630MW超临界锅炉的环保控制措施分析

630MW超临界锅炉的环保控制措施分析

张磊

山东诚信工程建设监理有限公司 山东省济南市  250101

摘要：为保护生态环境，建设可持续发展经济，国家与地方政府出台了一系列严格的火电行业污染物排放标准及控制措施，2015年环保部发布《关于编制十三五燃煤电厂超低排放改造方案的通知》，提出“推动燃煤电厂超低排放改造”工作；此外，2016年，国家能源署在"十三五"期间的电气电子设备抗御能力试点项目框架内，提高了我国200兆瓦煤焦机组的灵活性，提高了我国的运行灵活性，提高了系统峰值和新能源利用能力。为了满足发动机NOx排放的要求，通常有一种可选的备份解决方案(SCR)，在300～400℃之间的工作温度下用于超过催化剂温度范围的催化剂，以加速故障的发生。当组参与最低峰值(低负荷运行)时，设计系统入口的烟温低于300℃，不符合吸收系统安全环保运行的要求。基于以上原因，研究开发可靠适用的低负荷脱硝技术迫在眉睫。

关键词：超临界锅炉；环保；控制措施

引言

2021年，国家发展改革委、国家能源局发布的《关于开展全国煤电机组改造升级的通知》（发改运行〔2021〕1519号）中，要求新建机组具备35%负荷深度调峰能力，在役机组经过改造应具备35%负荷深度调峰能力。一些地区要求对新建机组按20%或25%负荷深度调峰能力进行建设。因此大量企业对现有机组进行深度调峰试验及改造，并从燃烧优化调整、磨煤机投用等方面对低负荷运行提出建议。通过目前的测试手段和调整方式，大部分机组仅能实现40%负荷稳燃，进一步向30%，甚至向20%负荷稳燃时，当前的测试手段和调整方式已不能满足需求，所以急需通过试验研究、燃烧检测技术开发、运行调整等手段解决上述问题，指导燃煤机组深度挖掘锅炉参与深度调峰潜能的同时，保证机组安全经济运行。

1锅炉简介

630WCFB锅炉处于研制阶段，具有超临界参数-直流、单托架装药施工、m布置、另热、平衡通风、固定夹具、钢架、循环活塞等特点。锅炉是从炉内装载的，由四个大直径冷风机、四个外部型材、后锅炉连接膜式水冷壁和一个装有高温加热器和高温加热器的冷水屏；外换热器内机床壳体的温度控制；后烟道由具有热/冷通道、冷升温度模型、碳纤维输送机和可逆空气散热器的双轨结构组成。蒸汽舱口过热由水煤比调节，水射流调至2级，热空气温度由后部烟雾罩调节，并设置事故喷水装置。热水器设置带有水动力泵的启动系统，该泵与回转泵一起运行。在此过程中，将设置一个在加热荷载低于25%的情况下运行的回转泵，以保持冷壁工作的稳定流动。锅炉用炉心取出，用炉心低温燃烧，选用非催化复位(SNCR)去除。

2机组深度调峰时脱硝系统存在问题

环境保护局目前要求将重点放在当地碳纤维上，在这些优先领域，低利用率(转换)下的污染物排放小时数据的价值不高，即在启动燃煤电厂后的NOx浓度值急剧上升的情况下，在启动、退出和每次负荷运行时测量排放，而SCR输入温度低于200℃且无法实现。SCR系统的系统加速器通常工作在300～400℃之间，而碳纤维组的深层载荷在25 ~ 30%之间，SCR ca锅炉的入口温度为270～290℃，可控硅部件的输入温度低于催化剂温度范围的下限，烟气的残馀NH3和SO2及H2O在催化剂表面反应，降低。副作用(NH4)2SO4和NH4HSO4与催化剂表面相连，堵塞催化剂的有效孔隙，加速催化剂，并对温度对脱水过程有效性的影响作出反应。为此，低点编组锅炉侧应考虑进行结构调整，将硝基Gly中心的入口温度提高到高于300～310℃。

3630MW超临界锅炉的环保控制措施

3.1炉内流态重构

床料平均粒度和循环流率对ＣＦＢ还原性气氛的影响至关重要，在炉膛下部密相区，燃料颗粒处于乳化相，床料平均粒度降低，使炉膛下部密相区气泡相向乳化相的传质阻力增大，强化了燃料颗粒的局部还原性气氛，同时循环物料的粒度变小，强化了炉膛上部物料的团聚，而燃料颗粒处于颗粒团中，形成了与炉膛下部密相区类似的局部还原性气氛。ＣＦＢ燃烧主要是燃料型ＮＯｘ，即燃料燃烧过程中含氮化合物氧化生成ＮＯｘ，其转化率受燃烧气氛的强烈影响，在还原性气氛下转化率急剧降低。因此燃料颗粒的反应气氛决定了ＮＯｘ的原始排放。ＣＦＢ上部快速床区燃烧中的焦炭及ＣＯ对已生成的ＮＯｘ有还原降解作用。因此上部燃烧气氛同样强烈影响ＮＯｘ的还原能力。降低床料平均粒度抑制ＮＯｘ生成理论在工程实现的核心是开发高效分离器、高通量低能耗回料阀等关键部件，满足床料平均粒度降低的要求。通过提高分离器进口段的颗粒加速能力及调整回料阀内部颗粒流化形态为负压差黏性滑移流状态，可最终实现循环物料中位粒径从传统ＣＦＢ的１５０～２５０μｍ减至９０～１００μｍ。

3.2深度调峰对

SCR脱硝影响研究深度调峰降负荷时，在不采取相关措施时，脱硝系统入口温度会随着给煤量的减少以及锅炉热效率的降低而降低，过低的烟气温度会影响脱硝效果。若在烟温过低时运行，SCR脱硝系统将会出现一些化学副反应，产生铵盐，容易黏结在锅炉的受热面以及催化剂上，使得催化剂活性降低，耗氨量随之增加，并使预热器堵塞加剧。因此，SCR脱硝系统在运行中是有最低温度要求的，即系统运行的烟气温度高于铵盐的沉积温度，避免硫酸氢氨的生成。深度调峰试验过程中监测不同负荷下的脱硝入口温度。其中，在负荷为630MW时，机组转为湿态运行。机组干态运行时，随着负荷降低，脱硝入口温度大幅度下降；在630MW工况下转为湿态运行后，脱硝入口温度随着负荷降低则出现了震荡，降低幅度大大减缓，并且在120MW工况下仍能维持正常水平，保证了脱硝系统的正常运行。

3.3全时段脱硝技术

在机组启动至SCR入口烟温150～200℃时，锅炉具备制粉系统投运条件，但此时SCR系统烟温偏低未能达到脱硝系统投运条件，此时投粉会造成NOx浓度超标，所以上述技术仅能在低负荷段（最低至30%BMCR）应用，无法满足包括机组启停过程在内的全时段脱硝要求。为实现全时段脱硝系统运行，在超超临界塔式炉开展补燃技术研究。主要技术研究对比如下。(1)烟气直接补燃该技术是在尾部主烟道装设燃烧装置直接对烟气进行补燃，提高SCR入口烟温，从而满足全时段脱硝系统投运的要求。(2)烟气旁路补燃该技术是抽取省煤器入口甚至更上游烟气，引入旁路烟道，通过旁路烟道装设的燃烧装置对烟气进行补燃，提高SCR入口烟温。(3)热风旁路补燃该技术是抽取空预器出口热一次风或者热二次风，引入旁路烟道，通过旁路烟道装设的燃烧装置对烟气进行补燃。

结束语

在整个低负荷试验过程中，主汽温度、压力满足汽机运行的需要，脱硝入口烟温满足脱硝运行要求，各环保指标正常。此次630MW机组深度调峰试验较为成功，相关现象及结果可为同类型机组调峰运行提供参考。

参考文献

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