燃煤鍋爐深度調峰時如何保證煙氣溫度達到SCR脫硝要求

0、前言

自去年6月份至今提升燃煤火電靈活性是電力圈的熱門話題，其中靈活性包含了：1）運行靈活性（20%~40%額定負荷深度調峰、2~4h快速啟停、2%~5%MW/min爬坡能力），2）燃料靈活性，3）低負荷工況下保證煙溫滿足脫硝要求，4）同比工況下不犧牲鍋爐效率，5）對于熱電機組實現熱電解耦等幾大方面。

國內電力行業都在探尋一條切實可行的提升燃煤火電靈活性的道路，本文重點說一說深度調峰時如何保證煙氣溫度達到SCR脫硝要求。

1、問題的提出

自國家《火電廠大氣污染物排放標準》頒布實施以來，燃煤發電行業基本都已進行了SCR煙氣脫硝改造，其運行時必須要求煙氣溫度達到320℃以上。

在靈活性改造形勢下，要求機組超低負荷（＜40%額定負荷）運行，但超低負荷運行時煙氣溫度（＜320℃）滿足不了SCR催化劑運行要求，怎么辦？

2、解決問題的常規措施

針對上述問題，國內多采用分割布置省煤器、0號高加、省煤器旁路等措施，提高煙氣溫度，促使煙氣溫度達到SCR催化劑運行要求；

但上述措施皆是就問題而解決問題，沒有將提升燃煤火電靈活性與低負荷下保證SCR入口煙溫進行全方位的研究，其解決方案都是建立在鍋爐傳統燃燒方式上的，其提升煙溫幅度有限、降低了鍋爐效率、投資成本比較高。

針對目前相關常規措施的不足，重慶富燃科技股份有限公司研發并應用了富氧燃燒提升燃煤火電靈活性技術。

 

3、富氧燃燒提升燃煤火電靈活性技術

3.1技術介紹

所謂富氧燃燒提升燃煤火電靈活性技術，系利用自穩燃燒原理，采用主動燃燒穩定結構設計與控制方法，實施燃煤火電靈活性改造，確保鍋爐本質安全，保證機組靈活性的實施。

裝置整體運行安全、控制簡單、易行，達到燃煤火電機組靈活性技術要求。其技術原理如圖所示：

 

 

能夠實現：1）20%~30%額定負荷調峰；2）2%~5%額定負荷/min快速爬坡；3）2~4h快速啟停；4）超低負荷運行時進入SCR前煙氣溫度≥320℃；5）優化熱電機組儲熱裝置；6）同比工況下不降低鍋爐效率；7）同比工況下不增加NOx排放；8）增強燃料靈活性。

本文命名為《燃煤鍋爐深度調峰時如何保證煙氣溫度達到SCR脫硝要求》，我就重點說說應用富氧燃燒提升燃煤火電靈活性技術后是如何實現深度調峰時煙氣溫度達到SCR催化劑反應要求的。

3.2如何實現超低負荷脫硝溫度滿足要求？

以四角切圓燃燒鍋爐為例，富氧燃燒提升燃煤火電靈活性技術，將鍋爐下部一層一次風煤粉燃燒噴口及上部一層一次風煤粉燃燒噴口，改造為富氧燃燒提升燃煤火電靈活性裝置。

 

各位電力圈的朋友都知道，爐內燃燒時底層燒壓力、上層燒溫度。上述技術通過多點（主要指上部富氧燃燒提升燃煤火電靈活性裝置）小空間自穩燃燒方式，提高煙氣溫度，確保任何工況下SCR入口煙溫皆≥320℃；

優點：1）提升煙溫幅度大，調節靈敏，通過上層投煤量調節；2）一次性解決了鍋爐側靈活性運行問題；3）使主汽溫度盡快達到沖轉條件；4）不降低鍋爐效率；5）投資成本較低。

案例1：重慶富燃科技與某電廠（200MW四角切圓鍋爐）聯合實施斷層燃燒應用中，在相同工況條件下，將下部A/B層的煤粉移至上部C/D層燃燒時，可以提高SCR入口煙溫40℃以上，將上部C/D層煤粉增加6~8t/h時，可以提高SCR入口煙溫20℃以上。

案例2：重慶富燃科技在某電廠300MW機組富氧燃燒提升機組靈活性應用中，在鍋爐無輔氣冷態啟動階段，利用富氧燃燒提升燃煤火電靈活性技術，實現了A、D（底層和頂層）層富氧燃燒器的多層投多點運，從而大幅提升了煙氣尾道轉向室（水平煙道）升溫速率，快速建立鍋爐煙氣熱循環，改善燃燒工況，實現了SCR的提前投運，破解了啟動過程中SCR滯后投運的難題。在鍋爐低負荷調峰階段，靈活地投運D層富氧燃燒器，提升了煙氣溫度，確保煙溫（≥320℃）滿足SCR投運要求。

 

3.3應用案例

于2016年5月，重慶富燃科技對某電廠#2爐進行了富氧燃燒改造，在保證#2爐A層、D層共8臺原燃燒器的一次風煤粉噴口幾何尺寸、形狀不變的基礎上，將其材質更換為耐高溫材質并加裝相關裝置，從而滿足富氧燃燒提升火電靈活性技術要求。

配套安裝：超低溫真空智能儲罐、氧氣控制器、燃油預處理系統、靈活性一體化控制系統、相關配套管線。

 

現場照片

投運A層4臺富氧燃燒器，最低達到了21%額定負荷（65MW）超低負荷調峰，在低負荷時，靈活投運D層富氧燃燒器，提升了煙氣溫度，確保煙溫滿足SCR投運要求（＞320℃）；

在機組快速升負荷時，通過多點靈活地投運A/D層富氧燃燒器，實現了鍋爐爬坡能力達到3.5%額定負荷/min，同時實現燃用貧煤、無煙煤，提升了燃料靈活性。

 

應用富氧燃燒提升燃煤火電靈活性技術的多點多層投運方式，能夠滿足火電靈活性中快速升溫升壓的要求，可有效縮短鍋爐各種狀態下的啟動時間。尤其在停機調峰過程中，鍋爐基本屬于熱態啟動，此時溫度損失大于壓力損失，如按常規啟動方式，不能快速提升主汽溫和再熱汽溫，導致機組不能滿足靈活性要求。應用富氧燃燒提升燃煤火電靈活性技術進行熱態啟動，啟動時間可縮短至≤4h。

其次，應用富氧燃燒提升燃煤火電靈活性技術能夠快速建立鍋爐煙氣熱循環，盡快改善燃燒工況，對啟動期間爐內燃燒安全提供保障。

4、結束語

1）只有鍋爐側實現了深度調峰，才存在機組整體靈活性，以及深度調峰時如何脫硝的問題，所以我們首要解決的問題應該是鍋爐側的靈活性；

2）解決鍋爐靈活性后還能夠滿足SCR脫硝運行要求，投資成本還不高，這無疑就是最完美的解決方案了；

3）口說無憑，歡迎各位電力圈的朋友到重慶進行現場考察、品嘗重慶特色、領略山城之美。

 

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