空预器改造方案报告0317 (修改后)汇总
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检 索 号 大唐鲁北发电有限责任公司 2×330MW机组空预器改造
方案说明书
二零一五年三月 包封A:技术文件 崇和·尚实·精诚·创想
第一卷 工程设计技术方案 第4册 热机部分
批 准: 审 核: 校 核: 编 写: 崇和·尚实·精诚·创想
目 录 1 工程概况 2 常规脱硝空预器堵塞、腐蚀原因分析 3 本工程空预器情况 4 故障原因分析 5 空预器改造方案 6 改造性能保证指标 7 存在问题 8 改造工程工期 9 改造工程概算 10 投资回收 1概述.1 1.1概述 大唐鲁北发电有限责任公司现有2x 330MW燃煤发电机组分别于2009年9月20日、2009年12月20日投产发电,为了响应国家节能减排号召,公司对两台机组进行选择性催化还原法(SCR)脱硝系统改造,配套委托豪顿华公司进行空气预热器及其吹灰器的改造,#2机组空预器改造于2012年1月完成,#1机组空预器改造于2012年7月完成。 1.2厂址条件 大唐鲁北发电有限责任公司2×330MW燃煤发电厂位于山东省无棣县北部区域。无棣县位于山东省的北部,东北濒临渤海湾,东南连沾化县,南靠阳信县,西接德州地区庆云县,北与河北省沧州地区海兴县、黄骅市为邻。 1.3运输条件 1.3.4.1 公路运输 电厂周边公路交通便利,南侧有大济路通往济南和205国道与滨博高速公路相接;辛沙路连接东营和河北,距埕口镇仅几公里。以上两条公路均为一级公路,路面宽21米,路面平均高程+5.2米;北侧有到黄骅港海防公路,该公路为一级公路与307国道接壤,路面宽21米,设计高程+5.5米。 1.3.4.2 铁路运输 电厂距已经建成投运的沧(州) — (黄骅)港铁路和朔(州) — 黄(骅港)铁路仅20公里,沧港铁路等级为Ⅱ级,正线数为单线,该线于1984年建成,并延伸至黄骅港三千吨级码头,改造后的沧港铁路运输能力为2000万吨,目前的运量仅为200万吨;朔黄铁路等级为Ⅰ级,正线数为单线,直通黄骅港一期已投运的4个3.5万吨泊位码头。大唐鲁北发电有限责任公司至黄骅港公路距离为20公里,交通运输便利。 1.4气象条件
根据气象台的资料统计,大唐鲁北发电有限责任公司周围的气象特征值: 崇和·尚实·精诚·创想
多年平均大气温度 12.7℃ 多年平均相对湿度 63% 多年极端最高气温 43.7℃ 多年极端最低气温 -25.3℃ 多年平均降雨量 549.3mm 多年平均大气压力 1061.7hPa(a) 盐雾指数 0.122/cmmg 基本风压值 0.552/mKN 基本雪压 0.42/mKN 主导风向 西南风 最大冻土深度 650mm 厂房零米海拔高度(黄海高程) 4.5m 1.5锅炉概述 大唐鲁北发电有限责任公司1、2号锅炉为哈尔滨锅炉厂有限公司根据美国ABB-CE燃烧工程公司设计制造的HG-1020/18.58-YM23型锅炉,该锅炉为亚临界参数、一次中间再热、单炉膛自然循环汽包锅炉。设计燃用烟煤,采用平衡通风、中速磨煤机组成的直吹式制粉系统、摆动燃烧器四角切圆燃烧方式,固态排渣煤粉炉,锅炉为全钢构架,紧身封闭,炉顶为大罩壳,整体呈倒U型布置。 锅炉以最大连续负荷(MCR)工况为设计参数,最大连续蒸发量为1020t/h,过热器、再热器蒸汽出口温度均为543℃,给水温度258.8℃。机组电负荷为330MW(即TRL工况)时,锅炉的额定蒸发量为969t/h。
表1-1锅炉设计规范 名 称 单 位 负 荷 工 况 BMCR ECR 75%THA 滑压40%THA 主蒸汽流量 t/h 1020 969 665 362 主蒸汽出口压力 MPa.g 18.58 18.49 18.05 7.37 主蒸汽出口温度 ℃ 543 543 543 543 崇和·尚实·精诚·创想
名 称 单 位 负 荷 工 况 BMCR ECR 75%THA 滑压40%THA 过热蒸汽压降 MPa 1.373 1.25 0.62 0.49 给水压力 MPa.g 20.35 20.13 18.98 8.12 给水温度 ℃ 258.8 255.8 235.3 205.0 再热蒸汽流量 t/h 923.21 877.5 610.46 338.85 再热蒸汽出口压力 MPa.g 4.129 3.920 2.718 1.474 再热蒸汽出口温度 ℃ 543 543 543 543 再热蒸汽进口压力 MPa.g 4.325 4.106 2.847 1.546 再热蒸汽进口温度 ℃ 336.27 330.9 299.85 337 再热蒸汽压降 MPa *0.196 0.186 0.13 0.072 省煤器水阻(含静压差) MPa 0.392 0.38 0.31 0.26 空气预热器进口烟气温度 ℃ 363 359 338 277 排烟温度(修正前) ℃ 132.8 131.7 118.9 102.8 排烟温度(修正后) ℃ 128.3 126.7 113.3 95 预热器一次风进口温度 ℃ 26 26 26 26 预热器二次风进口温度 ℃ 23 23 23 42.2 预热器出口一次风温度 ℃ 307.2 305.6 292.2 250.6 预热器出口二次风温度 ℃ 326.1 323.9 306.1 257.2 环境温度 ℃ 20 20 20 20 总燃煤量 t/h 129.5 124.2 90.2 51.3 锅炉计算效率 (按低位发热值) % 93.45 93.50 93.47 94.60
过量空气系数 / 1.25 1.25 1.39 1.25
1.6燃料 锅炉设计燃用烟煤。煤质分析及灰成分特性数据见表1-2、表1-3。 表1-2 项目名称 符号 单位 设计煤种 校核煤种 收到基碳分 Car % 60.33 56.97 收到基氢分 Har % 3.62 3.50 收到基氧分 Oar % 9.94 9.18 收到基氮分 Nar % 0.7 0.7 收到基硫分 Sar % 0.41 0.6 收到基灰分 Aar % 11 11.65 崇和·尚实·精诚·创想
收到基全水分 Mar % 14 17.4 空气干燥基水分 Mad % 8.4 5.49 干燥无灰基挥发分 Vdaf % 36.44 30.83 应用基低位发热量 Qnet,ar kJ/kg 22760 21490 可磨系数 HGI / 56 53 灰变形温度 DT ℃ >1130 >1120 灰半球温度 HT ℃ >1210 >1160 灰软化温度 ST ℃ >1160 >1150 灰流动温度 FT ℃ / >1170 崇和·尚实·精诚·创想
2 常规脱硝空预器堵塞、腐蚀原因分析 电厂脱硝工艺采用选择性催化还原法(SCR),液氨为还原剂。由于脱硝过程中产生的硫酸氢铵对空气预热器的运行带来较大的负面影响,必须重新调整空气预热器的设计结构配置,以适应配置SCR机组的正常运行。 2.1 脱硝过程中硫酸氢铵的产生机理 在SCR系统脱硝过程中,烟气在通过SCR催化剂时,将进一步强化SO2→SO3的转化,形成更多的SO3。在脱硝过程中,由于NH3的逃逸是客观存在的,它在空气预热器中下层处与SO3形成硫酸氢铵,其反应式如下: NH3+SO3+H2O→NH4HSO4 硫酸氢铵在不同的温度下分别呈现气态、液态、颗粒状。对于燃煤机组,烟气中飞灰含量较高,硫酸氢铵在146℃-207℃温度范围内为液态;对于燃油、燃气机组,烟气中飞灰含量较低,硫酸氢铵在146℃-232℃温度范围内为液态。这个区域被称为ABS区域。
2.2 硫酸氢铵对空气预热器运行的影响 气态或颗粒状液体状硫酸氢铵会随着烟气流经预热器,不会对预热器产生影响。相反,液态硫酸氢铵捕捉飞灰能力极强,会与烟气中的飞灰粒子相结合,附着于预热器传热组件上形成融盐状的积灰,造成预热器的腐蚀、堵灰等,进而影响预热器的换热及机组的正常运行。硫酸氢铵的反应速率主要与温度、烟气中的NH3、SO3及 崇和·尚实·精诚·创想
H2O浓度有关。为此,在系统的规划设计中,应严格控制SO2→SO3的转化率及SCR出口的NH3的逃逸率。同时,应重新调整空气预热器的设计结构配置,消除硫酸氢铵对空气预热器运行性能的影响。在形成液体状硫酸氢铵的同时,也会产生部分硫酸氨。与硫酸氢铵不同,颗粒状硫酸氨不会与烟气中的飞灰粒子相结合而造成预热器的腐蚀、堵灰等,不会影响预热器的换热及机组的正常运行。 硫酸氢铵在预热器中形成区域的分析 硫酸氢铵(Ammonium Bisulfate)的形成是有固定的温度区域,在预热器传热组件中该温度区域对应相应的位置区域,此区域统称为ABS区域。通过大量的实验得出结论,NH4HSO4形成的温度区域在: 146℃-207℃ LOW DUST 146℃-232℃ HIGHT DUST 对于燃煤机组,ABS区域为距预热器传热组件底部381mm-813mm位置之间。
2.3 脱硝空预器堵塞、腐蚀解决措施 考虑到ABS区域的特定位置及相应特性,在空气预热器的结构设计如:传热组件的高度选择、材质、板型、清灰设施配置、催化剂投运方式、空预器冷端平均温度选取上采取相应的措施,可有效解决脱硝空预器堵塞和腐蚀问题,具体措施如下: (1)采取合理的换热组件分层: