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        火力發(fā)電廠鍋爐設(shè)備管理及改造研究

        2021-12-02 11:57:18福建晉江熱電有限公司戴文斌
        電力設(shè)備管理 2021年14期
        關(guān)鍵詞:煙氣

        福建晉江熱電有限公司 戴文斌

        對于循環(huán)流化床鍋爐而言,燃料適應(yīng)性突出,可有效調(diào)節(jié)負(fù)荷能力,在環(huán)保方面優(yōu)勢顯著,受到了行業(yè)的高度關(guān)注。相關(guān)文件指出,應(yīng)對燃煤發(fā)電機(jī)組進(jìn)行嚴(yán)格檢查,判斷大氣污染物排放情況并加強(qiáng)環(huán)保改造,積極落實(shí)脫硫、脫硝設(shè)施安裝,配備防塵設(shè)施,如果機(jī)組未達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)責(zé)令整改,確保機(jī)組能夠在全時(shí)段內(nèi)滿足達(dá)標(biāo)排放要求。以國家相關(guān)政策作為參考,加強(qiáng)燃煤機(jī)組煙氣排放應(yīng)切實(shí)提升日程,經(jīng)有效治理確保企業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

        某火力發(fā)電廠于2004年建成,截至目前投產(chǎn)運(yùn)行良好。該電廠主要使用2×50MW機(jī)組,配DG260-9.81/540-1型循環(huán)流化床鍋爐,煤源具有較高的穩(wěn)定性。以入爐煤相關(guān)分析報(bào)告作為參考,基硫分均低于0.75%。在未改造前主要應(yīng)用爐內(nèi)噴鈣干法進(jìn)行脫硫處理,經(jīng)有效檢測,可在一定程度上降低SO2濃度質(zhì)量,應(yīng)用SNCR 完成脫硝工作,還原劑組成為氨水、劑量為25%。NOx濃度質(zhì)量在100mg/m3以下,以布袋除塵器落實(shí)除塵處理。

        1 煙氣排放改造

        應(yīng)用SNCR 進(jìn)行脫硝,處理完成NOx后,吸收劑接觸到煙氣可形成一定的反應(yīng),進(jìn)而出現(xiàn)亞硫酸鈣,對含塵煙氣進(jìn)行凈化并排出,轉(zhuǎn)入到脫硫環(huán)節(jié),經(jīng)除塵器完成相應(yīng)的氣固分離處理。本文主要以脫硫、脫硝及除塵器三個(gè)方向展開相應(yīng)的改造工作,因?yàn)閭鹘y(tǒng)脫硫使用爐內(nèi)噴鈣干法,具有一定效果,可對該方法進(jìn)行保留、予以優(yōu)化處理,將半干法工藝進(jìn)一步應(yīng)用在鍋爐中。借助生石灰完成脫硫劑排放。經(jīng)有效處理,檢測鍋爐煙氣排放情況,如果為單爐煙氣排放,SO2質(zhì)量濃度相對較高,而在使用半干法后煙氣得到有效處理,檢測SO2排放情況,濃度質(zhì)量下降顯著,具體可控制在350mg/m3。

        在脫硝系統(tǒng)方面,改造技術(shù)有低氮燃燒、SNCR(選擇性非催化還原法)系統(tǒng)提效改造以及爐后協(xié)同脫硝。經(jīng)有效改造治理后,對爐膛各部分煙氣情況進(jìn)行相應(yīng)的檢測,NOX濃度質(zhì)量均得到了有效降低。具體分析,在低氮燃燒改造中,借助分級燃燒原理能控制爐床溫度,在溫度降低的情況下NOx生成也會隨之減少。針對SNCR 應(yīng)用,除數(shù)學(xué)模型構(gòu)建外還涉及到物理模型的構(gòu)建,借助仿真流場模擬相關(guān)技術(shù),可確定噴槍位置及相應(yīng)參數(shù),其中還原劑主要由氨水組成。在協(xié)同脫硝工藝方面,將其應(yīng)用在鍋爐運(yùn)行中在極端工況下較為常見,可對鍋爐運(yùn)行異常情況進(jìn)行有效補(bǔ)救,使煙氣排放得以控制并滿足達(dá)標(biāo)排放要求。利用脫硫吸收塔流化床反應(yīng)器吸附劑顆粒,以其作為載體,借助脫硝劑經(jīng)過相應(yīng)的氧化、催化作用使NO 有效轉(zhuǎn)變?yōu)镹O2,并與鈣基吸收劑形成中和反應(yīng),最終實(shí)現(xiàn)脫硝。本文使用脫硝劑成分為25%亞氯酸鈉溶液[1]。

        使用半干法,除塵器通過吸收脫硫劑能對脫硫劑原本均勻性進(jìn)行有效改進(jìn),使整個(gè)霧化噴水過程保持良好的均勻性。脫硫后需使用專用布袋除塵器落實(shí)除塵處理,本文對其加以改造,通過增加了大腔沉降技術(shù)、超濾技術(shù)并增設(shè)布袋數(shù)量確保除塵系統(tǒng)工作效率。經(jīng)改造后,在煙塵入口處質(zhì)量濃度為54g/m3,具體排放指標(biāo)在10mg/m3以下。就目前而言,無論是脫硫工藝還是除塵工藝,在行業(yè)內(nèi)均已發(fā)展成熟,因此本文主要以脫硝作為研究重點(diǎn)。在整個(gè)設(shè)備改造中低氮燃燒改造屬于核心部分,在改造前應(yīng)嚴(yán)格檢測NOx排放情況,以確保煙氣排放控制作為前提,避免相關(guān)要素對鍋爐運(yùn)行造成影響。

        改造二次風(fēng)供風(fēng)。針對原有鍋爐二次風(fēng),主要存在于爐前、爐后,各三層、兩層,其中,對比與布風(fēng)板之間的距離,下層風(fēng)口為951.66mm、上層風(fēng)口為4662.73mm。借助上述設(shè)計(jì)形式,在整體分級燃料燃燒中并沒有明顯優(yōu)勢,且具有較高的NOx生成概率。本文主要使用改造技術(shù)為分級燃燒技術(shù),通過合理控制前后墻、側(cè)墻風(fēng)口,可有效實(shí)現(xiàn)NOx生成控制。

        以分離器入口方面進(jìn)行改造,通過縮短1號、2號爐分離器入口煙道寬度,能有效保障分離效率,并進(jìn)一步提升整個(gè)鍋爐整體效率。以分離器中心筒方面進(jìn)行改造,應(yīng)借助有效手段對中心筒厚壁進(jìn)行調(diào)整并做好材料控制工作。選擇適當(dāng)材料完成中心筒鑄造并設(shè)置壁厚為16mm,縮減中心筒上口徑以及下口徑,使中心筒能夠順利膨脹,以免受到高溫影響,出現(xiàn)變形情況。

        以布風(fēng)板風(fēng)帽方面進(jìn)行改造,結(jié)合鍋爐運(yùn)行實(shí)際需求,應(yīng)合理選擇風(fēng)帽,保障風(fēng)帽阻力,提高其使用壽命。通過落實(shí)風(fēng)帽選擇確定開孔數(shù)量,能夠進(jìn)一步保障流速、動量,使布風(fēng)均勻并提升流化質(zhì)量。在改造后風(fēng)帽被控制在700個(gè)以下,開孔率保持在4.0%,以菱形交錯(cuò)形式完成風(fēng)帽布局,有效提升了布風(fēng)板功能,促進(jìn)流化均勻性[2]。

        2 改造效果以及改造后問題處理

        參照上文改造方案,該火電廠完成了對兩臺設(shè)備的改造,整個(gè)改造共花費(fèi)4個(gè)月,在改造完成后對鍋爐煙氣排放情況進(jìn)行檢測,兩臺鍋爐均已達(dá)到行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。但是結(jié)合實(shí)際運(yùn)行而言鍋爐還存在一定的問題,需進(jìn)一步對改造后的鍋爐進(jìn)行處理,以符合超低煙氣排放作為前提,確保鍋爐運(yùn)行穩(wěn)定性以及安全性。

        建立在有效改造基礎(chǔ)上,火電廠進(jìn)一步完成了煙氣排放檢測,驗(yàn)收工作由環(huán)保局負(fù)責(zé)。鍋爐1、鍋爐2改造后SO2濃度(mg·m3)分別為4~6/6~23、NO2濃度分別為15~36/20~38、顆粒物濃度分別為2.0~3.4/2.3~5.6。根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn),SO2、NOx以及顆粒物質(zhì)量濃度應(yīng)分別控制在35mg/m3以下、50mg/m3以下及10mg/m3以下,經(jīng)有效對比,在完成改造工作后所有鍋爐均符合煙氣排放標(biāo)準(zhǔn)。

        2.1 改造后鍋爐存在問題

        完成鍋爐改造后,在正式運(yùn)行過程中旋風(fēng)分離器異常情況時(shí)常發(fā)生,返料不僅間斷性進(jìn)行,整體返料也呈現(xiàn)不均勻現(xiàn)象,且在返料風(fēng)室存在明顯振動反應(yīng)。同時(shí),由于塌床頻發(fā)難以實(shí)現(xiàn)負(fù)荷調(diào)整,無論是鍋爐、低負(fù)荷運(yùn)動均得不到有效調(diào)整,導(dǎo)致環(huán)保參數(shù)難以得到保障。在NOx控制方面,受到改造后影響氨水使用情況增多,在氨水過量的情況下將會由于物料過多導(dǎo)致壓死,并進(jìn)一步影響流化狀態(tài)的形成,造成機(jī)組解列,需經(jīng)過長時(shí)間排渣工作才能使鍋爐繼續(xù)運(yùn)行。因?yàn)檠瓑幕伊砍霈F(xiàn)增加情況,在輸渣系統(tǒng)中將會達(dá)到一個(gè)較高的負(fù)荷,對設(shè)備損害嚴(yán)重,導(dǎo)致其可靠性下降。

        2.2 鍋爐存在問題原因分析

        經(jīng)有效改造分離效率提升明顯,并在一定程度上增加了外循環(huán)量,改造效果十分顯著。但在整個(gè)改造環(huán)節(jié)并沒有涉及到返料系統(tǒng)改造,因?yàn)樵黾恿送庋h(huán)量,返料處理難以滿足改造后需求,造成返料不均勻、物料返回爐膛加劇,將會進(jìn)一步造成流化狀態(tài)被破壞,進(jìn)而增加塌床的可能性,甚至還會出現(xiàn)爐床壓死的現(xiàn)象。建立在有效測算手段基礎(chǔ)上,獲取爐內(nèi)物料量為230t,與改造前相比增加顯著。針對返料風(fēng)室而言,受到澆筑料脫落影響絕熱部分功能下降,將會導(dǎo)致流化、返料受到影響,返料風(fēng)室形成振動情況。

        此外,在分離器中,高溫循環(huán)物料在改造后得到顯著提升,因?yàn)樗浔谡舭l(fā)、受熱面吸熱增加,在溫度過高的情況下鍋爐尾部受熱面明顯減少,觀察主蒸汽溫度,將會發(fā)現(xiàn)其脫離最初設(shè)計(jì)要求。正常而言,通過使用SNCR 改造,將改造后與改造前相對比分級燃燒可有效降低整個(gè)爐膛的溫度,但受到低負(fù)荷影響,鍋爐還原反應(yīng)工作效率顯著下降,增加增加氨水使用量。

        2.3 鍋爐處理對策

        針對上文出現(xiàn)的鍋爐問題對鍋爐進(jìn)行了二次改造,首先對鍋爐分離器進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì),調(diào)整了入口煙道寬度,通過控制分離效率使循環(huán)灰量得以降低。在U 型回料中對回料阻力進(jìn)行了重新設(shè)計(jì),使其得到一定的降低,促進(jìn)鍋爐回料量得到增加。結(jié)合整個(gè)處理環(huán)節(jié),在不更改外筒尺寸的情況下合理控制澆筑料厚度,進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)“翻墻”高度控制,使阻力得到有效降低,提高返料處理。集中檢查分離器立管,在發(fā)現(xiàn)澆注料脫落后統(tǒng)一進(jìn)行修補(bǔ),更換已被燒毀的鋼板以及風(fēng)帽。落實(shí)爐膛負(fù)壓調(diào)整,將其控制在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi),針對床壓波動,應(yīng)以負(fù)方向?qū)ω?fù)壓作加大處理,使?fàn)t膛細(xì)灰份額得到有效控制,盡可能避免鍋爐處于負(fù)壓運(yùn)行狀態(tài),確保細(xì)灰量能夠順利排出。

        2.4 改造后處理效果

        經(jīng)再次處理后,鍋爐各項(xiàng)運(yùn)行異常情況均得到了有效控制,床壓波動恢復(fù)正常,在降低分離效率后,在尾部煙道中飛灰份額增加,過熱系統(tǒng)換熱量也得到有效控制,主汽溫度處于正常狀態(tài)并達(dá)到額定值水平,在整個(gè)運(yùn)行過程中,因減少了立管振動情況返料風(fēng)室振動情況消失。

        綜上,在整個(gè)鍋爐設(shè)備改造中燃料來源始終處于穩(wěn)定狀態(tài),且由于基流分低于0.75%,使用爐內(nèi)噴鈣干法、爐外半干法落實(shí)脫硫工作,并使用高效布袋防塵器配合除塵系統(tǒng)做好相應(yīng)的處理工作,經(jīng)低氮燃燒、SNCR 系統(tǒng)提效以及爐外協(xié)同脫硝工藝,可有效實(shí)現(xiàn)煙氣排放控制,并進(jìn)一步落實(shí)低氮燃燒改造。在本文設(shè)備中,借助有效改造后鍋爐均達(dá)到超低煙氣排放標(biāo)準(zhǔn),為企業(yè)長期發(fā)展提供了有效保障。

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