国内首台火电机组省煤器分级改造提高SCR入口烟温实践.pdf

第 6期 2 0 1 4年 1 1 月 锅炉制造 B0I LER MANUF ACTURI NG No ． 6 NO V ． 2 01 4 国内首台火 电机组省煤器分级 改造 提高 S C R入 口烟温实践 徐 昶 ， 徐 良， 胡 杰 ， 徐仲雄 国电浙江北仑第一发 电有 限公 司， 浙江 宁波 3 1 5 8 0 0 摘要 北仑电厂 2号锅炉低负荷时省煤器出口烟温过低， 不能保证机组的脱硝投运率 ， 通过省煤器的分级改 造 ， 提高了 S C R入口烟气温度， 既满足了脱硝设备的烟温要求 ， 又不影响锅炉热效率 ， 为国内同类机组脱硝改 造提供了借鉴。 关键词 S C R； 脱硝； 烟温； 烟道旁路； 给水旁路 ； 分级省煤器 中图分类号 T K 0 9 文献标 识码 A 文章编号 C N 2 31 2 4 9 2 0 1 4 0 6 0 0 4 20 2 Pr a c t i c e o f Ec o n o mi z e r Cl a s s i fic a t i o n a n d Re c 0 n s t r u c t i 0 n i n t h e Fi r s t Do me s t i c Th e r m a l Po we r Pl a n t t o En h a n c e S CR I n l e t Ga s Te m p e r a t u r e Xu C h a n g， Xu L i a n g， Hu J i e ， Xu Z h o n g x i o n g S t a t e P o w e r Z h e j i a n g B e i l u n 1 s t E l e c t r i c i t y G e n e r a t i n g C o ． ， L t d ． ， N i n g b o 3 1 5 8 0 0 ， C h i n a Abs t r a c t At l o w l o a d， t h e o ul e t g a s t e mp e r a t u r e i n Be i l u n 2 b o i l e r e c o n o mi z e r i s t o o l o w t o g u a r a n t e e t h e d e n i t r a t i o n c o mmi s s i o n i n g r a t e o f t h e u n i t ． Wh e r e a s ， c l a s s i fi c a t i o n a n d r e c o n s t r u c t i o n o f e c o n ． o mi z e r i s a b l e t o e n h a n c e S CR i n l e t g a s t e mp e r a t ur e a n d me e t g a s t e mpe r a t u r e r e q u i r e me nt o f d e n i t r a t i o n e q u i p me n t ， wh i c h c a n p r o v i d e r e f e r e n c e s f o r d e n i t r a t i o n r e c o n s t r u c t i o n o f s i mi l a r u n i t i n Ch i n a wi t h o u t i n flu e n c e s o f b o i l e r t h e r ma l e f fic i e nc y ． Ke y wo r ds SCR； d e n i t r a t i o n； g a s t e mpe r a t u r e； g a s d u c t b y pa s s； f e e d wa t e r b y pa s s ； s t a g e d e c o n o mi z e r 0 引 言 国电浙江北仑第一发电有 限公司 以下简称 “ 北仑电厂” 2号锅炉为 6 0 0 MW 前后墙对冲燃烧 亚临界汽包锅炉 ， 为减少 锅炉运行 中污染 物的排 放 ， 满足国家的环保要求 ， 脱硝装置应能适应锅炉 5 0 ％ ～ 1 0 0 ％B MC R工况之间的任何负荷 ， 以减少 烟气中氮氧化物的排放量， 当锅炉低负荷运行， 省 煤器出口即 S C R脱硝装置人 口烟气温度较低 时 ， 一方面催化剂活性会较低， 氨逃逸率加大 ， 增加 空预器硫酸氢氨堵塞的风险， 另一方面 ， 还原剂氨 与烟气 中的 S O 反应生成的硫酸氢氨和硫酸氨会 沉积在催化剂上， 进一步降低催化剂的活性 ， 甚至 造成催化剂不可逆转的失活， 因此 ， 一般要求 S C R 脱硝装置最低喷氨温度要大于3 1 0℃。而北仑 电 厂 2号锅炉省煤器在 5 0 ％负荷时烟温仅为 2 9 0℃ 左右， 无法满足催化剂对于最低喷氨温度的要求， 因此提高 S C R人 口烟温势在必行 。 1 方案比选 提高 S C R人 口烟温主要是要减少 S C R前烟气 的放热量 ， 目前在国内应用的方法主要是设置省煤 器的烟气旁路或者设置省煤器给水旁路 ， 但是这两 种方法都有明显的缺点 ， 省煤器的分级改造既可满 收稿 日期 2 0 1 40 6 2 5 作者简介 徐昶 1 9 8 0一 ， 男， 浙江宁波， 硕士研究生， 国电浙江北仑第一发电有限公司设备管理部锅炉专工。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第6期 徐昶， 等 国内首台火电机组省煤器分级改造提高 S C R入 口烟温实践 4 3 足烟温的要求又不影响锅炉经济安全运行。 1 ． 1 省煤器烟气旁路 某些 电厂的脱 硝工程设计 了省 煤器旁路烟 道 ， 在省煤器进 口位置的烟道上开孔 ， 当锅炉低负 荷运行时， 抽取一部分高温 烟气至 S C R入 口处 ， 以调节进入 S C R反应器 的烟气温度达到催化剂 所需要的喷氨温度 ， 同时设置烟气调节挡板 ， 根据 运行负荷 的不同调节进人 S C R的烟量。 该措施的优点是系统简单， 增加设备较少， 但 也有明显 的缺点 ， 烟气旁路在低 负荷投运时提高 了省煤器的出 口烟温 ， 使空预器排烟温度上升 ， 影 响锅炉经济性， 根据计算排烟温度每增加 1 c I ， 锅 炉效率会 降低 0 ． 5 ％。机组高负荷撤 出旁路 时， 由于省煤器进 口烟温能达到 5 0 0℃ 以上， 旁路调 节挡板在高温下极易变形 ， 产生内漏 ， 同样会使排 烟温度升高 ， 影响锅炉经济性 ， 同时， 在满负荷时 挡板若 内漏量大 ， 可 能会使省煤器 出 口烟温达到 4 0 0℃， 从而使催化剂烧结开始发生， 而且烧结的 过程是不可逆的， 导致催化剂活性降低 。 1 ． 2 省 煤器 给水 旁路 省煤器给水旁路的方法是从省煤器进 口集箱 以前直接将部分给水 短路 ， 引至下降管。给水旁 路在低负荷时通过调节阀调节旁路给水流量 ， 使 省煤器进水量减少来降低省煤器 的吸热 ， 使省煤 器出口烟气温度提高 ， 达到喷氨的要求。 此方案的实施也较为简单 ， 但是北仑 电厂 2 号锅炉在 5 0 ％负荷时省煤器出口烟温很低 ， 如需 提高至3 1 0℃以上， 经过计算需旁路 5 0 ％以上的 给水量， 则将会产生省煤器 中介质超温 ， 使省煤器 出 口水温的欠焓达不到机组安全运行要求 ， 此外 本方案与烟气旁路一样将导致排 烟温度的上升， 影响机组的经济性。 1 ． 3 省煤器分级改造 省煤器分级改造 ， 考虑将脱硝装置 的烟气抽 取点 由原来 的省煤器 出 口改为省煤器管组 间抽 取 ， 以提高进入脱硝装置的烟气温度 ， 即省煤器需 要进行分级改造 ， 将部分受热面移至脱硝反应器 后 ， 这样既可满足脱硝装置的运行烟温要求 ， 又不 至于使排烟温度升高， 降低锅炉热效率。 2 省煤器分级改造实施方案 2 ． 1 原省煤器受热面的割除 2号 锅炉省煤器分别 布置在分隔烟道 的二 侧 ， 低再侧和低过侧的省煤器 ， 二侧省煤器工质并 联布置。为提高进入脱硝设备 的烟温 ， 需要减少 锅炉尾部的部分受热 面， 根据计算结果及锅炉现 有受热面的情况 ， 考虑将低过侧省煤器上级管组 割除， 并重新接通管路 。现有省煤器受热面总 面 积为 1 5 5 1 0 m ， 割除的省煤器受 热面积为 4 5 4 0 m ， 割除部分的面积约 占总面积的 3 0 ％。 2 ． 2新增分级省煤器的设置 受热面割除后 ， 进入脱硝设备的烟温将提高 ， 这样将导致锅炉排烟温度升高， 锅炉热效率下降， 因此 ， 需要在脱硝设备后设置省煤器受热面以吸 收烟气中的热量 ， 确保进入预热器 的烟温及排烟 温度接近原来的设计值。 脱硝烟道分左右二侧布置， 在其下部通过烟道 截面收缩 ， 与空气预热器相连 ， 现考虑将烟道的收 缩部分分成二段 ， 在第一段 中放置省煤器 ， 然后再 将烟道收缩到原来的截面尺寸与空气预热器相连。 在上述形成的左右二个垂直烟道 内设置省煤 器 ， 二侧的总受热面积约 5 0 0 0 m ， 改造后总的省 煤器换热面积增加 4 6 0 m 。二侧省煤器工质并联 布置 ， 受热面下端为进 口、 上端为出口， 给水向上流 动 ， 受热面进出 口设置集箱 和连接管道 ， 按工质流 向， 此受热面作为省煤器系统 的第一级受热面， 锅 炉给水先经过此受热面加热， 然后引入原省煤器的 给水进 口， 因而原锅炉的给水管道需要更改。 分级省煤器作为一个独立设备支撑于脱硝钢 架上 ， 烟道 内设置桁架悬 吊省煤器及集箱 ， 烟道内 桁架支撑于脱硝钢架支撑梁上 ， 见图 1 。 II _ lI 傅 ] 一器 一 ～ 目 目 三 三 E ＼ ■- __ 【 ＼ - ／ | 』 【 ． _【 一 图 1 省煤器分级 改造 配合图 2 ． 3 改造后锅炉性能数据 改造后锅炉进行了性能试验 ， 结果如下表。 [ 下转第 5 6页] 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 5 6 锅炉制造 总第 2 4 8期 表 5 对接焊缝理化性能试验结果 3 ． 3 ． 5 晶间腐蚀试验 对对接焊缝金属进行晶间腐蚀试验 ， 试验按 照 A S T M A 2 6 2中的“ E ” 进行。经过敏化处理后 ， 焊缝无晶间腐蚀倾向。 4 结 论 通过低合金钢与镍基合金异种材料 自动 T I G 焊接工艺试验 ， 确定 了异种钢对接环缝焊接 的工 艺方案和工艺参数 ， 得到了性能满足设计要求 的 异种钢对接焊缝。掌握 了低合金钢与镍基合金异 种材料窄间隙 自动 T I G焊接工艺 ， 为换热设备 的 产品制造提供 了技术保障 1 自动 T I G窄间隙焊接工艺已经成为换热 设备管嘴法兰与接管环缝焊接的主要工艺手段 。 2 选择匹配的镍基合金焊接材料填充低合 金钢与镍基合金的异种钢对接焊缝能够有效的抑 制碳 C 迁移 ， 提高接头性能。 3 镍基合金的焊接对焊接过程 中的清洁度 要求很高 ， 保证焊接环境的清洁 ， 无粉尘等污染 ； 焊道之间应及时去除焊缝表面的钝化膜及杂质。 4 保护气体 的纯度 和流量对镍基异种钢对 接焊缝质量具有较大影响。 5 镍基合金 自动 T I G窄间隙焊接时 ， 应尽 可能的采用较小热输入 的焊接工艺 ， 避免焊接热 裂纹等缺陷的出现。 6 焊接过程 中， 焊缝坡 口和接管直径存在 因焊接收缩出现的变形 ， 因此在产 品加工时， 应在 管嘴法兰和接管内外壁 留有焊后机加余量。 低合金钢与镍基合金接管异种钢对接环缝窄 间隙 自动 T I G焊接工艺技术已经成功应用于某电 厂换热设备管嘴法兰与接管焊缝的焊接。 参 考文献 [ 1 ] 杨敏 ， 李长香， 罗英 ， 等． 核岛主设备接管与安 全端对接焊缝 焊接材料选择对焊缝质量 的影 响 [ C] ． 第十五次全国焊接学术会议论文集， 2 0 1 0年 7月 28日， 青海西宁． [ 2 ] 高殿宝 ， 李志杰． 核反应堆压力容器安全端焊接方 法 【 J ] ． 一重技术 ， 2 0 1 1 6 3 6 3 8 ． [ 3 ] 万军． 镍及镍基合金的焊接[ J ] ． 锅炉制造 ， 2 0 0 4 3 3 23 4 ． [ 4 ] 孙国辉． 核电蒸汽发生器安全端窄间隙 T I G焊技术 研究 [ D] ． 2 0 0 7 ． 1 2 ． [ 上接第 4 3页] 与改造前相比， 低过侧省煤器的烟温降减小， 分 隔烟道二侧的出口烟温差值减小。除尾部省煤 器处的烟温变化外 ， 改造前后对过热汽温、 再热汽 温、 喷水量等锅炉总体性能没有大的影响， 基本维 持原 状 。 表 1 改造前后性能数据对 比 序 号 7 0％5 0％ 项 目 单位 B Mc R R A T E D 负荷负荷 3 结束语 随着环保要求的 日益严格 ， 火 电机组在 5 0 ％ 负荷以上撤出脱硝运行将加倍考核脱硝电价 ， 通过 省煤器受热面的分级改造， 既可满足脱硝设备对烟 气温度的要求 ， 又不会造成排烟温度上升 、 锅炉效 率降低。改造后汽温、 喷水量等锅炉总体性能基本 维持原状 ， 脱硝设备在各负荷下均能投运。为国内 火电机组满足低负荷脱硝运行提供了借鉴 。 参考文献 [ 1 ] 崔振东． 火电机组脱硝系统 S C R调试的关键技术研 究[ J ] ． 南方电网技术 ， 2 0 0 9， 第3卷增刊． [ 2 ] 张洁、 张扬． 火电机组脱硝系统 S C R调试的关 键技术研究． 电力科技与环保 ， 2 0 1 1 ， 2 7卷 第 2期． 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m