4沙角C电厂SCR脱硝宽工况改造技术方

4沙角C电厂SCR脱硝宽工况改造技术方 工艺与技术◆Gongyi yu Jishu 沙角C电厂SCR脱硝宽工况改造技术与应用 杨 青 （广东省粤电集团有限公司沙角C电厂，广东东莞523900） 摘 要：随着我国对环保越来越重视，各种环保政策相继出台，对各火电厂的大气污染物排放指标提出了更高的要求，在这种环境 下，火力发电厂SCR脱硝宽工况改造势在必行。现主要介绍沙角C电厂SCR脱硝宽工况改造技术方案与应用情况，通过热水再循环技术来达到提高脱硝入口烟温的目的，为同类电厂的脱硝宽工况改造提供了借鉴方案。 关键词：NOx；SCR；烟气温度；热水再循环 0 引言 随着国家《环境空气质量》（GB3095—2012）、《火电厂大气污染物排放标准》（GB13223—2011）等一系列环保标准与文件的陆续发布与实施，我国火电厂相关主要大气污染物排放指标进一步大幅收紧，其中火电厂NOx排放标准为≤100 mg/m3。根据广东省环境保护厅《关于进一步贯彻落实火电厂烟气脱硝工程技术规范的函》（粤环函[2012]1086号文件）要求，各火电厂脱硝系统应能够在锅炉最低稳燃负荷与锅炉最大连续蒸发量（BMCR）之间的任何工况下保持持续安全稳定高效运行，在机组所有正常运行工况下，脱硝系统都必须投入运行。 1 沙角C电厂SCR脱硝装置运行现状 沙角C电厂目前所使用的锅炉为美国CE公司制造的3×660 MW亚临界锅炉。当负荷低于450 MW时，经常会发生由于烟气温度达不到要求而导致的SCR脱硝装置退出事件，从而导致锅炉在低负荷工况下NOx排放达不到新的国家标准。为贯彻国家新的环保政策，实现更严格的火电厂NOx排放达标，创建生态文明的环保型电厂品牌，沙角C电厂决定进行提高SCR脱硝入口烟温技术改造。沙角C电厂的SCR反应器内采用的催化剂为蜂窝式催化剂。该催化剂必须在一定的温度范围内才能正常运行，若温度过低，硫酸、氨盐、水及其他凝结性物质低于各自的露点温度，催化剂会将其吸入孔内，易造成堵塞；若温度过高，催化剂吸入孔内的物质蒸发，会造成催化剂孔内压力增大，当温度超过一定范围，压力超出催化剂抗热应变能力，则会造成物理性损坏。因此，如何控制SCR反应器内的温度维持在正常范围内，是保证催化剂有效、脱硝装置正常运行的关键。通常SCR装置的最佳反应温度范围为320～400 ℃，对于特定的装置，催化剂的温度范围稍有变化（沙角C电厂取300～400 ℃）。通常只有当锅炉在正常负荷范围运行时，省煤器的出口烟温才能满足该范围值，然而当锅炉在低负荷运行时，省煤器出口烟温将会低于催化剂反应温度下限值，此时便无法满足脱硝装置的温度投运要求。随着NOx排放要求的进一步严格执行，低负荷时SCR脱硝装置无法投运将与国家及地方标准产生无法避免的矛盾。因此，必须对锅炉系统进行相应改造，以解决这一问题。由图1可看出，机组在负荷低于450 MW时，其省煤器出口烟气温度低于300 ℃，此时便无法满足SCR系统投运温度要求。目前，沙角C电厂要求锅炉最低SCR投运负荷为230 WM，省煤器出口烟气温度目标值为300 ℃。 2 提高SCR脱硝入口烟温的技术方案 通过对沙角C电厂机组特性、现场实际情况等的分析和研88 图1 沙角C 电厂省煤器出口烟气温度与锅炉负荷关系曲线 究，本厂采用热水再循环技术对SCR装置加以改造，用以提高SCR脱硝入口烟温，以保证机组在低负荷工况下脱硝装置仍能正常投入运行。 2.1 热水再循环系统原理分析 热水再循环系统是在汽包下降管合适的高度位置引出再循环管路，经过新增加的再循环泵加压，引入至给水管路，以提高省煤器进口水温，减小省煤器水侧与烟气侧的传热温差，达到减少省煤器吸热量、提高省煤器出口烟气温度的目的。2.2 热水再循环系统组成部分 热水再循环系统主要由热水再循环泵、电动闸阀、电动调节阀、流量测量装置、止回阀、三通和管道等组成。本厂选用的热水再循环泵为KSB厂家制造的进口泵，其电机工作电压等级为380 V交流电。热水再循环泵电机的冷却系统由高压水管路和低压水管路两部分组成。热水再循环管路一端连接汽包下降管，另一端连接锅炉主给水管道。再循环管道以三通的方式连接下降管，将部分炉水从下降管引入再循环管道中的混合集箱。再循环泵将来自再循环管道混合集箱的水加压后打出，经过泵的出口阀、出口管道及出口管道上的气动闸阀、气动调节阀和截止止回阀，以三通的方式进入主给水管道。该系统为泵设置小流量管道，在主给水管路接入点的上游设置新的止回阀。2.3 热水再循环系统的自动控制 热水再循环系统的流量根据省煤器出口烟温进行自动控制，当锅炉负荷降至较低时，SCR入口烟气温度低于设定值300 ℃），并满足相应的投运要求及许可后，热水再循环系统即进入投运状态。当热水再循环系统具备投入运行条件后，第一步开启小流量气动截止阀，当小流量气动截止阀全开后，开启热水循环泵运行。经一定的延时后打开出口气动闸阀。将再循环水流量与混合前锅炉给水流量、温度、压力，热水再循环介质温度、压力以及混合后介质温度联锁，直到SCR入口烟温大于300 ℃停止。热水再循环系统的流量通过热水循环泵出口 （ Gongyi yu Jishu◆工艺与技术 气动调节阀进行调节，调节再循环管路流量的目标值为相应负荷下SCR入口烟气温度达到设定值时的流量。在进行流量调节的同时，控制系统需优先确保省煤器出口管道上工质温度低于运行负荷下的设定值。当实测温度接近运行设定值时，系统应有相应的预警提示；实测温度达到设定值时，不可再增大再循环系统流量。热水再循环控制系统内设有一系列的保护措施，在满足烟温控制的前提下，保证锅炉运行平稳，避免省煤器区域及管道水击、汽化等现象的产生。2.4 热水再循环系统的手动控制 当锅炉负荷降低，SCR入口烟气温度低于设定值（300 ℃）时，可对热水再循环系统进行手动控制，使其投入运行。首先确认热水再循环泵出口气动调节阀开度在5%～10%；然后开启热水再循环泵出口气动闸阀；2～5 min后，开始调节热水再循环泵出口气动调节阀开度，每次调节开度范围在2%～5%，每次调节间隔3～5 min。建议各负荷下开度如表1所示。调节阀动作后，烟温一般在5～10 min后会明显上升。 表1 不同负荷下气动调节阀开度表 负荷/MW230250280 热水再循环泵出口气动调节阀开度/% 35～4525～3510～25 升温幅度/℃15～2510～155～10 省煤器出口水温温升过快。若由于调阀快速关闭，引起省煤器出口水温温升过快，则可重新开大一下调阀开度，2 min后再继续关小；最后关闭热水再循环泵出口气动闸阀。 3 结语 通过热水再循环系统对SCR脱硝装置进行改造后，在230 MW（35%BMCR）工况及以上负荷下，省煤器出口烟温可以提高约20 ℃。在负荷大于230 MW时，投运热水再循环系统即可提高省煤器出口烟温至300 ℃以上，满足SCR最低投运温度限值，从而实现SCR脱硝系统能在锅炉最低稳燃负荷与锅炉最大连BMCR）之间的任何工况下保持持续安全稳定高效续蒸发量（运行，确保沙角C电厂的NOx排放量达到国家环保要求。 ［参考文献］ [1] 崔振东.火电机组脱硝系统SCR调试的关键技术研究[J].南 方电网技术，2009，3（S1）：136-140. [2] 王学军，陈亮.SCR烟气脱硝装置及自动控制系统的设计及应 用[J].自动化应用，2014（9）：1-2. [3] 温耀宇.提高火电厂烟气脱硝系统运行可靠性研究[J].能源 环境保护，2013，27（4）：19-21. 当锅炉负荷上升时，SCR入口烟气温度满足投运条件，热水再循环系统可手动关闭，退出运行。首先调小热水再循环泵出口气动调节阀开度至5%～10%；调节时每次关闭范围在2%～5%，每次关闭时间间隔为3～5 min，若关闭过快，会引起 （上接第87页） 表4 杆塔接地电阻的几种常见降阻方法 降阻方法爆破接地技术水平外延接地体深埋式接地极接地电阻降阻剂接地模块代替接地装置 金投入且施工复杂 地形会限制其铺设，并且会对山区的植被造成一定程度的破坏在山区的适用性较差 虽然效果较好，但具有严重的腐蚀性和随水流 失性资金投入太高 特点 虽然在山区具有较好的适用性，但需要较大的资 收稿日期：2016-03-11 作者简介：杨青（1982—），男，湖北宜城人，助理工程师，研究 方向：发电厂集控运行。 4 结语 综上所述，山区输电线路因分布地域广阔和分布地形复（尤其是高海拔地区），非常容易遭受雷击，为此，我们需要杂 从山区的地形地貌、雷电活动情况、输电线路的电压等级和负荷性质、电力系统运行方式及土壤电阻率高低等方面出发，综合考量后采取适当的防雷措施，以确保山区输电线路的可靠和安全运行。 ［参考文献］ 射线的总长要根据铁塔所处的地形地貌、放射线补充的难易程度、降阻剂的成本及征地赔偿等几个方面进行综合考虑）。改造结果表明，35#铁塔的接地电阻由改造前的36.9 Ω降低到了改造后的11.9 Ω，54#铁塔的接地电阻由改造前的77.3 Ω 图1 在接地装置周边补充“树杈状”水平接地极的降阻方法 [1] 张坤.山区架空输电线路防雷技术研究[J].广东电力，2012 （10）. [2] 朱雪凌，张娟，平增，等.山区输电线路降低杆塔接地电阻的 方法研究[J].华北水利水电学院学报，2013，34（4）.[3] 耿屹楠，曾嵘，李雨，等.输电线路防雷性能评估中的复杂地 形地区模型[J].高电压技术，2010，36（6）. [4] 邓涛涛.研究山区输电线路防雷应注意的问题[J].大科技， 2014（34）. 降低到了改造后的15.7 Ω，57#铁塔的接地电阻由改造前的63.5 Ω降低到了改造后的16.3 Ω，证明在接地装置周边补充“树杈状”水平接地极的降阻方法效果显著，在提高山区110 kV输电线路的防雷水平上具有重要作用，非常值得在各山区大力推广和应用。 收稿日期：2016-02-29 作者简介：耿雷明（1988—），男，辽宁朝阳人，助理工程师，研 究方向：输电线路运行与检修。 89