空预器改造方案报告0317-(修改后)汇总

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.11.1概述大唐鲁北发电有限责任公司现有2x330MW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)4.5m1.5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BMCRECR75%THA滑压40%THA主蒸汽流量t/h1020969665362主蒸汽出口压力MPa.g18.5818.4918.057.37主蒸汽出口温度℃543543543543崇和·尚实·精诚·创想名称单位负荷工况BMCRECR75%THA滑压40%THA过热蒸汽压降MPa1.3731.250.620.49给水压力MPa.g20.3520.1318.988.12给水温度℃258.8255.8235.3205.0再热蒸汽流量t/h923.21877.5610.46338.85再热蒸汽出口压力MPa.g4.1293.9202.7181.474再热蒸汽出口温度℃543543543543再热蒸汽进口压力MPa.g4.3254.1062.8471.546再热蒸汽进口温度℃336.27330.9299.85337再热蒸汽压降MPa*0.1960.1860.130.072省煤器水阻（含静压差）MPa0.3920.380.310.26空气预热器进口烟气温度℃363359338277排烟温度（修正前）℃132.8131.7118.9102.8排烟温度（修正后）℃128.3126.7113.395预热器一次风进口温度℃26262626预热器二次风进口温度℃23232342.2预热器出口一次风温度℃307.2305.6292.2250.6预热器出口二次风温度℃326.1323.9306.1257.2环境温度℃20202020总燃煤量t/h129.5124.290.251.3锅炉计算效率(按低位发热值)%93.4593.5093.4794.60过量空气系数/1.251.251.391.251.6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％60.3356.97收到基氢分Har％3.623.50收到基氧分Oar％9.949.18收到基氮分Nar％0.70.7收到基硫分Sar％0.410.6收到基灰分Aar％1111.65崇和·尚实·精诚·创想收到基全水分Mar％1417.4空气干燥基水分Mad％8.45.49干燥无灰基挥发分Vdaf％36.4430.83应用基低位发热量Qnet,arkJ/kg2276021490可磨系数HGI/5653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（AmmoniumBisulfate）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℃LOWDUST146℃-232℃HIGHTDUST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：崇和·尚实·精诚·创想由于ABS区域为距预热器传热组件底部381mm—813mm位置之间，故将预热器传热组件设置成上下两层。其中，上层为常规配置；考虑到下层传热组件在烟气入口处易形成颗粒堆积，通常下层传热组件的高度选择850mm～1000mm左右，使得在任何负荷下将硫酸氢铵（ABS）易沉积的温度区域设计在单层的冷端传热组件区域，这样可以有效的降低硫酸氢铵（ABS）对预热器的影响。（2）选取合理的换热组件材质由于ABS区域内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。考虑液态硫酸氢铵能轻易进入到普通金属薄板的表面气孔中而形成腐蚀，采用搪瓷组件作为预热器冷端传热组件是最佳选择。空预器受热面选材应考虑磨损、堵塞及腐蚀的因素，热端钢板厚度不小于0.75mm，采用低碳钢板；为提高冷端换热面的抗粘附特性，根据煤中的硫含量及冷端的空气与烟气温度，冷端传热组件涂搪瓷及组件盒选用耐腐蚀的CortenA钢制造，厚度不小于1mm，不爆瓷、不开裂剥落，不易粘堵灰、不易腐蚀。搪瓷组件的静电喷涂技术有湿法和干法两种方法。其中除了Howden采用干法喷涂技术外，其他三家锅炉厂均采用湿法静电喷涂技术。静电喷涂技术具有耐腐蚀、耐积灰、耐磨损、表面性质好、能抵抗温度骤变、耐高温等优点。静电喷涂工艺生产的产品，除了具有搪瓷产品的一些优点外，其防腐性能、边缘包裹、及柔韧性等方面又优于其他涂搪瓷工艺，完全可以确保换热组件的性能及寿命要求，对于设备的整体性能保证有着重要的意义。（3）选取合理的换热组件板型针对本工程，空预器冷端采用DNF波形，为封闭大通道波形，防堵性好，有效满足脱销改造需要，改造后使用镀搪瓷钢板，使表面残留沉积物大大减少。崇和·尚实·精诚·创想改造后使用镀搪瓷钢板，使表面残留沉积物大大减少。崇和·尚实·精诚·创想1空预器热端采用DUN波形，换热效率高。崇和·尚实·精诚·创想23.本工程空预器情况3.1概述大唐鲁北发电有限责任公司2×330MW机组锅炉型号：HG-1020/18.58-YM23；每台锅炉配有两台半模式、双密封、三分仓容克式空气预热器，其型号为28.0-VI(T)-1983-SMR，逆转布置，转子名义直径为9468mm，2012年先后对两台机组的四台空预器实施脱硝改造，2012年空预器改造前后的参数表分别见表1-3及表1-4:表1-3脱硝改造前性能数据表空气预热器出口烟气温度（BMCR）℃135/129入口一次风温度（BMCR）℃26入口二次风温度（BMCR）℃23一次风出口温度（BMCR）℃308二次风出口温度（BMCR）℃319出口一次风量（含旁通风）Kg/h出口二次风量Kg/h混合温度℃投运时及运行一年后的漏风系数6/8高温段传热组件的材质Q235-A高温段传热组件的厚度mm0.5高温段传热组件的高度mm1000中温段传热组件的材质Q235-A中温段传热组件的厚度mm0.5中温段传热组件的高度mm683崇和·尚实·精诚·创想3低温段传热组件的材质CORTEN低温段传热组件的厚度mm0.8低温段传热组件的高度mm300有无电子自动控制密封系统无空气预热器轴承润滑及冷却方式油浴水冷空气预热器转子直径mm￠9468空气预热器转子高度m2.745空气预热器转子总重量T200空气预热器转子转速r/min1空气预热器驱动电动机型式Y160M-6空气预热器驱动电动机台数台2空气预热器驱动电动机转速r/min970空气预热器驱动电动机铭牌功率kW7.5表1-4脱硝改造后性能数据表空预器参数单位设计工况（MCR）设计工况（TRL）设计工况(75％THA)设计工况(40％THA)型号换热组件规格参数热端1000mm