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        淺談300MW機組脫硝改造的效果

        2018-05-14 10:18:44邢路陽楊新
        裝飾裝修天地 2018年18期
        關(guān)鍵詞:氮氧化物水解尿素

        邢路陽 楊新

        摘 要:本文首先介紹霍煤鴻駿電力分公司8號機組的三大主機的基本情況,進(jìn)而闡述了8號鍋爐脫硝熱解系統(tǒng)、水解系統(tǒng)及催化劑改造項目的實現(xiàn),對改造后運行效果進(jìn)行了概括。

        關(guān)鍵字:脫硝;熱解;水解;催化劑;環(huán)保參數(shù)

        1 引言

        近幾年國內(nèi)火電機組正進(jìn)行有關(guān)環(huán)保方面的改造,300MW燃煤機組鍋爐脫硝系統(tǒng)設(shè)計性能及運行如何,直接影響到鍋爐的運行及氮氧化物的排放。脫硝熱解系統(tǒng)和脫硝水解系統(tǒng)在鍋爐的設(shè)計投運,均在不同程度和方面適應(yīng)了鍋爐脫硝工藝系統(tǒng)的要求,滿足了超低排放改造對鍋爐脫硝工藝的要求。

        2 機組簡介

        霍煤鴻駿電力分公司8號機組鍋爐型號為HG-1060/17.5-HM35型,鍋爐整體Π型布置,全鋼構(gòu)架懸吊緊身全封閉結(jié)構(gòu),鍋爐設(shè)計壓力19.95MPa,最大連續(xù)蒸發(fā)量為1060t/h,額定蒸發(fā)量為1008.8t/h,額定蒸汽溫度540℃;汽輪機型號為CZK300—16.7/537/537,是由哈爾濱汽輪機有限公司生產(chǎn)的亞臨界參數(shù)、一次中間再熱、單軸、雙缸雙排汽、抽汽直接空冷凝汽式汽輪機;發(fā)電機為三相隱極式同步交流發(fā)電機,型號為QFSN-300-2,由哈爾濱電機廠生產(chǎn),采用靜止可控硅、機端自勵的勵磁方式,發(fā)電機出口電壓為20kV,結(jié)構(gòu)為全封閉、自通風(fēng)、強制潤滑、水/氫/氫冷卻、圓筒型轉(zhuǎn)子。

        3 脫硝熱解工藝的實現(xiàn)

        2014年8號機組由國家電投遠(yuǎn)達(dá)環(huán)保有限公司進(jìn)行脫硝改造,增加熱解工藝系統(tǒng),改造后8號鍋爐脫硝系統(tǒng)采用選擇性觸媒脫硝(SCR)法、雙煙道雙反應(yīng)器無旁路煙道布置方式、采用尿素?zé)峤馑玫陌睔庾鳛槊撓踹€原劑。脫硝裝置的工藝流程主要由還原劑制備系統(tǒng)和 SCR 反應(yīng)器區(qū)脫硝系統(tǒng)兩大部分組成。脫硝率不低于80%(入口煙氣NOx為450mg/Nm3,6%含氧量,干基),100%煙氣脫硝。脫硝系統(tǒng)整套裝置的可用率每年不小于98%。還原劑制備系統(tǒng)主要由尿素溶液制備系統(tǒng)、尿素區(qū)壓縮空氣系統(tǒng)、尿素溶液儲存系統(tǒng)、尿素溶液供應(yīng)與循環(huán)裝置系統(tǒng)加熱蒸汽及疏水回收系統(tǒng)、廢水尿系統(tǒng)、尿素溶液熱解系統(tǒng)組成。SCR 反應(yīng)區(qū)系統(tǒng)由煙氣系統(tǒng)、SCR 反應(yīng)器本體、氨噴射系統(tǒng)、重力鎖氣器輸灰系統(tǒng)、壓縮空氣系統(tǒng)、蒸汽吹灰系統(tǒng)、聲波吹灰系統(tǒng)。SCR 反應(yīng)器區(qū)主要介質(zhì)有煙氣流,氨流,氮氣流,其物流流向如下:原煙氣來自鍋爐省煤器的未脫硝煙氣->SCR 系統(tǒng)入口->噴氨格柵->煙氣/ 氨混合器->導(dǎo)流板->整流裝置->催化劑層,凈煙氣由催化劑層->SCR 反應(yīng)器出口->空氣預(yù)熱器入口。

        2015年由國家電投遠(yuǎn)達(dá)環(huán)保有限公司對脫硝煙氣相關(guān)參數(shù)進(jìn)行測試,8號機組的脫硝測試從2015年6月23日開始至2015年6月27日結(jié)束。試驗期間的運行參數(shù)由DCS系統(tǒng)實時記錄,為了準(zhǔn)確、客觀、有代表性的反映脫硫裝置的運行狀況,選取的試驗時段遵守以下原則:脫硝裝置較長時間在設(shè)定試驗工況穩(wěn)定運行,并且原煙氣NOX濃度保持相對穩(wěn)定,以長時間的穩(wěn)定運行來反映脫硝率和耗量指標(biāo)。由于8號機組在292MW負(fù)荷下進(jìn)行測試,測試過程中脫硝入口氮氧化物濃度遠(yuǎn)低于設(shè)計值,在運行過程中單臺機組尿素的消耗量雖然未達(dá)到277kg/h的設(shè)計保證值,但其每小時的消耗量也遠(yuǎn)大于脫除氮氧化物所需的量,按目前的情況看實際消耗量是理論需尿素量的1.7~1.9倍左右,鑒于尿素噴射量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于需求量建議較少尿素的噴射量,防止過量的氨對下游設(shè)備產(chǎn)生不良的影響。

        4 脫硝水解工藝的實現(xiàn)

        在2017年超低排放改造過程中,8號鍋爐在原有脫硝熱解工藝系統(tǒng)的基礎(chǔ)上增加了脫硝水解工藝系統(tǒng),并實現(xiàn)了熱解與水解的備用及切換。8號鍋爐脫硝增加尿素水解系統(tǒng)由福建龍凈環(huán)保股份有限公司總承包,完成了尿素催化水解系統(tǒng)整體施工圖設(shè)計、尿素催化水解系統(tǒng)設(shè)備供貨、安裝及調(diào)試等全部工作,包括尿素催化水解區(qū)所需的工藝、土建、控制、電氣、暖通系統(tǒng)的功能設(shè)計、結(jié)構(gòu)、性能、和試驗等方面的具體工作。還原劑制備采用尿素催化水解制氨方案,鍋爐的脫硝公用區(qū)域包含尿素溶解儲存區(qū)和水解區(qū),其中尿素溶解制備儲存區(qū)利舊,在對原系統(tǒng)設(shè)備流量、壓力等參數(shù)及系統(tǒng)性能現(xiàn)場確認(rèn)的前提下新增了尿素催化水解區(qū),水解區(qū)域設(shè)置在16.75m脫硝鋼架平臺上。水解區(qū)所有帶電設(shè)備均為防爆防腐蝕產(chǎn)品,以提高控制系統(tǒng)的可靠性,尿素水解裝置可用率不小于98%,服務(wù)壽命設(shè)計為30年。

        改造后尿素催化水解系統(tǒng)能快速啟動投入,在負(fù)荷調(diào)整時有良好的適應(yīng)性,在運行條件下能可靠和穩(wěn)定地連續(xù)運行,同時在滿足機組滿負(fù)荷運行狀態(tài)下,留有一定的設(shè)計裕量。改造后尿素溶解劑儲存區(qū)利舊,水解區(qū)按300MW燃煤機組進(jìn)行設(shè)計安裝,設(shè)置安裝了一套尿素催化水解系統(tǒng)、蒸汽系統(tǒng),冷凝液回收系統(tǒng),除鹽水系統(tǒng),工業(yè)水系統(tǒng),給排水系統(tǒng)、氨空混合系統(tǒng)、熱解/水解切換系統(tǒng)

        5 脫硝催化劑的更換

        為滿足超低排放改造的要求,8號鍋爐于2017年由中電聯(lián)公司進(jìn)行脫硝了催化劑的改造,對催化劑設(shè)計、供貨按年利用小時7500小時、投運時間7500小時,催化劑的化學(xué)壽命(從催化劑第一次通煙氣開始計算,暴露在煙氣中的累計時間)不低于16000小時。機械壽命(是指催化劑機械結(jié)構(gòu)保持不對運行產(chǎn)生障礙的一定期間)不少于10年的要求考慮。在35~100%BMCR時脫硝入口煙溫滿足連續(xù)噴氨條件,設(shè)計催化劑適用煙氣溫度在310~427℃情況下長期運行,300℃間斷噴氨,最低連續(xù)噴氨310℃,最高連續(xù)噴氨溫度為427℃,同時能承受運行溫度450℃不少于5小時沖擊下催化劑性能不受損傷。催化劑安裝完成投入使用滿16000小時,SCR出口NOx不超過50mg/Nm3,氨逃逸小于3ppm。

        設(shè)計使用催化劑是全新的催化劑,不使用再生的,同時催化劑的上端部采取耐磨措施。設(shè)計催化劑采用模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計,模塊規(guī)格統(tǒng)一、具有互換性以減少更換催化劑的時間。同時催化劑模塊設(shè)計有效防止煙氣短路及與密封系統(tǒng)相配合,催化劑模塊箱體底部自帶密封。模塊本身采用碳鋼結(jié)構(gòu)框架,并采用焊接、密封完好,且便于運輸、安裝、起吊。每層催化劑層都應(yīng)均勻布置安裝可拆卸的測試片,每11個模塊(提供的測試片是8催化劑有1個活動測試片)至少有1個活動測試片。在設(shè)計時充分考慮安裝施工及投運后的檢修維護(hù)方便。

        與催化劑改造同步,此次改造對鍋爐省煤器出口至脫硝入口煙道磨損支撐及導(dǎo)流板進(jìn)行了更換,并對煙道內(nèi)壁磨損集中的部位采取必要的高溫防磨措施名同事對原有噴氨調(diào)節(jié)總門(DN400共2只)和分門(DN100共22只)進(jìn)行更換。

        6 脫硝改造效果

        在2014年8號鍋爐增加脫硝熱解工藝系統(tǒng)的基礎(chǔ)上,并在2017年8號鍋爐增加脫硝水解工藝系統(tǒng)及催化劑改造后,目前鍋爐脫硝系統(tǒng)總體運行情況良好,設(shè)備運行較為穩(wěn)定,滿足超低排放改造中對降低氮氧化物的要求,氮氧化物的排放指標(biāo)達(dá)到了相關(guān)要求。

        7 結(jié)束語

        目前8號機組脫硝系統(tǒng)運行比較穩(wěn)定,通過168小時試運,達(dá)到了標(biāo)準(zhǔn)氮氧化物排放濃度不高于50毫克/立方米設(shè)計指標(biāo),使環(huán)保參數(shù)達(dá)到了相關(guān)要求,使改造項目也達(dá)到了預(yù)期的效果。在今后的鍋爐運行中,仍需在運行及檢修技術(shù)上進(jìn)行摸索,不斷總結(jié)經(jīng)驗。

        參考文獻(xiàn):

        [1] 章明富燃煤電廠煙氣脫硝設(shè)備運行維護(hù)與改造[J].

        [2] 張磊燃煤鍋爐超低排放技術(shù)[M].化學(xué)工業(yè)出版社.

        作者簡介:

        邢路陽(1990-),男,大本,助理工程師,畢業(yè)于內(nèi)蒙古科技大學(xué),現(xiàn)就職于霍煤鴻駿電力分公司B廠設(shè)備部,從事鍋爐檢修及維護(hù)管理工作。

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