式，燃料部需要統(tǒng)籌做好來(lái)煤計(jì)劃，防止高熱

值煤種或低熱值煤種扎堆卸船。

6.3N0x濃度瞬時(shí)值超標(biāo)和過(guò)量噴氨

超低排放改造后，NOx濃度為50mg/Nm3,正常要求應(yīng)在

40mg/Nm3以下，NOx濃度控制區(qū)間收窄，調(diào)節(jié)難度加大，瞬

時(shí)值超標(biāo)和過(guò)量噴氨現(xiàn)象突出，脫硝自動(dòng)調(diào)節(jié)無(wú)法滿足正常

調(diào)整需要，為此開(kāi)展了以下工作。

1）優(yōu)化脫硝出口NOx濃度自動(dòng)校準(zhǔn)的時(shí)間，盡量防止在

升降負(fù)荷時(shí)校準(zhǔn)NOx濃度，減小對(duì)NOx濃度調(diào)整的影響。并

將自動(dòng)校準(zhǔn)時(shí)間下發(fā)給機(jī)組，要求機(jī)組人員對(duì)班中自動(dòng)校準(zhǔn)

時(shí)間掌握清楚，校準(zhǔn)時(shí)間附近盡量防止啟停磨等操作量大的

操作。

2）建立NOx濃度變化曲線，將脫硝出入口NOx濃度、氧

量等數(shù)據(jù)參加曲線變化趨勢(shì)，在升降負(fù)荷和啟停磨時(shí)，根據(jù)

曲線內(nèi)數(shù)值變化提前調(diào)整。

3）摸索鍋爐燃燒變化時(shí)脫硝入口、出口以及脫硫出口

NOx濃度變化趨勢(shì)，在脫硝自動(dòng)調(diào)節(jié)邏輯中對(duì)脫硝入口NOx

濃度前饋量開(kāi)展優(yōu)化，使得脫硝自動(dòng)調(diào)節(jié)線性改善，從自動(dòng)

邏輯上減少瞬時(shí)值超標(biāo)和過(guò)量噴氨的現(xiàn)象。

4）積極推進(jìn)脫硝INFIT系統(tǒng)的應(yīng)用，優(yōu)化脫硝自動(dòng)調(diào)節(jié),

將升降負(fù)荷、啟停磨、停磨后吹掃導(dǎo)致一二次風(fēng)率變化等影

響NOx濃度的變量參加自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)內(nèi)，以提高NOx濃度自

動(dòng)調(diào)整的精度。

7超低排放改造后鍋爐輔機(jī)存在問(wèn)題

7.1機(jī)組運(yùn)行中已整改問(wèn)題

增壓風(fēng)機(jī)動(dòng)葉角度開(kāi)度與實(shí)際不一致，1OOOMW負(fù)荷時(shí)單

臺(tái)增壓風(fēng)機(jī)故障跳閘后，另一臺(tái)增壓風(fēng)機(jī)出力缺陷，入口有

超壓的風(fēng)險(xiǎn)。后經(jīng)重新開(kāi)展了動(dòng)葉角度核對(duì)和行程定位，此

情況有所改善。

7.2后續(xù)停機(jī)或改造方能整改的問(wèn)題

增壓風(fēng)機(jī)進(jìn)出口擋板門(mén)不嚴(yán)，增壓風(fēng)機(jī)隔絕后漏入的煙

氣量大，內(nèi)部溫度較高，對(duì)處理風(fēng)機(jī)內(nèi)部故障帶來(lái)困難，需

要對(duì)增壓風(fēng)機(jī)進(jìn)出口擋板開(kāi)展改造。

超低排放改造后，煙道阻