燃煤锅炉深度调峰时如何保证烟气温度达到SCR脱硝要求

0、前言

自去年6月份至今提升燃煤火电灵活性是电力圈的热门话题，其中灵活性包含了：1）运行灵活性（20%~40%额定负荷深度调峰、2~4h快速启停、2%~5%MW/min爬坡能力），2）燃料灵活性，3）低负荷工况下保证烟温满足脱硝要求，4）同比工况下不牺牲锅炉效率，5）对于热电机组实现热电解耦等几大方面。

国内电力行业都在探寻一条切实可行的提升燃煤火电灵活性的道路，本文重点说一说深度调峰时如何保证烟气温度达到SCR脱硝要求。

1、问题的提出

自国家《火电厂大气污染物排放标准》颁布实施以来，燃煤发电行业基本都已进行了SCR烟气脱硝改造，其运行时必须要求烟气温度达到320℃以上。

在灵活性改造形势下，要求机组超低负荷（＜40%额定负荷）运行，但超低负荷运行时烟气温度（＜320℃）满足不了SCR催化剂运行要求，怎么办？

2、解决问题的常规措施

针对上述问题，国内多采用分割布置省煤器、0号高加、省煤器旁路等措施，提高烟气温度，促使烟气温度达到SCR催化剂运行要求；

但上述措施皆是就问题而解决问题，没有将提升燃煤火电灵活性与低负荷下保证SCR入口烟温进行全方位的研究，其解决方案都是建立在锅炉传统燃烧方式上的，其提升烟温幅度有限、降低了锅炉效率、投资成本比较高。

针对目前相关常规措施的不足，九州平台(中国)研发并应用了富氧燃烧提升燃煤火电灵活性技术。

 

3、富氧燃烧提升燃煤火电灵活性技术

3.1技术介绍

所谓富氧燃烧提升燃煤火电灵活性技术，系利用自稳燃烧原理，采用主动燃烧稳定结构设计与控制方法，实施燃煤火电灵活性改造，确保锅炉本质安全，保证机组灵活性的实施。

装置整体运行安全、控制简单、易行，达到燃煤火电机组灵活性技术要求。其技术原理如图所示：

 

 

能够实现：1）20%~30%额定负荷调峰；2）2%~5%额定负荷/min快速爬坡；3）2~4h快速启停；4）超低负荷运行时进入SCR前烟气温度≥320℃；5）优化热电机组储热装置；6）同比工况下不降低锅炉效率；7）同比工况下不增加NOx排放；8）增强燃料灵活性。

本文命名为《燃煤锅炉深度调峰时如何保证烟气温度达到SCR脱硝要求》，我就重点说说应用富氧燃烧提升燃煤火电灵活性技术后是如何实现深度调峰时烟气温度达到SCR催化剂反应要求的。

3.2如何实现超低负荷脱硝温度满足要求？

以四角切圆燃烧锅炉为例，富氧燃烧提升燃煤火电灵活性技术，将锅炉下部一层一次风煤粉燃烧喷口及上部一层一次风煤粉燃烧喷口，改造为富氧燃烧提升燃煤火电灵活性装置。

 

各位电力圈的朋友都知道，炉内燃烧时底层烧压力、上层烧温度。上述技术通过多点（主要指上部富氧燃烧提升燃煤火电灵活性装置）小空间自稳燃烧方式，提高烟气温度，确保任何工况下SCR入口烟温皆≥320℃；

优点：1）提升烟温幅度大，调节灵敏，通过上层投煤量调节；2）一次性解决了锅炉侧灵活性运行问题；3）使主汽温度尽快达到冲转条件；4）不降低锅炉效率；5）投资成本较低。

案例1：重庆富燃科技与某电厂（200MW四角切圆锅炉）联合实施断层燃烧应用中，在相同工况条件下，将下部A/B层的煤粉移至上部C/D层燃烧时，可以提高SCR入口烟温40℃以上，将上部C/D层煤粉增加6~8t/h时，可以提高SCR入口烟温20℃以上。

案例2：重庆富燃科技在某电厂300MW机组富氧燃烧提升机组灵活性应用中，在锅炉无辅气冷态启动阶段，利用富氧燃烧提升燃煤火电灵活性技术，实现了A、D（底层和顶层）层富氧燃烧器的多层投多点运，从而大幅提升了烟气尾道转向室（水平烟道）升温速率，快速建立锅炉烟气热循环，改善燃烧工况，实现了SCR的提前投运，破解了启动过程中SCR滞后投运的难题。在锅炉低负荷调峰阶段，灵活地投运D层富氧燃烧器，提升了烟气温度，确保烟温（≥320℃）满足SCR投运要求。

 

3.3应用案例

于2016年5月，重庆富燃科技对某电厂#2炉进行了富氧燃烧改造，在保证#2炉A层、D层共8台原燃烧器的一次风煤粉喷口几何尺寸、形状不变的基础上，将其材质更换为耐高温材质并加装相关装置，从而满足富氧燃烧提升火电灵活性技术要求。

配套安装：超低温真空智能储罐、氧气控制器、燃油预处理系统、灵活性一体化控制系统、相关配套管线。

 

现场照片

投运A层4台富氧燃烧器，最低达到了21%额定负荷（65MW）超低负荷调峰，在低负荷时，灵活投运D层富氧燃烧器，提升了烟气温度，确保烟温满足SCR投运要求（＞320℃）；

在机组快速升负荷时，通过多点灵活地投运A/D层富氧燃烧器，实现了锅炉爬坡能力达到3.5%额定负荷/min，同时实现燃用贫煤、无烟煤，提升了燃料灵活性。

 

应用富氧燃烧提升燃煤火电灵活性技术的多点多层投运方式，能够满足火电灵活性中快速升温升压的要求，可有效缩短锅炉各种状态下的启动时间。尤其在停机调峰过程中，锅炉基本属于热态启动，此时温度损失大于压力损失，如按常规启动方式，不能快速提升主汽温和再热汽温，导致机组不能满足灵活性要求。应用富氧燃烧提升燃煤火电灵活性技术进行热态启动，启动时间可缩短至≤4h。

其次，应用富氧燃烧提升燃煤火电灵活性技术能够快速建立锅炉烟气热循环，尽快改善燃烧工况，对启动期间炉内燃烧安全提供保障。

4、结束语

1）只有锅炉侧实现了深度调峰，才存在机组整体灵活性，以及深度调峰时如何脱硝的问题，所以我们首要解决的问题应该是锅炉侧的灵活性；

2）解决锅炉灵活性后还能够满足SCR脱硝运行要求，投资成本还不高，这无疑就是最完美的解决方案了；

3）口说无凭，欢迎各位电力圈的朋友到重庆进行现场考察、品尝重庆特色、领略山城之美。

 

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