2320MW循环流化床机组脱硝改造工程使用说明0922.docx
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2320MW循环流化床机组脱硝改造工程使用说明0922
2×320MW循环流化床机组脱硝改造工程
使用说明书
第一章概况1
第二章工程范围及物耗条件14
第三章生产工艺原理16
第四章分系统的使用方法20
第五章系统停运31
第六章控制指标一览33
第七章异常情况及处理38
第一章概况
本工程为临涣中利发电有限公司2×320MWCFB机组1号、2号锅炉脱硝改造工程,采用EPC模式。
本工程采用选择性非催化还原法(SNCR)脱硝工艺,还原剂为尿素。
在使用脱硝设计的常用煤种或相近煤种、锅炉最大连续出力工况(BMCR)、处理100%烟气量、锅炉原始设计氮氧化物排放浓度不高于350mg/m3(6%O2,干烟气)条件下,脱硝效率≥52%,即满足NOx排放浓度低于175mg/m3(6%O2,干烟气)的要求,同时在锅炉正常运行工况下也要满足脱硝效率大于52%的要求。
1.1设计参数
1.1.1气象资料
本区处于淮北平原腹地,位于南北冷暖气流交汇较频繁的地带,属暖温带半湿润季风气候区,其气候特点:
四季分明、气候温和、日照时数多、无霜期长。
春季温暖、气候回升快,天气多变;夏季炎热,蒸发量大,降雨集中;秋季凉爽,降温快,温差大;冬季天气严寒、雨量少。
淮北地区1月为最冷月,平均气温-1℃,实测最大季节性冻土深度不超过20cm,可以不考虑地基土的冻结温度。
其基本气象条件如下:
(1)气压(hPa)
多年平均气压1013.0
多年最高气压1044.7(1963年1月7日)
多年最低气压988.2(1972年6月11日)
(2)气温(℃)
多年平均气温14.5
多年最高气温41.1(1972年6月11日)
多年最低气温-21.3(1969年2月5日)
(3)相对湿度(%)
多年平均相对湿度70
多年最小相对湿度3(1977年)
(4)水汽压(hPa)
多年平均水汽压13.8
多年最大水气压42.3(1958年)
多年最小水气压0.2(1987年)
(5)降水量(mm)
多年年平均降水量847.2
多年年最大降水量1440.1(1963年)
多年年最小降水量501.5(1966年)
多年一日最大降水量249.7(1957年7月14日)
多年一小时最大降水量87.1(2000年7月23日)
多年十分钟最大降水量30.3(1958年7月24日)
多年最长连续降水日数13d(1965.7.6~7.18)
多年最长连续降水日相应降水量441.9
(6)蒸发量(mm)
多年平均蒸发量1748.7
多年年最大蒸发量2300.3(1968年)
多年年最小蒸发量1336.1(1986年)
(7)风速(m/s)
多年平均风速2.8
多年极大风速31.4(2001年7月25日)
(8)其它
多年最大积雪深度(cm)20(1969年2月3日)
多年最大冻土厚度(cm)26(1967年1月18日)
1.1.2锅炉概述
临涣中利发电有限公司2×320MW机组1号、2号锅炉是哈尔滨锅炉厂引进ALSTOM公司的技术设计和制造,型号为HG-1025/17.4-L.MN36的亚临界中间再热,单锅筒自然循环、循环流化床锅炉。
锅炉采用集中下降管、平衡通风、绝热式旋风气固分离器、循环流化床燃烧方式、滚筒式冷渣器,燃用矸石、煤泥和中煤的混合燃料。
后烟道内布置对流受热面,过热器采用3级喷水调节蒸汽温度,再热器采用外置床调节蒸汽温度为主、事故喷水装置调温为辅。
锅炉的最大连续蒸发量为1025t/h,机组电负荷为320MW(即额定工况)时,锅炉的额定蒸发量为945t/h。
锅炉主要设计参数见下表。
锅炉主要性能指标
序
号
负荷
项目
单位
BMCR
BECR
高加全切
1
蒸汽及水流量
过热器出口
t/h
1025
977.17
977.17
再热器出口
t/h
843.93
807.084
807.084
省煤器进口
t/h
930
902.57
902.57
过热器一级喷水
t/h
27.3
7.2
17.8
过热器二级喷水
t/h
25.9
23.8
18.4
过热器三级喷水
t/h
41.8
43.6
50.2
再热器事故喷水
t/h
51.25
51.25
51.25
2
蒸汽及水压力
过热器出口压力
MPa
17.4
17.4
17.4
过热器总压降
MPa
1.2
1.09
1.09
再热器进口压力
MPa
3.882
3.716
3.716
再热器出口压力
MPa
3.706
3.536
3.536
汽包压力
MPa
18.6
18.5
18.5
省煤器压降(不含位差)
MPa
0.2
0.18
0.12
省煤器重位压降
MPa
0.16
0.16
0.16
省煤器进口压力
MPa
18.96
18.84
18.38
3
蒸汽和水温度
过热器出口
℃
540
540
540
再热器进口
℃
330.4
325.6
330.1
再热器出口
℃
540
540
540
省煤器进口/出口
℃
281/353.1
277.9/350.9
174.9/318.4
减温水
℃
174.9
174.9
174.9
汽包
℃
360.0
359.7
357.9
4
空气流量
空气预热器进口一次风
m3/h
430077
429065
408735
kg/s
131.79
131.48
125.25
空气预热器进口二次风
m3/h
556510
516969
496298
kg/s
176.07
163.56
157.02
空气预热器出口一次风
m3/h
659729
652519
533445
kg/s
117.1
117.1
110.6
空气预热器出口二次风
m3/h
942552
863711
713832
kg/s
167.3
155
148
高压流化风
m3/h
134278
134278
134278
kg/s
37.6
37.6
37.6
5
空气预热器中的漏风(一台炉)
一次风漏到烟气
m3/h
0
0
0
kg/s
0
0
0
一次风漏到二次风
m3/h
65275
63900
61055
kg/s
14.69
14.38
14.65
二次风漏到烟气
m3/h
104244
101938
98646
kg/s
23.34
22.84
22.2
总的空气侧漏到烟气侧
m3/h
104244
101938
98646
kg/s
23.34
22.84
22.2
6
烟气流量
炉膛出口
m3/h
4420515
4257230
4059632
kg/s
373.6
359.8
343.1
空气预热器进口
m3/h
2211408
2099816
1691455
kg/s
373.6
359.8
343.1
空气预热器出口
m3/h
1679311
1600773
1395364
kg/s
396.9
382.6
365.3
7
空气预热器出口烟气含尘量
g/Nm3
61.5
61.5
61.5
8
空气温度
空气预热器进口一次风
℃
45
45
45
空气预热器进口二次风
℃
35
35
35
空气预热器出口一次风
℃
276
270
197
空气预热器出口二次风
℃
276
270
197
9
烟气温度(按结构细化填写)
床温
℃
900
900
900
炉膛出口
℃
900
900
900
分离器出口
℃
910
910
910
高温过热器入口
℃
877.9
877.8
877.4
高温过热器出口
℃
699.1
694.5
684.8
低再出口
℃
575.6
569.9
561.7
高温省煤器出口
℃
487.9
481.1
459.6
低温省煤器出口
℃
303.8
295.7
207.4
空气预热器出口(未修正)
℃
144.9
140.2
103.4
空气预热器出口(修正)
℃
139.3
134.6
97.8
10
烟、风压力
空预器进口一次风压力
kPa
20.4
20.36
20.2
空预器进口二次风压力
kPa
9.9
9.9
9.9
锅炉接口处高压风压力
kPa
52.5
52.5
52.5
空气预热器出口烟气压力
kPa
-4.6
-4.1
-3.7
11
烟、风气阻力
空气预热器一次风压降
kPa
0.66
0.61
0.50
空预器出口至炉膛的一次风压降
kPa
19.74
19.75
19.7
空气预热器二次风压降
kPa
0.66
0.61
0.48
空预器出口至炉膛的二次风压降
kPa
9.24
9.29
9.42
空预器烟侧阻力
kPa
1
0.94
0.75
炉膛到空气预热器进口烟气压降
kPa
3.6
3.16
2.95
风室风帽阻力
kPa
4.5
4.5
4.4
12
燃料消耗量
设计煤种耗量
t/h
239.7
230.3
216.2
校核1煤种耗量
t/h
258.6
247.7
238.3
校核2煤种耗量
t/h
250.0
240.7
230.4
石灰石耗量(设计煤种)
t/h
4.76
4.57
4.29
13
底灰排量
设计煤种
t/h
64.0
61.4
57.7
校核1煤种
t/h
68.3
65.4
62.9
校核2煤种
t/h
65.2
62.7
60.1
14
锅炉热损失
干烟气热损失
%
4.97
4.79
3.34
燃料中水份及含氢热损失
%
0.47
0.62
0.47
空气中水份热损失
%
0.16
0.17
0.16
未完全燃烧热损失
%
3.02
2.00
3.02
表面辐射及对流散热热损失
%
0.22
0.22
0.22
其他损失
%
1.09
2.1
0.79
灰渣物理热损失
%
2.1
制造厂裕度
%
0.1
总热损失
%
9.93
9.9
8.0
15
锅炉热效率
锅炉计算热效率(低位发热量)
%
90.07
90.1
92.0
锅炉保证热效率(低位发热量)
%
90
16
炉膛热负荷
截面热负荷
kW/m2
3857.1
3714.6
3554.5
容积热负荷
kW/m3
116.7
112.4
107.5
17
水循环倍率
4.12
1.1.3灰循环系统
循环流化床锅炉的灰循环系统由旋风分离器、回料立腿、回料器、回料斜腿和外置床组成,它通过旋风分离器进口烟道、回料斜腿与燃烧室连接,系炉膛内的物料(煤灰、石灰石和床料)经流化后,进入旋风分离器进行气固分离,旋风分离器捕捉下来的物料分别进入回料器和外置床,形成灰的循环回路。
在炉膛上部左右两侧墙各布置有两个旋风分离器,使进入的烟气进行离心分离,将气固两相流中的大部分固体粒子分离下来,通过料腿进入回料阀和外置换热器,继而送回燃烧室,分离后的较清洁的烟气经中心筒,流入连接烟道,最后进入尾部对流烟道。
旋风分离器由旋风筒、锥体、料腿和中心筒组成。
除中心筒外,所有组件均由δ=10mm和δ=8mm碳钢钢板卷制而成,内敷保温、耐火防磨材料,钢板外表面设计温度为50℃。
旋风筒为圆形,内径为Φ8000mm,高为8005mm;锥体部分内径由Φ8000mm过渡到Φ1420mm;料腿内径Φ1420mm。
中心筒为锥型,由δ=10mm,SUS310S材料卷制而成。
旋风分离器的重量通过焊在旋风筒外壳上的4个支座,支撑在钢梁上,并垫有膨胀板可沿径向自由膨胀。
连接烟道上、旋风分离器与燃烧室之间,旋风分离器的料腿与返料装置之间分别装有耐高温的膨胀节,以补偿其胀差。
本锅炉装有4个返料装置,每个高温绝热分离器料腿下端装有1个返料装置,用以回路密封并将分离器分离下来的固体物料,返回燃烧室,继续参与循环与燃烧。
在返料装置的底部装有布风板和风箱,来自高压密封风机的风通过风箱和布风板上的风帽来流化、输送物料。
在每个返料装置的下部装有1个锥形阀,通过调整锥型阀的开度来控制外置换热器和回料阀的循环物料分配。
返料装置外壳由厚度为δ=8mm的碳钢材料制成,内衬保温、耐火防磨材料。
分离器分离下来的物料从下料管(内径Φ1420mm)下来,在流化风的作用下,经过回料阀入炉灰道流入炉膛。
回料阀入炉灰道通过非金属膨胀节与水冷壁墙盒相接,另一端与回料阀焊接,因此在运行时,在非金属膨胀节与水冷壁之间的灰道随水冷壁一起向下膨胀,其重量作用在水冷壁上,另一部分将重量作用到回料阀阀体上,回料阀支在构架的梁上。
返料装置的其它部分采用支吊结合的方式固定在构架的梁上。
每个回料阀入炉灰道上布置有2个给煤口和1个石灰石口。
回料阀与炉膛之间采用非金属膨胀节,回料阀与分离器之间、回料阀与外置换热器之间都采用金属膨胀节。
燃烧室壁面开有以下门孔:
4个回料阀返料口(包括煤和石灰石入口),4个外置换热器返料口,4个煤泥口,34个二次风口,12个床上启动床枪口,测温、测压孔,4个炉膛出口,2个人孔,8个水冷屏穿墙孔,20个顶棚绳孔,4个排渣口,4个冷渣器回灰口。
除顶棚绳孔、延伸墙穿墙孔,炉膛出口及部分测压、测温孔外,其它门、孔都集中在下部水冷壁上,由于燃烧室在正压下运行,所有门、孔具良好密封。
1.1.4燃料
锅炉设计燃用临涣选煤厂洗选副产物煤泥、矸石与洗中煤组成的混合燃料。
设计煤种配比为:
矸石、煤泥、中煤=45%:
15%:
40%,校核煤种的配比为:
矸石、煤泥、中煤=53%:
15%:
32%。
每台锅炉配备4台滚筒式冷渣器,回收部分热量。
每台锅炉各配备一套煤泥泵送系统,由四条煤泥泵送管线组成,将选煤厂的煤泥经预处理后泵送至炉膛燃烧。
入炉煤的煤质分析及煤泥煤质参数分别如下表所示。
锅炉设计和校核煤质参数
序号
项目
单位
数值
设计煤种
校核煤种
01
工
业
分
析
全水份
%
10.70
10.60
应用基灰份
%
48.28
51.46
干燥无灰基挥发份
%
41.73
43.81
应用基低位发热量
kj/kg
11960
10820
02
元
素
分
析
应用基碳
%
31.99
29.04
应用基氢
%
2.69
2.56
应用基氧
%
5.62
5.65
应用基氮
%
0.44
0.41
应用基全硫
%
0.29
0.28
灰
熔
点
变形温度(DT)
℃
>1390
软化温度(ST)
℃
>1500
熔化温度(FT)
℃
>1500
灰特性分析
序号
项目
单位
数值
01
二氧化硅
%
48.5005
02
三氧化二铝
%
28.8265
03
三氧化二铁
%
10.7705
04
二氧化钛
%
1.579
05
氧化钙
%
4.4535
06
氧化镁
%
0.766
07
氧化钾
%
1.367
氧化钠
%
0.5375
三氧化硫
%
1.871
二氧化锰
%
0.0071
备注
石灰石粒径要求:
粒径范围:
0~1mm,50%切割粒径d50=0.2mm
为掌握当前煤质情况,脱硝可研资料收集期间采集具有代表性的煤质进行工业分析和元素分析,化验结果见下表。
脱硝设计煤质(入炉煤及煤泥加权)
检测项目
符号
单位
试验煤质
全水分
Mt
%
14.04
空气干燥基水分
Mad
%
0.98
收到基灰分
Aar
%
42.19
收到基挥发分
Var
%
13.44
收到基碳
Car
%
34.09
收到基氢
Har
%
2.87
收到基氮
Nar
%
0.47
收到基氧
Oar
%
5.99
全硫
St,ar
%
0.37
收到基低位发热量
Qnet,v,ar
kJ/kg
13016
1.1.5NOx排放
流化床锅炉NOx排放浓度通常较低,NOx浓度受煤质、床温、风量及运行方式等综合影响,影响最大是机组负荷变化时,床内燃烧温度的变化和风量、风压等的变化。
摸底测试期间,不同负荷及变运行方式下的NOx排放浓度为107~350mg/m3。
同时参考2012年日常运行中的NOx排放浓度变化统计,不同时段的日均NOx排放浓度为70~345mg/m3,NOx浓度变化范围较大;由于不掺烧煤泥或掺烧煤泥量较小时,床温相对较高,单位小时NOx排放浓度较高,统计2号机2012年4月时均NOx最大排放浓度为183~345mg/m3,高于最新的NOx排放浓度限值。
摸底测试期间不同工况下NOx浓度
机组
煤质
工况
负荷
(MW)
运行氧量
(%)
NOx浓度
(mg/m3)
1号炉
大煤泥量
T-01
300
2.70
152
T-02
240
2.79
113
T-03
180
4.14
107
小煤泥量
T-04
300
3.08
129
T-05
240
2.44
153
T-06
180
5.07
161
2号炉
大煤泥量
T-07
300
1.69
144
小煤泥量
T-08
300
2.17
208
T-09
240
3.01
175
T-10
180
3.87
169
2012年NOx排放统计表
月份
1号机组
2号机组
月均浓度
(mg/m3)
日均最大浓度(mg/m3)
排放量
(吨)
月均浓度(mg/m3)
日均最大浓度
(mg/m3)
排放量(吨)
1
124
157
59.58
168
234
90.11
2
108
140
53.41
117
132
61.36
3
101
151
25.48
122
135
29.07
4
停运
停运
0.00
191
281
125.87
5
118
183
66.09
148
200
92.25
6
75
100
43.28
138
140
84.49
7
86
112
47.94
131
162
87.62
8
70
92
37.72
101
145
60.64
9
73
99
41.29
89
136
51.22
10
81
99
49.74
102
150
55.79
11
79
92
34.00
137
247
75.08
12
89
152
50.83
131
180
88.48
2号机组2012年4月NOx排放浓度统计表(日均及小时最大排放浓度)
日期
2号机组
日均排放浓度
(mg/m3)
小时平均最大排放浓度
(mg/m3)
使用煤泥量(吨)
4月1日
停运
4月2日
停运
4月3日
235
327
0
4月4日
241
278
0
4月5日
270
345
0
4月6日
281
318
0
4月7日
144
318
0
4月8日
182
222
0
4月9日
263
292
0
4月10日
208
238
0
4月11日
213
245
0
4月12日
208
242
0
4月13日
222
256
0
4月14日
230
263
0
4月15日
243
275
0
4月16日
210
271
0
4月17日
269
297
42
4月18日
253
299
0
4月19日
221
255
137
4月20日
176
213
1118
4月21日
167
222
842
4月22日
181
274
916
4月23日
141
165
1119
4月24日
151
183
1059
4月25日
154
200
1553
4月26日
164
188
1277
4月27日
151
180
1285
4月28日
158
187
798
4月29日
156
186
1136
4月30日
179
283
845
根据摸底测试及日常不同时段NOx浓度统计数值,NOx排放浓度最高345mg/m3。
据此,脱硝改造考虑较为恶劣工况,按照NOx基准浓度350mg/m3进行方案设计。
1.1.6锅炉效率
锅炉热效率是评价锅炉运行经济性的重要指标,为此西安热工院特进行了1、2机组的锅炉效率试验,结果见下表,做为脱硝改造前的基础数据,以此对比评价脱硝改造对锅炉经济性的影响。
不同工况下NOx浓度
机组
工况
负荷
(MW)
运行氧量
(%)
排烟温度(℃)
渣可燃物(%)
灰可燃物(%)
锅炉效率%
(修正后)
1号炉
T-01
300
2.70
152
1.5
0.8
90.60
T-02
240
2.79
144
0.8
2.5
89.73
T-03
180
4.14
140
0.7
2.8
88.75
T-04
300
3.08
138
0.3
1.1
88.90
T-05
240
2.44
165
0.6
3.0
88.45
T-06
180
5.07
164
0.7
2.4
89.67
2号炉
T-07
3
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- 2320 MW 循环 流化床 机组 改造 工程 使用说明 0922