金　輝，潘旭東（.邳州市環(huán)境保護(hù)局；.江蘇徐塘發(fā)電有限責(zé)任公司，江蘇　邳州　300）

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火電廠氮氧化物超低排放改造工程實(shí)例研究

金輝1，潘旭東2
（1.邳州市環(huán)境保護(hù)局；2.江蘇徐塘發(fā)電有限責(zé)任公司，江蘇邳州221300）

摘要：江蘇徐塘發(fā)電有限責(zé)任公司計(jì)劃對電廠#7號機(jī)組的煙氣脫硝系統(tǒng)進(jìn)行進(jìn)一步提效改造，在滿足《火電廠煙氣排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB13223-2011）中規(guī)定的排放限值的基礎(chǔ)上，達(dá)到以天然氣為燃料的燃?xì)廨啓C(jī)組的排放標(biāo)準(zhǔn)，即NOx排放濃度不大于50mg/Nm3。該項(xiàng)目的改造技術(shù)方案對火電行業(yè)具有示范作用。

關(guān)鍵詞：火電；氮氧化物；超低排放

0　引言

根據(jù)國家發(fā)改委“關(guān)于印發(fā)《煤電節(jié)能減排升級與改造行動計(jì)劃（2014-2020）》的通知”，東部地區(qū)新建燃煤發(fā)電機(jī)組大氣污染物排放濃度基本達(dá)到燃?xì)廨啓C(jī)組排放限值，穩(wěn)步推進(jìn)東部地區(qū)現(xiàn)役30萬千瓦及以上公用燃煤發(fā)電機(jī)組和有條件的30 萬千瓦以下公用燃煤發(fā)電機(jī)組實(shí)施大氣污染物排放濃度基本達(dá)到燃?xì)廨啓C(jī)組排放限值的環(huán)保改造，2014 年啟動800 萬千瓦機(jī)組改造示范項(xiàng)目，2020年前力爭完成改造機(jī)組容量1.5 億千瓦以上。

江蘇省《省政府辦公廳關(guān)于轉(zhuǎn)發(fā)省發(fā)展改革委省環(huán)保廳江蘇省煤電節(jié)能減排升級與改造行動計(jì)劃（2014-2020年）的通知》要求，到2018年年底，江蘇全省10萬千瓦及以上燃煤機(jī)組大氣污染物排放濃度基本達(dá)到燃機(jī)排放標(biāo)準(zhǔn)（即在基準(zhǔn)氧含量6%的條件下，煙塵、二氧化硫、氮氧化物排放濃度分別不高于10、35、50毫克/立方米）?！督K省物價(jià)局關(guān)于明確燃煤發(fā)電機(jī)組超低排放環(huán)保電價(jià)的通知》（蘇價(jià)工［2014］356號）明確指出，超低排放機(jī)組是指新建或改造后燃煤發(fā)電機(jī)組的排放達(dá)到燃?xì)獍l(fā)電的超低排放標(biāo)準(zhǔn)（煙塵、二氧化硫、氮氧化物排放濃度分別不高于5、35、50毫克/立方米）并經(jīng)省環(huán)保廳整體驗(yàn)收合格的機(jī)組。

為落實(shí)國家、省相關(guān)通知要求，江蘇徐塘發(fā)電有限責(zé)任公司于2015年9月20日至12月20日對7號機(jī)組開展煙氣污染物超低排放改造，2015年12月18日完工，2015年12月31日完成環(huán)?？⒐を?yàn)收。本研究分析了該公司氮氧化物超低排放改造工程，項(xiàng)目脫硝技術(shù)方案對火電行業(yè)具有參考示范作用。

1　項(xiàng)目基本情況

江蘇徐塘發(fā)電有限責(zé)任公司位于江蘇省邳州市，公司現(xiàn)有320MW機(jī)組2臺（簡稱#4～5機(jī)組）、330MW機(jī)組2臺（簡稱#6～7機(jī)組），其中#7機(jī)組于2005年底投產(chǎn)，于2011年、2013年進(jìn)行燃燒器和脫硝改造，改造后燃燒設(shè)計(jì)煤種爐膛出口NOx排放濃度不大于300mg/Nm3，脫硝采用選擇性催化還原法（SCR）工藝，還原劑采用液氨，SCR裝置設(shè)計(jì)參數(shù)為：脫硝入口NOx排放值不高于400 mg/Nm3，脫硝效率不低于80%。根據(jù)最新的性能測試報(bào)告，#7機(jī)組平均負(fù)荷302MW脫硝入口NOx排放平均值328.2 mg/Nm3（干基、6%含氧），脫硝出口排放濃度48mg/Nm3，脫硝效率85.39%。平均負(fù)荷為259MW，#7機(jī)組脫硝系統(tǒng)進(jìn)口氮氧化物質(zhì)量濃度352.2mg/m3（標(biāo)態(tài)、干基、6%O2），出口氮氧化物質(zhì)量濃度43.3mg/m3（標(biāo)態(tài)、干基、6%O2），脫硝效率平均值為87.68%。

2　改造技術(shù)原則

電廠煙氣脫硝改造方案從現(xiàn)有裝置實(shí)際運(yùn)行情況出發(fā)，遵循“改造技術(shù)成熟、可靠、先進(jìn)；改造措施經(jīng)濟(jì)、合理、有效；改造后設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定、安全；整機(jī)使用壽命周期長，達(dá)到燃機(jī)排放標(biāo)準(zhǔn)”的原則，針對存在的實(shí)際問題提出建設(shè)性的改造措施，做到“范圍明確、重點(diǎn)突出、便于實(shí)施、縮短工期”。

3　改造技術(shù)方案

3.1原有鍋爐低氮燃燒系統(tǒng)和SCR脫硝系統(tǒng)簡介

燃燒器為四角布置，切向燃燒，直流擺動式燃燒器，采用切圓布置方式，鍋爐1號、4號角燃燒器中心線與前墻水冷壁分別形成37° 和45°角。每角燃燒器風(fēng)箱分成十四層，其中A、B、C、D、E五層為一次風(fēng)噴嘴，其余九層二次風(fēng)噴嘴。燃燒器噴口采用一、二次風(fēng)間隔布置形式，從上至下的布置順序?yàn)镺FA、EE、E、DE、D、CD、C、BC、B、AB、A、AA。一次風(fēng)噴口布置有周界風(fēng)， B層燃燒器2009年被改造為小油槍燃燒器。6層二次風(fēng)噴口，分別為EE、DE、CD、BC、AB、AA，其中有AB、BC、DE三層二次風(fēng)中布置有油槍點(diǎn)火裝置。燃燒器EE層二次風(fēng)噴口上部布置有一層緊湊式燃盡風(fēng)（OFA），OFA噴口上部約2米布置兩層SOFA噴口，以減少燃燒器區(qū)域過量空氣系數(shù)，降低爐內(nèi)NOx成分。一次風(fēng)燃燒器采用WR垂直濃淡燃燒器，風(fēng)箱被分割成14層風(fēng)室，各風(fēng)室之間分別向?qū)?yīng)的周界風(fēng)、二次風(fēng)和OFA噴口單獨(dú)供風(fēng)，各層風(fēng)室的風(fēng)量分配通過各風(fēng)室入口的風(fēng)門擋板的開度來實(shí)現(xiàn)，各風(fēng)門擋板開度由其對應(yīng)的電動執(zhí)行器調(diào)節(jié)。燃燒器噴口的擺動由擺動機(jī)構(gòu)和其相對應(yīng)的執(zhí)行器來執(zhí)行，各層煤粉噴口均可上下擺動20°，二次風(fēng)噴嘴擺動均可上下擺動30°。

因NOx排放過高，電廠于2013年對#7機(jī)組實(shí)施了低NOx燃燒系統(tǒng)的改造。采用的主要改造方案如下：

采用分級送入的高位分離燃盡風(fēng)系統(tǒng)，燃盡風(fēng)噴口能夠垂直和水平方向雙向擺動，有效控制汽溫及其偏差； 采用先進(jìn)的水平濃淡風(fēng)煤粉燃燒技術(shù)，并采用噴口強(qiáng)化燃燒措施，有效降低NOx排放，強(qiáng)化劣質(zhì)煤的燃燒穩(wěn)定性，保證高效燃燒，并拓寬燃料適應(yīng)性； 高濃縮比、低阻力新一代煤粉濃縮技術(shù)，確保煤粉及時(shí)著火，NOx大幅度減排，燃料適應(yīng)性變寬；采用延遲混合型一、二次風(fēng)以及帶側(cè)二次風(fēng)的周界風(fēng)噴口設(shè)計(jì)，確保NOx大幅度減排；對二次風(fēng)系統(tǒng)的風(fēng)箱護(hù)板、風(fēng)門等進(jìn)行檢修及修復(fù)，保證其密封性。根據(jù)低氮燃燒器改造工程技術(shù)協(xié)議，在燃燒設(shè)計(jì)煤種時(shí)，對于脫硝裝置入口煙氣的NOx排放濃度保證值為不大于350mg/Nm3。原有煙氣脫硝系統(tǒng)由上海電氣公司以EPC總承包的方式建設(shè)。采用選擇性催化還原法（SCR）脫硝工藝，還原劑采用液氨，催化劑為板式；SCR煙氣脫硝系統(tǒng)采用高灰段布置方式，即SCR反應(yīng)器布置在鍋爐省煤器出口和空氣預(yù)熱器之間，每臺爐配置兩個(gè)SCR反應(yīng)器，脫硝系統(tǒng)不設(shè)煙氣旁路和省煤器高溫旁路系統(tǒng)；脫硝系統(tǒng)包括SCR脫硝裝置、煙氣系統(tǒng)、液氨存儲及蒸發(fā)系統(tǒng)、氨稀釋及噴射系統(tǒng)等。脫硝裝置處理100%煙氣量，催化劑安裝兩層，預(yù)留一層安裝位置，在鍋爐正常負(fù)荷范圍內(nèi)煙氣脫硝效率均不低于80%，SCR出口NOx含量不高于100 mg/Nm3。

3.2NOX排放目標(biāo)值

改造實(shí)施后，SCR系統(tǒng)出口NOX的排放濃度降低到50mg/Nm3以下，達(dá)到或低于《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB13223-2001）燃?xì)廨啓C(jī)組的NOX排放指標(biāo)，實(shí)現(xiàn)清潔排放。

3.3脫硝系統(tǒng)改造方案

結(jié)合原脫硝系統(tǒng)EPC總承包商的計(jì)算結(jié)果，綜合考慮初裝兩層催化劑的衰減速率、現(xiàn)有脫硝性能、新舊催化劑的相容性，并結(jié)合電廠實(shí)際運(yùn)行過程中的相關(guān)情況和技術(shù)參數(shù)，確定本次改造方案。在原備用層增加新加裝催化劑+原催化劑，滿足NOx排放值在50mg/N m3、脫硝效率＞87.5%、氨逃逸率＜3ppm；化學(xué)壽命＞24000h的性能保證要求加裝一層催化劑后，脫硝效率≥87.5%，脫硝裝置入口煙氣NOx濃度按350mg/Nm3，出口濃度≤50mg/Nm3。

3.4脫硝改造費(fèi)用

經(jīng)核算，預(yù)留層加裝滿足脫硝效率的催化劑層，SCR反應(yīng)裝置在結(jié)構(gòu)和空間上均不影響原有設(shè)計(jì)且可實(shí)現(xiàn)預(yù)期脫硫效率，現(xiàn)有氨區(qū)還原劑系統(tǒng)的出力均可滿足運(yùn)行要求，只需在改造實(shí)施加裝催化劑的同時(shí)安裝預(yù)留層的吹灰器及少量電纜、管線等輔材，總體改造費(fèi)用約700萬元/爐。

4　環(huán)境效益和社會效益

4.1環(huán)境效益

改造后，NOx排放濃度大幅下降，約為：10～30mg/Nm3，顯著改善區(qū)域環(huán)境大氣質(zhì)量。

4.2社會效益

改善大氣環(huán)境質(zhì)量和當(dāng)?shù)氐木幼『吐糜苇h(huán)境，有利于加強(qiáng)企業(yè)同周邊群眾的關(guān)系，為企業(yè)創(chuàng)造一個(gè)安定、團(tuán)結(jié)的良好工作氛圍，為企業(yè)在激烈的市場競爭中提高知名度，為提高競爭能力奠定良好基礎(chǔ)，增加大唐集團(tuán)的美譽(yù)度和影響力，為企業(yè)和大唐集團(tuán)的可持續(xù)發(fā)展創(chuàng)造良好的條件，其社會經(jīng)濟(jì)效益是十分明顯的。

參考文獻(xiàn)：

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DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.11.001

作者簡介：金輝（1976-），男，江蘇邳州人，本科，工程師，研究方向：環(huán)境保護(hù)。