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        主要產品:通風蝶閥|氣動快切閥|高溫煙閥|調節閥|氨用截止閥|球閥|脫硫蝶閥|電磁閥
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        淺談SCR脫硝超低排放改造在300MW鍋爐的應用

        1 機組簡介

        某廠六期工程2×300MW供熱機組,均為東方鍋爐廠制造的DG1065/17.4-II12型亞臨界參數、自然循環、一次中間再熱、單爐膛平衡通風、四角切圓燃燒、固態排渣、緊身封閉、全鋼構架的P型汽包爐。制粉系統采用5套中速磨煤機、直吹式一次風機系統,設計煤種為西山貧煤、洗中煤的混煤。鍋爐燃燒產生的氮氧化物設計值為650 mg/Nm3,為了達到氮氧化物達標排放的目標,某廠于2011年10月完成了2×300MW鍋爐的低氮燃燒器(LNB)改造,于2012年11月完成2×300MW鍋爐的煙氣脫硝改造,LNB+SCR聯合脫硝系統投運后將氮氧化物由650 mg/Nm3 降至100mg/Nm3以下,并于2015年11月完成2×300MW鍋爐超低排放改造,達到了環保要求的排放限值50 mg/Nm3以下,順利通過了環保部門的驗收,大大削減了氮氧化物的排放量,具有很大的社會效益。

        2  超低排放改造前SCR煙氣脫硝系統簡介

        2.1 煙氣脫硝原理簡述

        我廠煙氣脫硝工藝屬于干法選擇性催化還原法(SCR),SCR技術是還原劑在催化劑作用下,選擇性地與NOx反應生成N2和H2O,而不是被O2所氧化,主要反應如下:

        NO+NO2+2NH3→2N2+3H2O

        4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O

        2.2 工藝流程

        省煤器出口煙氣進入SCR入口煙道,與噴入的氨/空氣混合氣均勻混合,從上部進入反應器,通過整流裝置,垂直流經催化劑,在催化劑的作用下,氨氣和煙氣中的NOx反應生成氮氣和水,最后通過SCR出口煙道進入空預器。SCR系統包括催化劑反應器、尿素制備儲運系統、熱解系統、氨噴射系統及相關的測試控制系統。脫硝反應器布置在省煤器與空預器之間,屬于高灰布置、垂直氣流方式。催化劑采用東方凱特瑞(#11爐)和江蘇龍源(#10爐)的蜂窩式催化劑,一臺鍋爐布置兩臺SCR反應器,2+0布置方式,每臺SCR反應器安裝二層催化劑,每層催化劑布置三臺聲波吹灰器,通過定期的聲波振動吹掃,保持催化劑的清潔,并盡可能避免因死角而造成催化劑失效導致脫硝效率的下降,吹灰器的控制接入了脫硝DCS控制系統。

        3 SCR脫硝系統超低排放改造方案

        3.1 改造方案與技術簡述

        3.1.1 原SCR采用雙反應器高灰布置,采用尿素熱解SCR法脫硝工藝,反應器催化劑設計共2層,反應器催化劑按“2+0”配置。原設計脫硝反應器入口NOx濃度為400mg/Nm3,設計脫硝效率為75%,反應器出口NOx濃度不高于100mg/Nm3。根據山西省人民政府辦公廳《關于貫徹落實〈能源發展戰略行動計劃〉(2014-2020年)的實施意見》(晉政辦發〔2014〕62號)文件要求,在2017年底前全省單機30萬千瓦及以上燃煤發電機組主要污染排放物排放要達到或基本達到天然氣燃氣輪機排放標準。2015年2月4日,太原市政府要求大唐太原第二熱電廠2015年完成六期#10、#11機組超低排放改造,即NOx排放濃度不大于40mg/Nm3。

        3.1.2 本次改造催化劑仍按照“2+0”配置,原有兩層蜂窩式催化劑全部進行優化更換為板式催化劑(大唐南京環??萍钾熑斡邢薰旧a),提高脫硝催化反應效率,使出口NOx濃度滿足NOx排放值在40mg/Nm3、脫硝效率90%、氨逃逸率<3ppm;化學壽命>24000h的性能保證要求。

        3.1.3 此次超低排放改造熱解爐利舊。

        3.1.4 原電加熱器運行已達到最高負荷,對電加熱器進行增容,將電加熱器功率由原來的550 kW增大到667 kW,改造范圍為電加熱器本體及控制柜整體更換。

        3.1.5 更換催化劑后,模塊高度為1584mm,為滿足模塊上方凈空要求,將原模塊下方的支撐梁拆除,重新設計安裝支撐部件,降低支持梁頂標高,實現增加模塊高度的要求。

        3.1.6 脫硝低壓負荷由脫硝低壓變壓器提供,本次脫硝改造電加熱器容量由原有550kW擴容至667kW后,原有脫硝低壓變壓器容量不滿足本次改造要求,本次更換為SGB10-1250型,同時更換變壓器電源電纜ZRC-YJV22-6kV-3x95mm2。

        3.1.7 原有電加熱器供電回路不滿足本次需求,需更換原有框架式開關,以滿足本次改造需求。本次改造脫硝系統不涉及事故保安電源,無直流UPS負荷。

        3.1.8 改造所涉及的斷路器選用西門子有限公司框架斷路器,短時耐受電流40KA、峰值耐受電流100KA。

        3.1.9 所有涉及到的電纜必須走電纜橋架,原電纜橋架容量不足時,安裝規范的新橋架。依據有關電纜的防火規程、標準和規范,完成可靠的防火阻燃設施。

        3.1.10 低壓開關柜改造后應滿足:內部各工作單元之間應通過金屬擋板或相當的材料隔離。帶電部分應加以適當的保護以防止觸電。在其它單元帶電的情況下應能更換和改接電纜。

        3.1.11 加熱器控制柜內要設計有進線開關。

        3.1.12 電加熱器功率由原來的550KW增大至667KW,更換電加熱器控制柜,新的電加熱器控制柜放置在SCR區現有電控設備間,使用原電加熱器控制柜拆除后的盤位,新的電加熱器信號仍送至DCS,接入現有電加熱器信號位置,現有的電加熱器控制邏輯不變。新電加熱器的控制電纜盡量利舊。電加熱器改造前后儀表測點數量無變化,所以本次不涉及儀表改造。

        4 超低排放改造SCR廢舊催化劑處置

        4.1 處置原因及工作范圍

        因超低排放改造后SCR催化劑外形尺寸及型式均與原催化劑不同,舊催化劑已無再生利用價值,需進行廢舊催化劑處置。2臺機組4個反應器內8層催化劑共計553.188m3,采用無害化處理方式。催化劑處置工作由江蘇龍凈科杰催化劑再生有限公司完成,包含廢舊催化劑的現場預清灰、現場從煙道內拆除、防護包裝、運輸、無害化處理等工作。

        4.2 廢舊催化劑處置的相關要求

        4.2.1乙方處理廢舊催化劑時須持有所在地環保部門廢煙氣脫硝催化劑危險廢物經營許可證(HW49)。

        4.2.2轉運前必須辦理危險廢物轉運五聯單,乙方須協助甲方辦理轉移計劃。(危廢轉運五聯單辦理流程規定,發生地辦理主體應為甲方,乙方需協助辦理;接收地辦理由乙方承擔)。

        4.2.3廢舊催化劑運輸公司、車輛、人員應持有交通主管部門頒發的危險貨物道路運輸許可證及相關資質。

        4.2.4廢舊催化劑的的收集、貯存、運輸、再生、利用處置活動應嚴格執行《關于加強廢煙氣脫硝催化劑監管工作的通知》和《廢煙氣脫硝催化劑危險廢物經營許可證審查指南》及甲方所在地環保部門的相關要求。

        4.2.5乙方應制定有針對性的廢舊催化劑運輸應急預案。


        5 超低排放改造后脫硝系統運行情況

        超低排放改造后脫硝系統投入運行時,存在電加熱器本體溫度偏高現象,及時聯系廠家來廠進行分析,通過提高電加熱器跳閘溫度值(由700度提高至750度)、提高一次風壓及流量后,問題得到控制,排放指標達到超低排放標準要求。


        6 噴氨優化調整試驗

        為在排放新標準下采取最經濟安全的NOx控制方案,提高SCR系統運行效率,降低SCR系統出口斷面NOx濃度偏差,減小SCR系統氨逃逸量,減小脫硝出口與脫硫出口NOx值偏差等問題,委托中國大唐集團科學技術研究院有限公司西北分公司對SCR裝置的AIG進行噴氨優化調整。試驗分摸底試驗、噴氨優化調整試驗及氨逃逸測試三個部分。

        280MW工況調整后測試,A側SCR出口的NOx濃度分布相對標準偏差值從54.8%下降至28.4%,B側SCR出口的NOx濃度分布相對標準偏差值從51.3%下降至22.2%,調整后SCR出口的NOx濃度分布場與原始工況摸底試驗NOx濃度分布場對比均勻性得到了很大提高。


        7 超低排放改造后SCR系統運行調整注意事項

        7.1 應根據煤質情況及時調整鍋爐燃燒,充分利用低氮燃燒器進行調整,減少氮氧化物的生成量,在保證達標排放的同時盡量減少尿素用量,提高系統運行經濟性。

        7.2 定期對脫硝系統數據進行比對,如發現異常變化,及時分析查找原因并做好分析記錄。

        7.3 對脫硝出口氮氧化物和脫硫出入口氮氧化物比對,偏差較大時及時聯系熱工進行校驗。

        7.4 對脫硝系統顯示異常的參數及時填寫缺陷,聯系處理。

        7.5 SCR系統調整的目標值以總排口穩定控制在40mg/Nm3為最佳,防止氨逃逸增大引起下游設備堵塞。

        7.6嚴密監視脫硝系統入口煙氣溫度在320度至420度之間范圍內,當煙氣溫度過高或過低時及時通過有效的燃燒調整、增減鍋爐負荷、吹灰等手段調整煙氣溫度,嚴禁高于420度運行。

        7.7 運行中不應單靠氨逃逸率測點顯示值來判斷噴氨量是否過大,應經常對比分析脫硝系統進、出口NOx與噴氨量間經驗值與實際值變化情況,結合空預器差壓等參數變化情況來判斷是否過噴。

        7.8 運行中若出現氨逃逸濃度超規定值時,應先減少噴氨量,將氨逃逸濃度降低至允許的范圍后,查找氨逃逸高的原因,及時聯系相關工程部處理。

        7.9 將催化劑及空預器差壓作為常態監視參數,并做好差壓記錄、變化對比工作。若同負荷工況下反應器的壓差變大,應加強催化劑的吹灰頻率;當同負荷工況下空預器差壓明顯增大時,應加強空預器的吹灰頻率,視情況可投入空預器連續吹灰方式。

        結 語:我廠的六期兩臺300MW鍋爐經過脫硝超低排放改造后,各項指標均符合技術要求的性能保證值,氮氧化物排放值達到50mg/Nm3以下,順利通過環保部門的驗收,具有很大的社會效益。

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