京隆发电公司:火电厂锅炉宽负荷脱硝技术应用研究

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一、成果实施背景 近年来,国家提出要以推动实现“碳达峰、碳中和”为契机,加快调整优化产业结构和能源结构,进一步扩大可再生能源装机规模,推进清洁能源增长。为了给新能源留出空间,火电机…

一、成果实施背景

近年来,国家提出要以推动实现“碳达峰、碳中和”为契机,加快调整优化产业结构和能源结构,进一步扩大可再生能源装机规模,推进清洁能源增长。为了给新能源留出空间,火电机组利用小时数逐年下降,再加上煤价高企、上网电价下调、发电量减少、计划电量减少低价交易电量大幅增加的冲击下,电厂盈利日趋困难,机组深度调峰补偿就成了电厂创收的一个重要手段。

机组深度调峰,低负荷阶段脱硝入口烟温过低会导致脱硝系统退出运行,不满足环保排放要求。因此,为实现机组深调的目的,就必须对锅炉进行相应改造,以保证低负荷时脱硝系统的正常投入及稳定运行。灵活性改造技术路线的选择也要综合考虑调峰幅度、改造费用、改造工期、现场布置情况、运行成本等因素影响,从多个技术路线中选择适合电厂的最优方案。

二、成果实施方案

京隆发电公司在充分调研国内外灵活性改造技术路线的基础上,最终从热水再循环、烟气旁路、省煤器分级、天然气尾部补燃等多种改造方案中选择了省煤器热水再循环方案。

热水再循环方案将下降管中工质通过再循环系统打入省煤器入口,通过不同的再循环流量调节来控制省煤器出口烟温。当再循环量达到450t以上时,省煤器出口烟温可保证在300℃以上,满足脱硝系统正常投运要求。该方案投资适中,热水再循环系统在炉外改造对锅炉本体无影响,性能及寿命均有保证,在启动过程有利于机组快速启动,提升省煤器出口烟温潜力大,有利于机组深度调峰下SCR烟温的调节。

本项目增加了省煤器热水再循环管道,在锅炉34.5米6根集中下降管处设置6根Φ273×25mm引出管,将集中下降管中的热水(近于锅炉汽包压力下的饱和水)引入至Φ508×45mm热水循环泵吸入母管(联箱),引入热水循环泵,由循环泵提压后由一根Φ457×40mm的热水循环泵出口管道引至给水管道进口,与来自高压加热器后的给水混合。再循环泵前连接管和出口管分别安装一台闸阀,必要时进行系统隔离。安装有一台调节阀用于再循环流量调节,安装有一个止回阀防止给水回流,短路省煤器。从出口管到再循环母管设置有一路小流量管路,用于防止再循环泵流量过低造成气蚀。

三、成果实施后的效果

1、技术方案先进性、安全性评价

该方案通过水侧控制,调节精准,再循环流量超过450t时,省煤器出口烟温可保证达到300℃以上。热水循环泵投运后涉及省煤器汽化及汽包水位调整策略的改变,为防止省煤器汽化,严格控制省煤器出口水温小于对应饱和温度15℃,当大于或等于预警值时,手动关小热水循环系统调节阀,直至省煤器出口温度小于预警值。实际运行过程中,严格控制汽包压力大于10MPa,正常运行控制在10.5MPa以上,保证饱和温度控制在310℃以上。热水循环系统投运后,催化剂入口烟温满足了最低连续喷氨温度要求,脱硝催化剂设备性能及寿命均有保证,有利于后续机组深度调峰的要求。

2、运行效果分析

省煤器热水再循环的主要目的就是提高省煤器入口水温以提高SCR入口烟温,设计省煤器水温的温升为40~60℃左右。从实际运行结果来看,比较省煤器热水再循环投入和不投入两种运行方式,当热水循环泵启动后,省煤器入口水温通过热水循环泵的流量进行控制,由199.5℃提升至272℃,当热水再循环保持流量450~1000t/h之间,不同负荷区间省煤器入口温度温升在44~74℃之间,SCR入口烟温由257℃提升至309℃并始终保持在了305℃以上,满足SCR脱硝最低连续喷氨温度。

3、经济效益分析

该技术方案实施后,热水再循环系统投运后,催化剂入口烟温满足了最低连续喷氨温度要求,保证了脱硝催化剂的安全性。在机组深调至15%额定负荷时,脱硝系统连续投运不退出,实现了烟气达标超低排放。2020年,京隆发电公司参与华北网深度调峰辅助服务市场,全年盈利1190万元,为公司提质增效、持续发展做出了巨大的贡献。

4、社会效益分析

近年来,国家提出要以推动实现“碳达峰、碳中和”为契机,加快调整优化产业结构和能源结构,进一步扩大可再生能源装机规模,推进清洁能源增长。伴随着新能源装机比重不断提升,火电机组利用小时数逐年下降,再加上新能源电力的不持续性会威胁到电网的安全稳定,因此常规的火力发电主要承担电网调峰任务,助力新能源消纳。京隆发电公司宽负荷脱硝改造后机组可深调至15%负荷稳定运行,为国内火电机组灵活性改造技术提供了良好的应用示范,也为国内火电机组深调奠定坚实的技术基础。同时,深调负荷越低,越能有效缓解电网低谷调峰压力,避免新能源调峰弃电,促进电力结构调整,最大限度以清洁和绿色方式保障电力充足供应,为构建新能源为主体的新型电力系统作出了突出贡献,也为国家实现“碳达峰、碳中和”目标做出了应有的贡献。

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