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200兆瓦机组狭小空间脱硝改造设计优化与施工创新

编辑:大唐国际发电股份有限企业陡河发电厂   发布时间:2016-05-03

       一、前言
       陡河发电厂隶属于中国大唐集团企业所属的大唐国际发电股份有限企业,是京津唐电网的主力电厂之一。始建于1973年,1987年8台燃煤发电机组全部建成投产,总装机容量1550兆瓦,是当时全国最大的火力发电厂,曾连续8年发电量居全国第一。第一批被能源部授予“达标电厂”称号,是华北电网第一个一流火力发电厂、无渗漏工厂,曾荣获全国“五一劳动奖状”等多项荣誉。2008年12月31日,两台125兆瓦机组关停,目前在役机组6台,装机容量1300兆瓦。
       陡河发电厂3-8号机组均改造安装了烟气脱硝系统,5-8号炉为国产200兆瓦汽轮发电机组,8号炉作为第一台改造锅炉,其脱硝系统改造于2013年4月和16月竣工并于2013年4月17日顺利通过了河北省环保厅组织的验收。陡河发电厂8号炉烟气脱硝系统由浙大网新机电工程有限企业设计、供货及施工,采用选择性催化还原法(SCR)脱硝方案,采用尿素热解法制备脱硝还原剂。因原锅炉原始设计未预留脱硝改造空间,且电除尘经历过后期改造,锅炉及除尘器间空间已经非常狭小,改造工程克服了因空间限制、烟道系统转向急促,对系统阻力、温降、烟道积灰、烟气分布影响大的不利影响,实现了系统合理布置,并确保了各项设计参数合理性。保证了脱硝设施的稳定经济运行,各项指标均达到环保排放的要求,产生了良好的经济效益和社会效益。
       二、成果的实施背景    
       “十二五”期间,随着国家环保部门对电力污染治理要求的不断提高和国家环保部《火电厂大气污染物排放标准》(GB13223-2011)的出台,结合中国大唐集团企业节能减排工作的总体部署,需要实施8号锅炉烟气脱硝改造工程,将机组NOx排放进一步降低到100毫克/标准立方米以下,以满足国家环保要求。8号炉脱硝改造首先面临的最大问题就是空间狭小,脱硝系统难于布置。原锅炉已投产二十多年,未考虑预留脱硝系统空间,且经过电除尘改造后锅炉与电除尘之间空间更加局促,厂房M列与电除尘本体净距离仅为8.1米。脱硝反应器钢布置面临巨大难题。
       陡河发电厂作为老发电企业,需要不断在发展以适应越来越严格的环保排放标准,而投运多年的火电机组因其当初设计理念未考虑将来环保形势的发展,在结构设计及污染物排放等方面均未预留改造余地。电力企业只有对现有机组不断挖潜,才能实现企业持续发展。
       三、成果的内涵与实践
       “200兆瓦机组狭小空间脱硝改造设计优化与施工创新”成果,结合本厂的实际情况,以实现本厂氮氧化物排放达标为目标,并保证脱硝系统安全稳定、经济运行为宗旨前提下应运而生的。陡河发电厂“200兆瓦机组狭小空间脱硝改造设计优化与施工创新”主要包括以下几个方面内容。
       1.对标对表,成果前、后技术指标对比。
       “十二五”期间,随着国家环保部门对电力污染治理要求的不断提高和国家环保部《火电厂大气污染物排放标准》(GB13223-2011)的出台,结合中国大唐集团企业节能减排工作的总体部署,需要实施8号锅炉烟气脱硝改造工程,将机组NOx排放进一步降低到100毫克/标准立方米以下,以满足国家环保要求。脱硝前氮氧化物最大排放浓度为:484毫克/标准立方米,脱硝后氮氧化物最大排放浓度为:90毫克/标准立方米。
       2.对标对表,成果前、后关键技术对比。
       新建脱硝系统。脱硝系统采用选择性催化还原法(SCR),脱硝反应器布置在锅炉与电除尘中间区域,催化剂采用板式。工程前期完成脱硝反应器主体结构建设,利用机组大修机会完成脱硝反应器与锅炉烟道的过渡工作。脱硝反应器布置16台声波吹灰器,8台蒸汽吹灰器,脱硝反应器出入口未设置气力输灰系统,在脱硝出口烟道转向位置安装输灰管线直接进入电除尘入口烟道,在该管道上设置电动锁气器,既减少脱硝系统出口烟气的积灰进入空气预热器,又未增加气力输灰系统,节约了系统占用的空间,节省了投资。8号炉脱硝系统改造完成后锅炉NOx排放量最大由原来最大652毫克/标准立方米,降低到小100毫克/标准立方米,8号炉每年可减排NOx 约1557吨。同时实现了明显的环境效益及社会效益。
       3.开拓创新,取得国家专利权。
       该成果中尿素溶液输送管道的伴热及冲洗系统设计新颖独特,在国内为首创,为更好的保护该成果的常识产权,陡河发电厂在2013年06月29日正式向中华人民共和国国家常识产权局进行了专利申报,并于2013年12月11日被中华人民共和国国家常识产权局正式授权获得“尿素溶液输送管道的伴热及冲洗系统”实用新型专利。
       四、成果的实施效果
       目前该成果已在陡河发电厂8号机组顺利运行超过两年,脱硝系统NOx排放量稳定,满足国家排放标准。且该成果已经在陡河发电厂另外三台200兆瓦机组锅炉上应用,最后一台于2015年5月投运。陡河发电厂200兆瓦机组锅炉脱硝系统改造的顺利完成,实现了老机组技术升级,满足了日益更新的环保排放要求,创造了显著的环境效益及社会效益,进一步提高了企业清洁生产水平,显著的大幅度减少了环境污染。对环境保护起到了重要作用,为清洁环境绿色环保,可持续发展做出了贡献。(主创人员:张长安、王子强、张浩军、赵士杰、王建东、董连城、刘  岩、席治国、高亚杰、孙梦敏、金璧辉)

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