600MW机组低氮排放改造效果分析

孙忠雨

摘要：600MW燃煤机组采用新型中心浓淡低氮燃烧器技术，结合脱硝喷氨改造，烟囱入口NOX达到超净排放改造预期效果。

Abstract： The 600MW coal-fired unit adopts the new type of concentrated and low-nitrogen burner technology. Combined with denitrification and ammonia spraying system， the NOX in the chimney entrance achieves the expected effect of ultra clean emission.

关键词：燃煤机组；改造；低氮燃烧器；喷氨系统

Key words： coal-fired unit；transformation；low-nitrogen burner；ammonia spraying system

中图分类号：TK223.2 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2017）35-0131-03

0 引言

平圩发电公司#1、#2机组始建于1984年，两台机组分别于1989年和1992年投入商业运营。平圩发电公司公司按照国家和安徽省大气污染防治行动计划，在2016年9月利用机组检修时间进行进行超低排放改造，采用新型低氮燃烧器结合喷氨系统改造，改造后2台机组烟囱入口NOX浓度≤50mg/Nm3。

1 改造前设备

1.1 锅炉燃烧器

平圩发电为典型的美国CE型式，采用单炉膛、单汽包、强制循环、悬挂式露天布置锅炉，锅炉构架为全钢焊接式，炉膛标高72.37m，炉膛宽度为16.54m，深度为16.43m，近正方形断面。采用膜式水冷壁結构。炉膛四角各装一组摆动燃烧器，每组燃烧器共有6支煤粉燃烧器，一个上端部空气风室，3个油风室，2个中部空气风室，1个下端部空气风室，每组燃烧器原设计采用三只用蒸汽雾化的油枪点火。燃烧器可上下摆动30度，以调节汽温。

在2004年底结合锅炉热偏差改造对燃烧器进行了反切改造。热偏差改造总体技术方案燃烧器喷嘴的相对位置及数量保持与原设计不变。内容如表1。

1.2 脱硝系统

2013年对一期工程两台机组加装了烟气SCR脱硝装置，采用选择性催化还原法（SCR）的方式。SCR还原剂为尿素。SCR入口NOX浓度按350mg/Nm3考虑，SCR装置现装设2层催化剂，电厂拟进行脱硝改造，加装预留层催化剂，脱硝改造后预期出口NOX浓度为50mg/Nm3，NOX的脱除率不低于86%。

2 低氮排放改造主要项目

2.1 #1锅炉燃烧器改造

主燃烧器风箱尺寸不变，煤粉燃烧器由水平浓淡燃烧器改为M-PM中心浓淡燃烧器。

一二次风率不变，二次风层间配比重新进行分配，替换原二次风喷口。

取消二层过燃风燃烧器，新增两组SOFA燃烧器，SOFA在总风量中占比30-35%（见表2）。

2.2 #1锅炉脱硝系统改造

保留原有二层催化剂，下方增加第三层催化剂，同时加装声波吹灰系统。

原脱硝系统中配备电加热装置对进入热解炉的热一次风进行加热，系统电耗较大。本次改造新增烟气加热热一次风装置。由高再出口抽取高温烟气替代电加热器对进入热解炉的热一次风进行加热，电加热器仅在机组启停和低负荷时投运。

2.3 #2锅炉燃烧器改造

#1锅炉燃烧器改造后出现飞灰含碳上升趋势，#2炉保留两层G、H层过燃风。#2锅炉2017年6月底运行后，飞灰含碳月均值1.0%，优于#1锅炉1.5%，见表3。

2.4 #2锅炉脱硝系统改造

在#1锅炉脱硝系统改造内容基础上，#2锅炉脱硝对喷氨格栅系统和SCR进口烟气导流板进行了优化。

喷氨格栅系统优化：将单反应器的喷氨格栅管路由原来的10组（2*5）增加至20组（2*10），每组管路的喷氨量由入口小母管上的手动阀控制，小母管通过联箱分为2根支管伸入烟道，每根支管上设有6个内径为22mm的小喷嘴，这种喷氨格栅结构在烟道深度方向上分2排，在宽度方向上分为10个独立的控制分区，具备宽度和浓度双向调节功能。

SCR进口烟气导流板优化：修前按照1：1的比例建立原始SCR三维几何模型，并进行了CFD数值模拟计算，根据计算结果，对AIG结构与布置进行优化。（图1-图4）

3 改造效果分析

表4为#1、#2机组改造前后相关参数比对。

由表可见，改造后#2炉SCR入口NOX较#1炉降幅大，说明保留原G/H层过燃风不仅利于控制飞灰含碳，也有利于减少炉内NOX生成。

改造后，#1炉脱硝在尿素用量没有增加的情况下，SCR出口<30mg/m3。#2炉优于#1锅炉后，尿素溶液用量平均减小0.1T/H，每年节约尿素约400吨（按300天计）。这应归功于喷氨格栅系统及导流板优化，经过优化，烟气及氨液在烟道截面上的分布趋于均匀，有利于充分混合反应。

脱硝系统增加第三层催化剂层，增加烟气阻力约150Pa，引风机电耗率略有上升，厂用电率增加0.031%。夏季工况，引风机接近出力上限。

热解炉烟气加热器替代电加热器，烟气脱硝热解炉电加热器只在机组启动和低负荷时投运。脱硝电加热器功率为998kWh，按年节约厂用电按300天运行时间，发电量30亿kWh，年节约电加热器用电569（万度），厂用电率下降0.189%。

改造后烟囱入口均值见表5，#1机组为19.3mg/m3，#2机组为13.7mg/m3。

4 结论

燃烧器低氮改造应重视兼顾飞灰含碳控制。∏型炉布置紧凑，燃程短，中心浓淡燃烧器应用上应注意配置过燃风。

喷氨格栅系统及导流板优化能有效降低氨消耗量，氨逃逸率相应降低，对空预器防堵意义重大。

脱硝催化剂层增加应考虑夏季引风机出力问题，以免出现负荷受限情况。

由烟气换热器替代电加热器热解尿素，节能效果显著。

参考文献：

[1]殷华明.9E燃气轮机DLN1.0与LEC-Ⅲ低氮燃烧系统改造[J].技术与市场，2017（10）.

[2]姚卫刚.600MW FW型锅炉燃烧改造优化的数值模拟[D].东南大学，2016.

[3]郭晓才，李春晓，李艳.锅炉低氮改造EPC总承包项目的投标策略分析[J].中国高新技术企业，2017（12）.endprint