（安徽电力股份有限公司淮南田家庵发电厂设备维修部 安徽淮南 232007）
摘要:烟气温度是烟气脱硝系统的重要变量，锅炉的低负荷运行容易造成烟气温度的不达标。本文针对此情况对脱硝系统进行了调试，对省煤器进行改进，采用添加省煤器隔板提高低负荷运行时的烟气温度，保证脱硝过程的稳定运行，结合本厂的具体情况来验证此种改进方法的可行性。结果表明，通过添加隔板和控制烟气挡板的开度可以实现低负荷下的脱硝系统的稳定运行。此结果对于宽负荷脱硝的改造具有一定的参考和指导意义。
关键词：宽负荷 脱硝系统 省煤器 旁路
1 引言
目前我国的用电主要来自火电厂，煤的燃烧会释放烟尘、SO2、NOx等物质，严重危害大气资源。《“十二五”节能减排综合性工作方案》要求新建燃煤机组全部安装脱硝设施，单机容量30万千瓦及以上燃煤机组全部加装脱硝设施。因此，对燃煤电厂实行脱硝改造与排放治理已刻不容缓。目前，电厂常采用的脱硝技术是SCR（选择性催化还原）技术，主要的脱硝原理如式（1）。
(1)
NOx在氨的作用下被还原为对环境没有危害的N2，实现了烟气脱硝过程，此过程在催化剂上进行，反应过程中催化剂具有适宜的温度，当温度低于适宜温度时，SO2会在催化剂的作用下氧化成SO3，进而与氨生成铵盐，主要是硫酸铵和硫酸氢铵，副反应不仅会消耗氨，并且形成的铵盐会在催化剂表面进行附着、堵塞，造成催化剂活性下降，因此，需要对SCR进气温度进行调控。
锅炉的低负荷运行时，会造成烟气温度的下降，此时的SCR进气温度低于催化剂的适宜温度，因此，需要对整个系统进行改造、调试。本文结合厂区的脱硝系统，对省煤器进行改造，添加煤器隔板，通过调节省煤器挡板的开度来实现SCR进气温度的调节。
2设备现运行情况
淮南田家庵发电厂（原淮南发电厂）始建于1941年，原中压站8台中压机组于1993年初停运开始进行拆除技改。技改二期工程建设的1×300MW燃煤发电机组即＃6发电机组，于2004年10月开工建设，2005年11月投运，同步建设脱硫装置。锅炉完成低氮燃烧器改造，安装SCR烟气脱硝装置，脱硝还原剂为尿素热解，6号锅炉脱硝以尿素作为脱硝还原剂，锅炉采用“选择性催化还原法（SCR）高含尘脱硝工艺”，省煤器出口NOx浓度400mg/Nm3，实施SCR烟气脱硝后，最终将NOx排放控制在100mg/Nm3内，SCR脱硝效率不小于80％。投运脱硝系统时烟气温度300-400℃,当机组负荷小于180MW、催化剂的型式采用蜂窝式，催化剂进口温度低于305℃时，脱硝系统退出运行，催化剂能满足烟气温度不高于420℃的情况下长期运行。
田家庵电厂6号机组锅炉及其附属设备由上海锅炉厂有限公司制造，采用亚临界压力、一次中间再热、控制循环汽包炉。单炉膛?型露天布置，平衡通风，四角同心反切圆燃烧、摆动燃烧器调温，固态机械排渣，全钢架、悬吊式、炉顶带金属防雨罩,锅炉的具体参数见表1.
田家庵电厂6号机组锅炉的设计运行数据见表2，
改造前，电站省煤器出口烟气温度（SCR进口烟气温度）在锅炉满负荷或者高负荷的运行情况下（70%左右）均可满足设计要求，即T=305~420℃。目前，由于火力电力市场的需求量变低、煤种较劣、质量变化较大等原因，锅炉的运行负荷受到了限制，一般在设计负荷的50%下运行时，省煤器的出口烟气温度就低于305℃，影响SCR系统的稳定运行。研究显示50%THA工况下运行时，烟气的温度低于305℃，脱硝系统受到影响，因此，对脱硝系统进行宽负荷改造十分有必要。
3宽负荷脱硝改造方案
实现上述情况的改造，主要途径分为两种：系统中填充低温还原催化剂和提升烟气的温度，由于低温情况下，SO2会对系统催化剂的活性带来影响，并且适用于大型燃煤机组的低温脱硝催化剂还处于研究阶段。因此，一般采用提升烟气的温度实现宽负荷脱硝的改造。
3.1 改造的目标要求
机组运行需达到以下目的：
1、在40%BMCR工况下，省煤器出口烟温≥305℃；
2、省煤器出口联箱中间与两端温差＜50℃；
3、给出特征负荷点的档板开度。
3.2 改造方案的实施
提升烟气温度技术主要有以下几种方式：分级省煤器、省煤器给水旁路、流量置换、省煤器烟气旁路等，省煤器烟气旁路，利用烟气旁路，连接省煤器和SCR入口，并安装烟气挡板，可以实现部分未经降温的烟气在SCR入口处与降温烟气混合，从而实现提升烟气温度的目的；分级省煤器，在SCR出口处安装一个省煤器，原省煤器的换热面积减小，给水先进入SCR出口处的省煤器，然后经过连接管道进入SCR进口处省煤器中，实现烟气温度提升的目的；省煤器给水旁路，是将给水分流，降低进入省煤器中水的流量来达到提升烟气温度的目的；流量置换，是在给水旁路的基础上，添加一个换热器，来实现对给水旁路换热。这些方式各有自己的优劣势，应根据具体的工艺和厂区的实际情况选用合适的改造方法。
结合本电厂的具体情况，选用省煤器烟气旁路的方式进行改造。
3.2.1 省煤器改造
省煤器挡板的原理如见图1。设计采用两片隔板分别安装于从左向右数第46与47片、第80与81片省煤器管屏间，把尾部烟道省煤器受热面从左至右分成三部分，其中左右两部分各有46片省煤器管屏，中间部分有34片省煤器管屏。同时在省煤器分隔的左右两部分下方各安装有三组烟气挡板，并配有相应的电动执行机构。考虑到尾部烟道安装分隔板后，低负荷运行时，省煤器中间分隔部分受热面可能会因加装分隔板，烟气流速增大等因素导致磨损加剧，故设计在省煤器47#、48# 、49# 、78# 、79# 、80#等6片管屏管子的迎风面安装防磨罩，以保护受热面，减少受热面管子的磨损。
图1 省煤器挡板提升烟气温度原理
3.2.1 吹灰器的改造
1、在省煤器第二层主流烟道的吹灰区域，前后墙位置各增加2套声波吹灰器；
2、原设计的半长吹灰器为防止改造后，吹灰时枪管碰到隔板，其行程重新定为4800mm；
3、改造后的吹灰器压力及温度不改变原设计参数；
4、改造后的声波吹灰器满足锅炉吹灰要求，并保证省煤器主流烟道区域无大量积灰等。
3.2.3增加执行机构和温度测点监控
1、在尾部烟道增加了左右各三组电动执行机构，用以调节烟气挡板开度；
2、在省煤器左中右增加了6个温度测点（如图2所示），用以监控省煤器入口集箱中间及两端的水温。
图3 档板后烟温测点示意图
4宽负荷脱硝改造效果分析
对改造后的设备进行改造结果分析，调试控制过程的原则是：SCR入口烟温偏低减小开度、SCR入口烟温偏高增大开度，从而使得混合后的烟气温度达到脱硝投用温度；其次，可通过控制两侧挡板的不同开度实现对省煤器水温偏差的控制。调试的具体步骤如下（以70% BMCR工况为例）：锅炉启动后，待工况稳定，首先进行省煤器出口烟气温度的标定工作，标定完成并对DCS数据给予修正后方可进行正式试验。省煤器出口两侧开度放在60%，观察出口烟气温度变化，如高于305℃则同时开大两侧挡板（低于305℃则关小），找到合适的烟温后，根据上章节的原则调整烟温偏差，获得70%BMCR工况下最佳开度。
5结论
通过对省煤器进行改造，实现了锅炉低工况运行条件下，脱硝系统的稳定运行的目的。通过运行分析可知，在40%BMCR工况下，两侧开度均为20%即可实现省煤器出口烟温≥305℃，并且省煤器出口联箱中间与两端温差＜50℃。另外，50% BMCR工况下，两侧挡板开度为30%条件下，也可以实现指标要求。结果证明：该改造方法具有提升烟气温度幅度大，系统简单、投资少、施工短、对其他工段影响小等优点。因而在电力新常态环保日趋严格下有着广泛的应用前景和巨大市场推广的价值。
参考文献
[1]魏刚, 蔡继东. 烟气旁路实现百万等级超超临界锅炉宽负荷脱硝的应用[J]. 锅炉技术, 2016, 47(2).
[2] 华建平. 燃煤锅炉宽负荷脱硝技术的工程实践[J]. 文摘版:工程技术, 2015(30):281-282.
[3] 李峰, 朱宰基. 宽负荷脱硝改造的探索和实践[J]. 发电设备, 2016, 30(2):116-119.
[4] 曹慰, 王憧北. 应用分级省煤器技术实现宽负荷脱硝[J]. 锅炉技术, 2015, 46(6):21-24.
[5] 齐玄, 齐继玄. 浅议燃煤机组低负荷脱硝改造方案[J]. 能源与节能, 2016(1):118-119.
论文作者:张玉强
论文发表刊物:《电力设备》2016年第13期
论文发表时间:2016/10/9
标签：省煤器论文; 烟气论文; 温度论文; 负荷论文; 锅炉论文; 旁路论文; 挡板论文; 《电力设备》2016年第13期论文;