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陡电#3(250MW)机组脱硝系统工艺参数如下
4工艺布置
由于#3机组锅炉与省煤器之间空间狭小,SCR反应器布置在了锅炉两侧区域,属于高尘法布置。
施工时,先拆除省煤器与空预器之间的烟道,从原省煤器下部的出口烟道与SCR入口烟道连接,烟道拉出锅炉主钢结构后垂直向上进入SCR反应器顶部。
然后经垂直方向布置的反应器,再水平进入锅炉区域,与空预器入口连接。
喷氨格栅(AIG)布置在SCR反应器入口烟道水平段,由于其与反应器入口距离足够,本工程不需设计静态混合器。
5工艺系统
5.1还原剂制备、储存区
本工程采用尿素热解法制备脱硝还原剂,6台锅炉的脱硝装置共用一个尿素溶液制备、存储区,即按照2×
250MW+4×
200MW机组消耗量设计。
主要的设备如下:
5.1.1系统流程
尿素溶解罐采用地上设计,人工将干尿素投入到到溶解罐里,用除盐水将干尿素溶解成50~60%质量浓度的尿素溶液,通过尿素溶液混合泵输送到尿素溶液储罐。
尿素溶液经由输送泵输送到机组热解系统。
5.1.2本系统的主要设备包括:
尿素溶解罐、尿素溶液储罐、尿素溶液混合泵等。
5.1.2.1尿素溶解罐
在室内对应尿素储仓设2台尿素溶解罐。
用除盐水将尿素制成50~60%浓度的溶液。
溶解罐内设蒸汽加热系统,制成后的溶液温度处于40-50℃。
罐体内壁采用316L不锈钢制造.。
每个溶解罐容积33m3,两个溶解罐尿素溶解量按照满足6台炉24小时尿素用量需设计。
5.1.2.2尿素溶液混合泵
尿素溶液混合泵为不锈钢本体,碳化硅机械密封的离心泵,每只尿素溶解罐设两台泵一运一备,并列布置。
此外,溶液混合泵还利用溶解罐的循环管道将尿素溶液进行循环,以获得更好混合。
5.1.2.3尿素溶液储罐
设置2台尿素溶液储罐(119m3/个)满足6台机组6天的系统用量(50%尿素溶液)要求。
储罐采用不锈钢,安装伴热装置,使尿素溶液维持在35°
C以上。
储罐为立式平底结构,装有液面、温度显示仪、人孔、梯子、通风孔等。
储罐基础为混凝土结构。
5.1.2.4尿素溶液循环装置
为6台机组设置1套尿素溶液供应与循环装置,循环管路为6台锅炉的脱硝装置供应尿素溶液。
尿素溶液循环装置包含4台全流量的多级离心泵(流量不小于120%,一用三备)。
5.1.3其他设备
由于尿素的溶解过程是吸热反应,其溶解热高达-57.8cal/g(负号代表吸热)。
也就是说,当1克尿素溶解于1克水中,仅尿素溶解,水温就会下降57.8℃。
而50%的尿素溶液的结晶温度是16.7℃。
所以,在尿素溶液配制过程中需配置功率强大的热源,以防尿素溶解后的再结晶。
陡电处在北方寒冷地区,尿素溶液的配制及输送过程的加热或伴热系统进行了重点设计。
加热汽源为机组辅助蒸汽联箱(压力1.0-1.5Mpa、温度290-325℃)。
尿素溶液溶解罐、储存罐内部采用盘管式的换热器。
尿素溶液管道采用水伴热,设置了一台采用混合式加热器的伴热水箱。
伴热管道有支路介入尿素溶液输送管道,可作为冲洗水源。
5.2SCR反应器区
5.2.1热解炉
抽取自空气预热器出口的热风,经电加热器加热到600℃,作为热解炉热源,来完全分解喷入热解炉的尿素溶液。
热解室提供了足够的停留时间以确保尿素到氨的100%转化率。
热解炉从其进口开始算起,依据尿素的分解所需的体积来确定其容积的大小。
热空气将通过加热器控制装置以维持适当的尿素分解温度。
尿素经过一个提供完全分配的喷射器注入到热空气中。
尿素的添加量是基于作为前馈信号的反应剂需求量来决定的,负荷跟踪性要适应锅炉负荷变化要求。
5.2.2稀释风机
稀释风机提供足够的空气量将氨气充分稀释,氨/空气混合物中的氨体积含量小于5%。
每台锅炉设两台高压离心式鼓风机(额定压力12000pa,流量6530m3/h),一运一备。
为尿素热解提供空气,并用于氨的稀释。
稀释风机能适应锅炉40~100%BMCR负荷下的正常运行,并留有一定裕度:
风量裕度不低于10%,风压裕度不低于20%。
5.2.3喷氨格栅(AIG)
喷氨格栅(AIG)布置在SCR反应器入口烟道水平段,其布置方式决定着烟道中注氨的均匀性,直接关系到脱硝效率和氨的逃逸率这两个重要指标。
喷氨格栅共有160个喷嘴,均匀地分布在烟道截面上,喷氨格栅接口处氨气混合物的温度不低于280℃。
注入的氨/热风混合气在烟道中与烟气均匀混合是选择性催化反应顺利进行的先决条件。
图4喷氨格栅(AIG)示意图
5.2.4反应器壳体
本工程采用标准的板箱式结构,辅以有各种加强筋和支撑构件来满足防震、承载催化剂、密封、承受载荷和抵抗应力的要求,并且实现与外界的隔热。
反应器有门孔、观察孔、单轨吊梁等装置,用于催化剂的安装、运行观察和维护保养。
本工程设有两台反应器,其外观尺寸为9850×
7950×
12100(长×
宽×
高)。
5.2.5催化剂
催化剂是烟气SCR脱硝系统中最核心的部分。
在催化剂表面,NOX与NH3反应,产生氮气和水。
催化剂按照NOX含量,温度等运行条件而特别设计,几何设计则考虑了粉尘的含量。
催化剂元件是催化剂的最小单元结构,若干个催化剂元件组成催化剂模块,模块采用钢制箱体固定,本工程催化剂箱体模块有两种,分别为1881×
948×
1735/957mm(长×
(1)催化剂元件
本工程选用的催化剂为板式结构,每个元件的尺寸为464×
464mm,高度为778mm,#3炉催化剂总体积为305.1m3。
图5#3机组板式催化剂安装后底部照片
(2)催化剂钢箱
催化剂钢箱用于盛放、固定催化剂模块(见下图),同时便于模块的运行与安装。
钢箱由薄钢板拼接而成,上面覆盖有不锈钢的网,用于保护催化剂。
本工程催化剂模块有两种(A/B),每个催化剂模块箱内装有16个或8个催化剂元件,各元件之间用弹性的陶瓷纤维进行密封,用以防止催化剂受外部震动破损及未处理烟气泄漏。
图6催化剂模块(钢箱)示意图
(3)催化剂层
本工程每层催化剂由4×
10只模块组成。
为了防止烟气短路,模块之间的间隙采用,角钢、薄钢片密封。
图7中的每一个长方形代表了催化剂模块。
本工程初期设计的脱硝效率为大于80%,先布置2层催化剂,远期布置3层催化剂,脱硝效率超过90%。
图7SCR反应器中催化剂模块布置
(4)催化剂的吹灰系统
由于本工程煤质具有一定量的灰分,为保证催化剂长期在高飞灰工况下安全可靠运行,同时对每层催化剂层设有蒸汽吹灰器和声波吹灰器。
吹灰系统本身配备全套供气,疏水,控制、储气罐等辅助系统。
为保证吹灰效果,本工程按每层布置三台蒸汽吹灰器、三台声波吹灰器考虑,布置于反应器侧墙和后墙。
图8吹灰器的简单结构示意图
6相关设备的技术改造
6.1烟道的改造
原锅炉烟气是从省煤器直接进入空气预热器,加装脱硝系统后增加了烟道和SCR反应器,由于#3炉与电除尘之间空间狭小,不能布置脱硝系统,故采用了将省煤器出口烟道向锅炉两侧延伸再设置SCR反应器。
反应器出口烟道再返回与空气预热器入口连接。
为尽量较少SCR反应器及其出入口烟道阻力,通过理论计算和物理模型试验,优化设置了导流板和烟道走向。
实际运行后脱硝系统阻力低于600Pa,小于设计值。
6.2空气预热器的改造
6.2.1在NOX与NH3反应过程中,会有少量的NH3随烟气一起逃逸出反应器:
催化剂的氧化作用会将烟气中的部分SO2氧化为SO3,与NH3发生反应,生成NH3化合物NH4HSO4与(NH4)2SO4,沉积在空预器上,造成传热元件堵塞。
6.2.2改造措施
热元件采用高吹灰通透性的波形替代原中温段波形,保证吹灰和清洗效果,但换热性能较原预热器用的波型差,因此,要维持预热器排烟温度不上升,适当增加了换热面积。
合并传统的冷段和中温段,将预热器冷段传热元件从300mm增高到900mm左右。
并使用换热效果好于传统预热器用的传热元件波形,这样保证全部硫酸氢铵在该层内部完成凝结和固化,避免在两层传热元件之间产生积聚效应。
传热元件内部气流通道为局部封闭型,保证吹灰介质动量在元件层内不迅速衰减,从而提高吹灰有效深度。
冷段层采用搪瓷表面传热元件。
硫酸氢铵是强腐蚀物,它在烟气温度230℃左右时,开始从气态凝结为液态,具有很强的粘结性,通常迅速粘在传热元件表面并进而吸附大量灰分,从而产生堵灰。
采用搪瓷表面传热元件可以隔断腐蚀物(硫酸氢铵和由SO3吸收水分产生的H2SO4)和金属接触,而且表面光洁,易于清洗干净。
预热器吹灰器采用双介质吹灰器,采用蒸汽作常规吹灰(1.0MPa,300℃,每班1次);
高压水作停机清洗介质(10.5MPa,普通工业水,可以在线清洗)。
吹灰器成本有所上升,需加配高压水泵系统。
预热器转子等结构需作一些局部修改,如冷段元件也要改为从热端吊出等等。
6.2引风机改造
采用SCR后,由于脱硝剂的喷入量相对烟气量极微,因而引风机风量考虑不变;
但因SCR反应器、进出口烟道以及空预器阻力增加,#3机组大修电袋除尘器改造,取消脱硫增压风机,引风机和增压风机合二为一,引风机压头将增加。
改造后引风机设备TB点压升为10120Pa,采用双级动叶可调轴流式风机。
目前引风机动叶最大开度为60%,考虑随着系统阻力增加及夏季工况,风机动叶开度最大为82%,风机运行状态处于经济工况。
7结束语
陡河发电厂#3机组的烟气脱硝系统改造工程,涵盖的设备改造范围广,除具有尿素法选择性催化还原法(SCR)脱硝改造的技术特点外,尤其在为旧机组如何适应新的国家环保要求,进行大量相关设备改造积累了一定的经验,为同类机组开展相关工作提供了参考。
参考文献:
火电厂烟气脱硝技术——选择性催化还原法陈进生著
燃煤锅炉的选择性催化还原烟气脱硝技术杨忠灿等著
火电厂烟气脱硝工程技术规范选择性催化还原法HJ562-2010
站长统计
电袋复合式除尘器运行规程
内蒙古华电乌达热电有限公司
2006-11-20
1.
型号:
FE280/2-2Q4-GZ
2.
设备规范:
2.1性能参数
序号
名称
数量
单位
备注
1
电袋复合式除尘器
2
台
FE250/2-2Q4×
(2×
1578+1×
764)-GZ
入口烟气量
1200000
m3/h
(设计数值)
3
进口粉尘浓度
不脱硫39.2
g/Nm3
脱硫50.2
4
出口排尘浓度
≤40
mg/Nm3
5
入口烟气温度
170
℃
6
本体阻力
≤1200
Pa
7
本体漏风率
≤3
℅
8
滤袋使用寿命
≥3
年
9
除尘效率
99.8
10
滤袋清灰周期
≥30
min
2.2电场区结构参数:
2.2.1有效流通面积:
280m2
2.2.2机械电场数:
二电场
2.2.3室数:
双室
2.2.4极板高度:
13.5m
2.3后级布袋区:
总滤袋数
3800
条
滤袋材料:
PPS+P84
总净气室数
12
个
各室袋数
前四室380
后两室190
清灰方式
低压脉冲行喷吹
清灰气源
压缩空气
总气包数
20
总脉冲阀数
200
总过滤面积
15276
㎡
过滤风速
1.31
m/s
总提升阀数
气动阀门结构
11
总旁路阀数
旁路烟道数
保护滤袋
13
预涂灰装置
14
分布板
15
花板
3、布袋除尘器的组成
3.1壳体:
壳体是除尘器设备实现气尘分离的空间,(包括电场区的荷电除尘,袋场区的过滤除尘),是除尘设备的基本框架和主要的承载部件。
3.1.1主要功能:
为粉尘与气体分离提供空间。
3.1.2主要组成:
柱、梁、筋、板、支撑件、分布板、花板等
3.2分布板:
3.3花板:
3.4净气室:
位于壳体花板面之上,是含尘气体经过滤袋过滤粉尘后干净气体的通道。
3.4.1主要功能:
(1)
提供气流通道
(2)
提供滤袋、袋笼的拆装空间
(3)
实现设备离线/在线检修
3.4.2主要组成:
净气室、出口烟道、内部管撑等
3.5提升阀装置
3.5.1主要功能:
控制气流通道的开通/关闭,实现各分室独立工作、检修
3.5.2主要组成:
阀门、汽缸,密封材料
注:
气动阀门动作要灵活、可靠、密封性好
3.6滤袋装置
3.6.1主要功能:
过滤烟气,实现气固分离
3.6.2主要组成:
滤袋、袋笼
3.7清灰装置清灰是通过短时间内压缩空气的突然释放进滤袋内,引导周围大量空气做激烈运动撞滤袋,引起滤袋膨胀,振落附着于滤袋上的灰尘,最终达到清灰的目的。
3.7.1主要功能:
对达到一定压差的滤袋进行清灰。
3.7.2主要组成:
气包、喷吹管、脉冲阀
3.8旁路系统:
是电袋除尘设备滤袋保护措施之一。
是一个气流通道,从电场区取口直接通向净气室中的出口烟道,气流通道中设有气动阀门(提升阀),通过阀门的开/关来控制气流的通行。
当开启旁路系统阀门,含尘气流直接从出口烟道排出,不流经滤袋区,进而达到保护滤袋的目的。
旁路烟道系统设置只能通行锅炉额定负荷烟气量的60%,启用旁路时,锅炉需要降负荷运行。
3.8.1主要功能:
气流旁路,保护滤袋
3.8.2主要组成:
板筋、支撑、气缸、阀门
3.9预涂灰装置:
预涂灰喷口布置于除尘器进口烟道上,通过钢管连接到地面以上约1米处,在钢管的末端设有手动蝶阀。
当启用预涂灰装置时,灰罐车软管与手动蝶阀出口对接,开启蝶阀,利用烟道中的负压将灰吸进除尘器内,形成含尘气流,均匀地吸附于滤袋地外边面,防止油污沾上滤袋表面,达到保护滤袋的目的。
3.9.1主要功能:
对滤袋进行均匀涂灰,保护滤袋
3.9.2主要组成:
钢管、蝶阀、管路连接件。
3.9.3预除灰原则:
锅炉在燃油点火前必须对滤袋进行预除灰。
3.9.4操作顺序:
灰罐车车到位、接管→开启引风机(挡板开度40%)→打开涂灰管道蝶阀→灰车送灰→滤袋差压到200-300pa→关闭蝶阀。
3.9.5注意事项:
3.9.5.1涂灰量与进口烟道风量有关,引风机挡板开度大风量大喷涂灰效率高,涂灰量就少。
3.9.5.2中途清灰-涂灰时,涂灰时间越短越好,按先清后涂顺序。
3.9.5.3长时间燃油又遇停炉,停炉后必须立即清灰后再涂灰,保持到下次点火运行。
3.9.5.4锅炉投煤并停止燃油助燃后,若滤袋差压达800pa以上时可以清灰,此时可以不再进行涂灰。
3.9.5.5涂灰后脉冲阀须处于关闭状态。
3.10压缩空气系统
3.10.1气包:
设备参数
设计压力
工作压力
试验压力
容器容积
设计温度
容器净重
容器介质
0.8MPa
0.26MPa
1.0MPa
0.24m3
150℃
471Kg
3.10.2储气罐:
设备参数
1.05MPa
1.32MPa
5.0m3
110℃
1410Kg
电袋复合式除尘器的运行
运行前的准备工作
1、
对除尘器内部进行全面检查,在前级电场内部和布袋除尘器滤袋之间不得有任何杂物粘挂,尤其检查电场两极之间是否有短路隐患。
2、
检查前级电场所有绝缘件表面是否清洁、结露或损坏,有破损则及时更换;
3、
接地装置及其它安全设施必须安全可靠;
检查阴阳极振打电机、减速机是否转动灵活和润滑情况,检查灰斗投运正常。
4、
除灰机构和输灰机构(输灰系统)必须正常运行。
5、
要求场地清理干净,道路畅通,各操作平台、通道扶手完整、照明充足,各转动机构外面有护罩或挡板。
6、
滤袋投运前必须具备预涂灰条件和系统风机、烟道能启动、畅通。
7、
检查完除尘器本体后关闭并锁紧所有人孔门。
8、
压缩空气系统工作必须正常,清灰系统各开关位置正确,压力表、压差计显示正常。
9、
检查清灰系统的气路密封性,必须无泄漏,检查脉冲阀动作情况,必须动作均匀灵活旁路阀密封良好,并处于关闭状态。
10、
预涂灰必须在确定锅炉点火的当天完成。
当滤袋预涂灰后锅炉又出现一时无法点火时,必须开启清灰系统,把滤袋灰层清除,在下次锅炉点火前再预涂灰,这样可以防止滤袋表面灰层糊袋。
二:
启、停操作过程
2.1启动操作步骤
2.1.1锅炉点火前12小时,送上低压电源、投入绝缘室、灰斗加热、顶部大梁等加热装置。
2.1.2锅炉点火前,滤袋预涂灰已结束。
2.1.3旁路阀处于打开状态,提升阀全部处于关闭位置。
2.1.4在锅炉点火前一小时投入各除灰、振打装置,投入灰斗气化风机,按照值长命令的除灰方式投入除灰系统。
2.1.5锅炉停止投油助燃升温,进入正常燃煤运行后开启各室提升阀、关闭旁路阀、开启清灰系统。
2.2停运操作过程
2.2.1主机停止后,按电除尘器停止运行操作步骤关闭电场高压供电。
2.2.2保持电除尘器的阴阳极振打和后级清灰系统运行,连续清灰10~20个周期。
2.2.3汇报值长停主回路电源。
2.2.4停炉热备用,八小时后停各加热、振打。
确认无灰后关闭系统风机。
2.2.5如停炉后检修,除尘器停全部加热装置,根据要求辅机停电。
2.2.6需开引风机冷却炉膛,而除尘器没有工作时,应投入除尘器振打和除灰系统。
2.2.7停炉后八小时内应监视电袋除尘出入口烟温,发现异常升高,及时汇报值长,防止锅炉尾部和电袋除尘再燃烧。
3.3设备使用注意事项
2.3.1在开始预涂灰、锅炉喷油助燃点火期间到锅炉升到正常炉温燃煤之前,禁止运行布袋除尘的清灰系统,以防止涂灰层剥落,失去防低温结露的保护作用。
2.3.2当锅炉喷油助燃点火时间过程超过2h时,应连续小量预涂灰。
2.3.3保证滤袋压差在允许范围尽量延长清灰周期。
2.3.4预热器后和进口喇叭等处的测温元件,要在故障(或磨损)后及时更换。
2.3.5提升阀与旁路阀切换时严禁同时关闭。
2.3.6严格按除尘器的操作顺序启停设备。
2.3.7严格监视前级电场运行的二次电压电流情况,以低火花率,稳定的二次电压电流的运行状态为依据调整运行参数,并保持前级电场不掉电。
2.3.8根据除尘器进口烟气工况调整阴阳极振打周期时间,当进口烟气浓度大,二次电压高、二次电流小时适当的缩短振打周期时间,反之则延长。
2.3.9严格按电袋复合式除尘器参数控制运行:
分室压差:
各分室压差平均值≤1600Pa
除尘器进出口差压:
800~1200Pa
当除尘器进出口压差≥1200Pa时,室清灰间隔时间缩短5秒。
(4)
当除尘器进出口压差≥1500Pa时,室清灰间隔时间缩至最小
2.3.10严格按以下优先选择清灰方式
(1)在线清灰:
为优选方式
(2)离线清灰:
不推荐使用,只有在烟气粉尘出现异常细粘时,且滤袋阻力大于正常范围时选用。
(3)定时清灰:
(4)定时+定压清灰:
2.3.11严格按以下范围设定清灰制度参数
(1)脉冲压力:
0.26Mpa左右,调整时从低往高
(2)脉冲宽度:
150ms(不随意调整)
(3)提升阀气缸工作压力:
0.41Mpa左右
(4)脉冲周期:
4560s
(5)旁路阀气路压力:
0.45MPa左右
2.3.12严格按以下设定旁路烟道的工作温度点
(1)当除尘器入口烟气温度≤170℃时为正常状态,旁路烟道关闭,保
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- 除尘器