超超临界锅炉SCR脱硝工艺及其调试
摘要:在介绍望亭电厂超超临界锅炉脱硝系统工艺特点的基础上,重点对其调试技术进行了分析和研究,并对脱硝系统国产化提出了思路。
关键词:超超临界锅炉,脱硝系统,特点,调试
望亭电厂位于江苏省苏州市相城区望亭镇东北,其“上大压小”2 ×660MW机组采用上海锅炉厂首次生产的超超临界一次中间再热直流Π 型 1 991 t/h锅炉。电厂同步建设了SCR 烟气脱硝装置和湿法烟气脱硫系统。
望亭电厂SCR项目由中国华电工程(集团)有限公司环保分公司总承包,采用日本三菱重工株式会社转让技术,工程于2008208213开工。
1 SCR脱硝工艺
望亭电厂SCR脱硝工艺流程见图1。
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图1 望亭电厂SCR脱硝工艺流程 |
2 SCR脱硝工艺特点
2. 1 催化剂
目前用于燃煤电厂SCR 法烟气脱硝的催化剂主要有3种类型:蜂窝式、平板式和波纹板式。蜂窝式催化剂因其单位体积的有效表面积大,且达到相同脱硝效果所需的催化剂量较少而被广泛应用,市场占有率在60%～70%。
望亭电厂SCR装置采用日本三菱株式会社生产的蜂窝式催化剂,催化剂为2层正常层和1层附加层。正常层总体积和附加层体积均为254. 6m3。其性能参数见表1。
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望亭电厂锅炉设计煤种为淮南煤,其特性见表 2,对应该煤种的催化剂活性曲线见图2。
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图2 催化剂活性随运行时间变化曲线 |
2. 2 脱硝剂
脱硝剂一般采用尿素、纯氨或氨水。使用尿素最安全,但其投资、运行费用为三者中最高;纯氨的运行、投资费用最低,但其存储安全性要求较高;氨水介于两者之间。由于纯氨法应用广泛,贮运量小, 有利于系统布置,同时鉴于国外的应用情况和电厂现有的管理水平,望亭电厂脱硝工程采用纯氨系统。在锅炉BMCR工况下,脱硝装置进口NOx 质量浓度为450mg/m3 (本文烟气量均为标准状态值)时,氨耗量为309 kg/h,纯氨以2 800元/ t计,氨消耗费用约476万元/ a。
3 SCR脱硝系统调试
SCR烟气脱硝系统的调试主要包括冷态调试和热态调试,并按氨区和硝区分别进行调试。
3. 1 冷态调试
(1)氨区的冷态调试主要包括如下内容:氨区系统跟踪检查,确保系统中的所有设备安装无误;阀门及测点调试,确保所有测点显示准确,阀门就地 (远方)操作正常,反馈正确;氨区转机设备试运,氨区排污泵试运(由于卸料压缩机不允许空转,只进行了卸料压缩机电机的试运) ;氨区设备吹扫,用压缩空气吹扫至硝区氨气管道与混合器的接口;氨区承压设备的水压试验,水压试验压力为设计压力的 1. 2～1. 3倍。在水压试验时发现的漏点要及时进行处理,处理完后再次进行水压试验,直至系统严密不漏,能够保压30min以上;水压试验后,再对系统进行气密性试验。气密性试验压力为系统的设计压力。试验时要用肥皂水对系统内所有法兰、阀门的盘根和门杆、仪表接口等处进行全面检查,并对泄漏处进行处理,直至系统能够保压30min以上;对氨区的喷淋水系统进行喷淋试验,确保各喷淋阀动作准确,喷淋正常。
(2)硝区的冷态调试。硝区的冷态调试内容包括:硝区设备的跟踪检查;阀门及测点调试,确保所有测点显示准确,阀门就地(远方)操作正常,反馈正确;稀释风机试运,试运时要把注氨格栅分支的手动门关闭,拆开1～2个注氨格栅手动门前的法兰作为排放口,在管道吹扫干净后回装;检查注氨格栅喷嘴,打开注氨格栅手动门,启动稀释风机,检查每一个注氨格栅喷嘴是否畅通,对不出气的喷嘴要进行处理;烟气分析仪的调试;脱硝吹灰蒸汽管道吹扫及吹灰器试运;脱硝干除灰系统调试。
3. 2 热态调试
氨区的热态调试过程主要包括液氨罐首次利用卸料压缩机装载液氨,以及氨气的首次制备。重点要对液氨蒸发器的温度自动控制及氨缓冲罐的压力自动控制进行参数调整,确保上述参数控制准确。硝区的调试主要包括:
(1)机组负荷稳定在90%以上,测量注氨格栅前烟气的温度、氧量、流量及NO浓度,根据测量结果初步计算出每个注氨格栅需要的氨流量。
(2)调整完注氨格栅每个分支的流量之后,在烟气温度满足要求的情况下,往烟气中注氨,进行脱硝。脱硝效率达到设计值后,在SCR出口用网格法测量NOx 的分布,根据测量结果对注氨格栅相应的分支流量进行进一步的调整。
(3)投入注氨流量“自动”控制,对控制参数作进一步调整,确保注氨流量自动控制准确、灵敏。
(4)脱硝吹灰器的热态投运。
在上述工作完成后,需要对整个脱硝系统的运行参数进行全面的检查和进一步的调整,使脱硝系统各运行参数正常,符合设计要求。
4 脱硝系统调试中应注意的问题
(1)由于注氨格栅的喷嘴比较小,在注氨格栅通入空气前,必须确保注氨格栅各分支手动门前的管道已经吹扫干净,并且要在通风的情况下进入内部,检查每个喷嘴是否畅通无堵塞。
(2)由于氨是一种亲水化合物,因此,在进行氨区设备管道水压试验时,要确保系统中的水能够彻底排净。对于不能排净水的设备,不得参与水压试验。为了保证将水彻底排干净,在排水结束后,应再用压缩空气把系统中残留的水吹扫干净。
(3)根据我国《压力容器安全技术监察规程》的要求,在水压试验结束后,氨区设备管道必须进行气密性试验。气密性试验合格后才可以向系统注氨。由于气密性试验压力为设计压力( 2. 2MPa) ,而电厂的压缩空气压力只有0. 7～0. 8MPa,所以要提前准备好高压氮气或者排气压力能满足气密性试验的空气压缩机。为了节省气密性试验的时间,可以先利用压缩空气升压至0. 7～0. 8MPa,然后再利用其他方法继续升压。气密性试验要分段进行,每一个阶段都要用肥皂水对系统进行全面检查,对有泄漏的地方立即处理,然后再进行升压。
(4)由于氨气和空气混合易引燃爆炸,所以,首次进氨前必须按照要求把系统中的空气用氮气置换到氧的体积分数为1% ～2%; 进氨时先通入气态氨,检查系统无泄漏后再启动卸料压缩机通入液氨。卸氨结束后应用氮气把卸氨管道吹扫干净。
(5)首次往烟气中通入氨气前,要先完成注氨格栅各分支流量的预调整;另外,首次通入氨气的量不宜多,只要达到通入氨气后SCR反应器出口的烟气分析仪表有变化,再缓慢增加注入的氨气量,直至脱硝效率达到设计值。
(6)氨与烟气中的SO3 反应可生成硫酸铵盐, 该化合物易黏结在空气预热器的换热面上,造成空预器堵塞及换热性能下降。因此,在调试过程中,要注意氨逃逸率,在氨逃逸率较高时,必须降低脱硝效率,以使氨逃逸率恢复至正常水平。
(7)氨是一种危险的化学品,在调试过程中要熟悉相关事故的处置方法。另外,现场调试必须配备必要的防护用品及便携式氨气泄漏检测仪。
(8)稀释风机产生的稀释风不但起稀释氨气的作用,同时还可防止A IG喷嘴堵塞。因此,无论是否喷氨,在锅炉引风机投运前,先投运稀释风机;当锅炉引风机停运后,方可停运稀释风机。
(9)要实现SCR系统优化运行,则要求SCR反应塔顶部入口截面上的烟气速度分布最大允许偏差为10%～15% ,烟气温度分布最大允许偏差为10 ～15 ℃ , NH3 / NOx 摩尔比分布的最大允许偏差为 5%～10%。
5 结语
SCR法是目前国际上应用最广泛的脱硝方法。国内电厂也主要以SCR脱硝为主。烟气脱硝是一个新的课题,建议有关研究、运行及试验单位在催化剂中毒机理、催化剂体积计算、脱硝系统阻力计算、氨耗量计算、A IG设计方法、脱硝系统调试和运行维护、性能测试、SCR反应器及催化剂模块安装、SCR 系统控制逻辑等方面进行更加深入的研究,以加快 SCR技术国产化和自主知识产权化。
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