330MW機(jī)組脫硝系統(tǒng)運(yùn)行優(yōu)化探討

作者： 2015年11月30日 來(lái)源：互聯(lián)網(wǎng) 瀏覽量：
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本文通過對(duì)京科發(fā)電有限公司1號(hào)機(jī)組脫硝系統(tǒng)投運(yùn)后的各系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行分析，并根據(jù)運(yùn)行過程中的實(shí)際情況進(jìn)行合理的優(yōu)化調(diào)整，保證了脫硝系統(tǒng)及后續(xù)設(shè)備的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，減少了發(fā)電運(yùn)行成本，為今后更好的滿足國(guó)家環(huán)
　　本文通過對(duì)京科發(fā)電有限公司1號(hào)機(jī)組脫硝系統(tǒng)投運(yùn)后的各系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行分析，并根據(jù)運(yùn)行過程中的實(shí)際情況進(jìn)行合理的優(yōu)化調(diào)整，保證了脫硝系統(tǒng)及后續(xù)設(shè)備的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，減少了發(fā)電運(yùn)行成本，為今后更好的滿足國(guó)家環(huán)保要求的同時(shí)，控制運(yùn)行成本積累了寶貴經(jīng)驗(yàn)。
 
　　隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和環(huán)保要求的提高，對(duì)煙氣中NOx的排放和控制日益引起人們重視，NOx的排放嚴(yán)重污染了環(huán)境，危害了人體健康和生態(tài)環(huán)境。抑制NOx的排放，是當(dāng)前控制大氣污染的重要工作之一。我國(guó)NOx污染日益嚴(yán)重的根本原因是以煤炭為主的能源消耗結(jié)構(gòu)，并且在短期內(nèi)這種格局也不會(huì)有所改變。在我國(guó)，火力發(fā)電廠是耗煤大戶，也是NOx排放的重點(diǎn)監(jiān)控單位，因此電廠燃煤鍋爐的NOx的減排和控制是今后環(huán)?？刂乒ぷ鞯闹攸c(diǎn)之一。2014年07月01日，國(guó)家環(huán)境保護(hù)部和國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局聯(lián)合以布了新修訂的《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》，燃煤鍋爐的NOx(以NOx計(jì))排放標(biāo)準(zhǔn)降低到100mg/Nm3，在新的排放標(biāo)準(zhǔn)要求下，火電企業(yè)為了控制氮氧化物的達(dá)標(biāo)排放，必須要加裝或改裝煙氣脫硝設(shè)施。
 
　　1、概述
 
　　內(nèi)蒙古京科發(fā)電有限公司（以下簡(jiǎn)稱京科電廠）運(yùn)行一臺(tái)330MW機(jī)組，鍋爐采用由北京巴布科克.威爾科克斯有限公司制造的型號(hào)為B&WB-1196/17.5-M，亞臨界參數(shù)，自然循環(huán)，一次中間再熱，煙氣擋板調(diào)溫、平衡通風(fēng)，前后墻對(duì)沖燃燒方式，緊身封閉，固態(tài)排渣，全鋼架懸吊結(jié)構(gòu)汽包爐。脫硝系統(tǒng)采用選擇性催化還原（SCR）工藝。反應(yīng)器采用高塵型工藝布置，即反應(yīng)器布置在鍋爐省煤器出口與空預(yù)器之間。催化劑選用平板型，布置二層，預(yù)留一層，配有相應(yīng)蒸汽吹灰器（12臺(tái)）。采用液氨為還原劑，配有一套液氨儲(chǔ)存與氨氣制備供應(yīng)系統(tǒng)。液氨儲(chǔ)罐系統(tǒng)按照一臺(tái)機(jī)組滿足脫硝效率7天的耗量考慮（液氨儲(chǔ)罐數(shù)量2臺(tái)，單罐儲(chǔ)存容積35m3,充裝系數(shù)預(yù)設(shè)80%，預(yù)裝33.6噸）。京科電廠脫硝系統(tǒng)于2014年7月9日開始噴氨調(diào)試。
 
　　1.1、脫硝反應(yīng)原理
 
　　在催化劑的作用下，向溫度在280℃～420℃的煙氣中噴入氨氣，將NOx還原成N2和H2O，其主要反應(yīng)如下：

　　1.2、脫硝系統(tǒng)流程圖（圖1）

　　圖1
 
　　1.3、脫硝主工藝原則性系統(tǒng)圖（圖2）

　　圖2
 
　　1.4、脫硝系統(tǒng)運(yùn)行調(diào)整
 
　　1.4.1、SCR反應(yīng)器的啟動(dòng)：
 
　　冷態(tài)啟動(dòng)：鍋爐長(zhǎng)期停運(yùn)后，脫硝反應(yīng)器也處于常溫狀態(tài)，這種啟動(dòng)方式稱為冷態(tài)啟動(dòng)。在冷態(tài)啟動(dòng)過程中，反應(yīng)器溫度＜150℃時(shí)，SCR的溫升速度應(yīng)＜5℃/min。
 
　　溫態(tài)啟動(dòng)：鍋爐溫態(tài)啟動(dòng)時(shí)，反應(yīng)器溫度＞150℃，SCR的溫升速度＜50℃/min，而根據(jù)鍋爐的啟動(dòng)要求，溫態(tài)啟動(dòng)的溫度上升速度一般不允許達(dá)到這一數(shù)值，因此熱態(tài)SCR啟動(dòng)的溫升速度一般不作為主要控制對(duì)象。
 
　　1.4.2、脫硝裝置主要運(yùn)行調(diào)整內(nèi)容：
 
　　1）SCR裝置運(yùn)行過程中需進(jìn)行調(diào)整的內(nèi)容主要包括：運(yùn)行煙氣溫度、氨噴射流量、稀釋風(fēng)流量、吹灰器吹灰頻率等。
 
　　2）SCR噴氨最低連續(xù)運(yùn)行溫度通常為315℃，最高溫度為420℃。
 
　　3）當(dāng)SCR入口煙氣溫度低于315℃時(shí)，停止氨噴射。
 
　　4）SCR入口煙氣溫度大于420℃時(shí)，容易引起催化劑燒結(jié)，降低脫硝性能，停止氨噴射。
 
　　5）氨噴射流量控制。注氨流量是通過出口NOx濃度、脫銷效率及氨逃逸濃度控制。當(dāng)氨逃逸濃度超過3ppm，而SCR出口NOx濃度沒有達(dá)到100mg/Nm3，減少氨氣注入量，把氨逃逸濃度降低至允許的范圍后，再查找氨逃逸高的原因。當(dāng)氨逃逸值恢復(fù)到正常值后，才能繼續(xù)增大氨氣注入量，以保持SCR出口NOx在范圍內(nèi)。噴氨流量調(diào)節(jié)的前提是SCR反應(yīng)器進(jìn)出口的氮氧化物分析儀、氨氣分析儀、氧量分析儀工作正常，測(cè)量準(zhǔn)確。
 
　　6）稀釋風(fēng)流量控制。稀釋風(fēng)流量通常是根據(jù)設(shè)計(jì)脫硝效率對(duì)應(yīng)的最大噴氨量設(shè)定，以使氨空氣混合物中的氨體積濃度小于5%。在氨/空氣混合器內(nèi)，氨與空氣應(yīng)混合均勻，并維持一定的壓力。對(duì)于噴嘴型氨噴射系統(tǒng)，當(dāng)停止氨噴射時(shí)，為避免氨噴嘴飛灰堵塞，應(yīng)一直保持稀釋風(fēng)機(jī)運(yùn)行。
 
　　7）吹灰器吹灰頻率。在SCR注氨投運(yùn)后，要注意監(jiān)視反應(yīng)器進(jìn)出口壓損的變化。若反應(yīng)器的壓損增加較快，與注氨前比較增加較多，此時(shí)要加強(qiáng)催化劑的吹灰。對(duì)于蒸汽吹灰器，每八小時(shí)進(jìn)行吹灰一次。
 
　　1.4.3、采取低氧燃燒技術(shù)，對(duì)氨耗率的控制
 
　　通過低氧燃燒技術(shù)與值際氨耗率指標(biāo)評(píng)比等方式，有效的對(duì)機(jī)組氨耗率控制在7kg/萬(wàn)kwh左右（見圖3）。

　　圖3
 
　　2、脫硝系統(tǒng)投運(yùn)后存在的問題
 
　　2.1、對(duì)風(fēng)煙系統(tǒng)的影響：脫硝系統(tǒng)投運(yùn)后，增加了風(fēng)煙系統(tǒng)阻力，改變了煙氣流場(chǎng)及流速，風(fēng)煙系統(tǒng)阻力增加約500pa，風(fēng)煙系統(tǒng)阻力的增加使引風(fēng)機(jī)電耗增加，高負(fù)荷時(shí)引風(fēng)機(jī)出力不足，在脫硝系統(tǒng)投運(yùn)前應(yīng)計(jì)算引風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓、風(fēng)量裕度，當(dāng)風(fēng)壓裕度不足時(shí)，應(yīng)當(dāng)對(duì)引風(fēng)機(jī)進(jìn)行改造，使引風(fēng)機(jī)風(fēng)壓、風(fēng)量裕度均有10%左右的裕度較為合理，防止脫硝系統(tǒng)投運(yùn)后，造成引風(fēng)機(jī)發(fā)生失速或喘振異常事件。
 
　　2.2、對(duì)主汽參數(shù)的影響：由于本公司燃燒器未進(jìn)行改造，脫硝入口NOx含量遠(yuǎn)高于設(shè)計(jì)值，導(dǎo)致氨耗量增加，為了降低氨耗量，鍋爐通過燃燒調(diào)整即低氧燃燒方式來(lái)控制入口NOx含量，最終減少噴氨量。低氧燃燒導(dǎo)致再熱汽溫度低于額定值，2014年七月份再熱汽溫度為523.70℃、去年同期未上脫硝再熱汽溫度為537.06℃；八月份再熱汽溫度為525.57℃、去年同期未上脫硝再熱汽溫度為534.57℃，再熱汽溫下降較為突出。
 
　　2.3、對(duì)輸灰系統(tǒng)影響：因脫硝系統(tǒng)投運(yùn)后煙氣含水量升高，飛灰含水升高，在輸灰過程中由于水分的增加降低了飛灰在輸灰管道內(nèi)的流動(dòng)性，造成輸灰用氣量增加，使得空壓機(jī)運(yùn)行臺(tái)數(shù)增加且空壓機(jī)卸載時(shí)間較短接近滿功率運(yùn)行，2014年8月份空壓機(jī)耗電率為：0.336%，同比增加0.032%；飛灰含水量升高，長(zhǎng)時(shí)間囤積后導(dǎo)致飛灰粘結(jié)，灰斗落灰不暢，灰?guī)旆呕也粫?；飛灰含水后其粘度增加，將導(dǎo)致飛灰粘附力升高，造成部分陽(yáng)極板、陰極線表面飛灰粘結(jié)，從而影響除塵效率；飛灰含水后其比電阻降低，導(dǎo)電性提升，使得高壓整流變功耗降低（二次電壓明顯下降），但比原單半波運(yùn)行模式相比耗電明顯升高，2014年08月份除塵變耗電率為：0.233%，同比增加0.018%；飛灰濕度增加會(huì)導(dǎo)致布袋表面沾灰，降低布袋的透氣性使除塵器差壓升高，系統(tǒng)阻力增加。
 
　　脫硝投運(yùn)由于鍋爐內(nèi)噴氨后產(chǎn)生的亞硫酸氫銨附著在飛灰顆粒上，導(dǎo)致飛灰顆粒比電阻降低，電除塵效率上升，電區(qū)輸灰量增加，以致輸灰壓縮空氣耗量增加。
 
　　2.4、對(duì)脫硫系統(tǒng)的影響：脫硝投運(yùn)后煙氣中生產(chǎn)的水分相應(yīng)增加，水分通過電袋除塵器后在吸收塔內(nèi)部由于溫降析出進(jìn)入吸收塔，降低脫硫補(bǔ)水量。
 
　　2.5、對(duì)空預(yù)器的影響：由于含SOx的低溫?zé)煔庵凶⑷氚?，在催化劑層產(chǎn)生硫酸氫銨（NH4HSO4）會(huì)導(dǎo)致催化劑的微孔結(jié)構(gòu)閉塞，性能下降，污染物NOx排放超標(biāo)，在空預(yù)器冷段的傳熱元件上凝固下來(lái)，會(huì)造成空預(yù)器冷段積鹽與結(jié)垢，進(jìn)而影響空預(yù)器的正常運(yùn)行，長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行可能導(dǎo)致空預(yù)器堵塞。
 
　　脫硝系統(tǒng)高含塵布置容易造成空預(yù)器堵灰的工藝流程圖（見圖4）

圖4
 
　　3、應(yīng)對(duì)措施：
 
　　1）為防止SCR反應(yīng)器因反應(yīng)不完全生產(chǎn)亞硫酸氰胺，導(dǎo)致空預(yù)器及催化劑堵塞，增加空預(yù)器蒸汽吹掃次數(shù)，對(duì)空預(yù)器定期進(jìn)行5～6小時(shí)連續(xù)吹灰，加強(qiáng)運(yùn)行人員對(duì)空預(yù)器煙氣側(cè)及一二風(fēng)側(cè)差壓監(jiān)視。
 
　　2）由于飛灰含水量升高，為防止電袋除塵器濾袋表面灰質(zhì)降低濾袋透氣性，將電除塵高壓整流變運(yùn)行方式由單半波改為全波運(yùn)行，加大高壓整流變出力，最大限度減少濾袋負(fù)荷。
 
　　3）嚴(yán)格控制輸灰時(shí)間，控制輸灰壓力最高不得高于0.2MPa，防止灰量過多導(dǎo)致輸灰管路堵塞；隨時(shí)根據(jù)灰量情況及時(shí)調(diào)整輸灰周期及落灰時(shí)間。
 
　　4）保證電袋除塵器高壓整流變最大功率輸出量，降低濾袋區(qū)域負(fù)荷情況，嚴(yán)格控制濾袋噴吹間隔，并嚴(yán)密減少電袋除塵器差壓，防止布袋因表面積灰后不能得到及時(shí)清灰而引起受潮，當(dāng)電袋除塵器差壓超過1500Pa，及時(shí)組織進(jìn)行離線噴吹。
 
　　5）調(diào)整灰?guī)鞖饣L(fēng)機(jī)電加熱器溫度至120℃，保證灰?guī)靸?nèi)部飛灰中的水分及時(shí)被熱氣化風(fēng)帶走。
 
　　6）增加灰斗電加熱器設(shè)定溫度及氣化風(fēng)機(jī)電加熱器運(yùn)行溫度，保證灰斗內(nèi)部存灰中及時(shí)受熱流化，防止飛灰囤積后因濕度過大導(dǎo)致板結(jié)。
 
　　7）提高煙氣溫度將煙氣中液相水分汽化，增加煙氣中汽相水含量，減少煙氣中液相水量，提高煙氣品質(zhì)。
 
　　8）加強(qiáng)引風(fēng)機(jī)煙氣量與全壓對(duì)應(yīng)關(guān)系，充分分析引風(fēng)機(jī)特性曲線，保證風(fēng)機(jī)在穩(wěn)定區(qū)內(nèi)運(yùn)行。
 
　　9）利用停機(jī)檢修期間，對(duì)再熱器受熱面或燃燒器進(jìn)行改造，保證鍋爐在設(shè)計(jì)氧量范圍運(yùn)行，保證蒸汽參數(shù)在合格范圍內(nèi)。
 
　　4、結(jié)束語(yǔ)
 
　　本文通過對(duì)京科發(fā)電有限公司1號(hào)機(jī)組脫硝系統(tǒng)改造后存在的問題進(jìn)行原因分析，并根據(jù)分析原因進(jìn)行有針對(duì)性的解決處理，保證了發(fā)電機(jī)組的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，減少了運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用。同時(shí)通過分析隱患產(chǎn)生的原因，總結(jié)出預(yù)防各類問題及隱患的經(jīng)驗(yàn)，為今后更好的進(jìn)行脫硝系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)積累了寶貴經(jīng)驗(yàn)。
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