空预器

煤电机组实现超低排放后，Hg和SO等非常规污染物成为燃煤电厂下一步烟气污染物治理工作的重点。烟气Hg和SO，污染对环境危害大，严重威胁人体健康，而且超低排放后SO浓度升高，给煤电机组带来空预器堵塞、设备腐蚀、有色烟羽等一系列问题。北京市地方标准要求燃煤锅炉承排放浓度限值为0.5Hg/Nm，杭州市地方标准已将燃煤机组SO，排放浓度限值列入征求意见稿。 现有环保设备对Hg和SO的协同脱除能力无法应对未来更严格的环保标准要求。燃煤电厂脱除烟气中Hg和SO主要采用单一污染物控制技术，即采用改性活性炭/改性飞灰吸附技术和湿式电除尘技术来分别脱除烟气中Hg和SO。然而，随着污染物控制种美不断增加，烟气净化设备数量逐渐增多，不仅提高了设备投资和运行费用，还使整个末端污染物治理系统更加庞大复杂，占地大、能耗高、运行风险大、副产物二次污染问题十分突出。同时，湿式电除尘设备安装在烟道尾部，在一定程度上能解决燃煤机组SO减排问题，但不能改善上游设备的工作条件，解决不了空预器堵塞、烟道腐蚀等影响机组安全可靠性的问题。利用一套设备实现多污染物协同脱除，已成为当前燃煤电厂可持续发展的必然选择。

生产工艺创新，在金属管内、外壁采用自主研发的专用刀具进行刻切加工，使其肋面成为一个曲面与平面的结合体，即“三维”肋化技术，这既是一种新型加工技术，又是强化换热的技术，实现了换热工质从二元流动向三元流动的转变，换热能力、抗积灰能力更强。相较光管、 H型鳍片管、螺旋肋片管，三维内外肋片管在管内、外同时强化换热，使换热器更加高效和紧凑，是一种换热性能优异的高效传热元件。 设计创新，设计三维内外肋片管式GGH系统取代现有脱硫回转式GGH换热器系统，利用脱硫入口高温原烟气直接加热湿式电除尘器出口低温净烟气，将脱硫入口烟温降至85℃以下并将净烟气从47℃升高到80℃以上经烟囱排放，以满足机组超低排放的要求。 三维内外肋片管强化换热技术，对燃煤发电厂应用甚广，不仅适用于回转式GGH、MGGH的改造，同时也可用于空预器、光管换热器、低温省煤器等，基于三维肋片管换热效率高、抗积灰、耐磨损的特性，可广泛应用于各类管式换热器中。 该项目实施后，达到了节能减排的双重效益，比原回转式GGH污染物年排放量降低5%，电耗节省85%。

烟气脱硝，是指将高温燃烧后（包括燃煤锅炉、燃油燃气锅炉以及一些工业炉）烟气中所含的有害物质—NO X 脱除的技术，包括 SCR 和 SNCR 两种主要技术流派，其中 SCR 是烟气脱硝的主流技术。所谓 SCR 技术，是指在锅炉的省煤器和空预器之间设置 SCR 反应器，在反应器内安装催化剂，在反应器之前的烟道截面内喷入还原剂（含氨气体），还原剂与 NOX 在催化剂表面上发生反应脱除 NO X 。SCR 烟气脱硝所使用的还原剂从根本上来说是氨气，需要在现场设置一套能够持续生产氨气的装置。从原料上来看，氨气制备系统可以分为无水液氨系统、氨水系统和尿素系统。其中使用液氨蒸发制备氨气的系统最为常用，原因是其投资最便宜，运输、使用成本也最低，但液氨系统存在重大的安全隐患，特别是它的运输和存储过程，液氨泄漏带来的危害非常大，安全事故屡见不鲜；氨水系统的投资、运行以及运输成本都很高，比液氨安全一些，但仍有一定的安全隐患；尿素系统的投资及运行成本与液氨系统相比较高，但运输成本相当，并且尿素系统基本上没有安全隐患，是最安全的氨气制备技术。 目前商业化应用的尿素制氨工艺技术主要有尿素水解和尿素热解，其中尿素水解又包括了普通水解（AOD、U2A、国内化工行业水解）和美国 Chemithon 的催化水解（SafeDeNOx），尿素热解则主要是美国燃料公司（Fueltech）所提供的 NOxOUT ULTRA 技术。和热解相比，水解由于采用电厂较为丰富的蒸汽作为热源，能耗较低。但 AOD、U2A 等国外水解技术，反应较慢需要庞大的反应器和缓冲装置，其投资和能耗较高。相对而言，尿素催化水解因为在化学反应中加入了催化剂，使得反应速度大大加快，能耗也大大降低。商业上相对成熟的催化水解技术主要是美国 Chemithon 公司的催化水解技术 SafeDeNOx，在美国有 3 台业绩，但是该技术在国内尚无应用。 本项目研究的低能耗尿素催化水解技术是在尿素普通水解和热解技术的基础上，提出的一种新型尿素制氨技术。经过磷酸铵盐类催化剂的催化作用，熔融状态的尿素可在温度 135~160℃、压力约 0.4-0.9MPa 下进行快速水解反应。催化剂的主要作用是通过改变了反应路径，从而大大加快反应速率，降低响应时间，实际系统的负荷跟踪时间可缩短在 1min 之内或更短。预计本项目的研究能够有效填补国内空白。

本项目通过本次QC小组活动,全体人员对降低#1锅炉飞灰可燃物有了新的认识,解决了影响挂冰的主要问题,建立了相应的措施进一步巩固了取得的成果。通过本次QC小组活动,小组成员对QC小组活动的整个过程又有了一个新的认识和提高。专业技术方面:此次QC 活动，我们小组成员结合现场运行实际，采集详尽的数据资料，全面地提出问题，分析问题，并制定了详细的应对措施。取得了不错的节能效果，小组成员在技术提升和业务能力方面有明显提高，增强了自身理论基础，并学会使用了一些用相关数理统计工具。管理方面通过这次活动，运用PDCA循环的手段，使QC小组凝聚力得到了提高，团体意识得到了增强﹐组员协作能力得到了锻炼，提高了组员工作热情，并培养了大家的质量意识。小组成员业务素质方面小组成员得到了能力锻炼，增强了自身的团体意识和协作意识，提高了自身学习能力和业务能力，但由于知识水平有限，对应用QC工具的技巧还有待提高，今后我们将进一步完善自我，全面提高小组综合素质。下一步打算下一步，我们小组将继续重点关注影响机组节能的问题，解决脱硝投入以后《#1锅炉空预器压差高》的问题，争取利用小投入取得较大的节能效果，为公司节能降耗做出更大贡献。

本项目通过理论研究，技术研讨，现场考证的方式共同设计创造《回转式空气预热器防堵灰技术》。空预器堵塞的主要原因是脱硝氨逃逸造成的NH4HS04黏附在空预器冷端壁面。发耳公司燃用煤种为高硫煤，烟气中有大量S03存在，然而当S03超标，将形成硫酸氢氨，当NH3超标，将形成硫酸氨。在对冷端垢样进行分析发现NH3含量高达13.56g/1.在通常运行温度下，硫酸氢铵的露点为147℃，其以液体形式在物体表面聚集或以液滴形式分散于烟气中。疏酸氢铵在低温下具有吸湿性，当从烟气中吸水后会造成设备的堵塞及腐蚀。根据空预器冷端结垢机理及特点，发耳公司与华能达公司共同研究设计一套《回转式空气预热器防堵灰系统》。首先选择空预器冷端最低温点，隔出一个循环风分仓，并安装循环风道，利用循环风机带动风道内的热风循环。热风在循环风道中不断循环，从空预器热端吸热，生成300℃左右的热风，热风进入空预器冷端，对冷端进行加热，利用空预器自身产生的热风对冷端蓄热元件进行加热，加热的对象为即将进入烟气侧的蓄热元件，即冷端温度最低的蓄热元件。风机调节采用变频调节，可根据环境温度及空预器冷端加装的红外测点所测得的元件温度的高低进行风量调节，满足冷端蓄热元件加热前提下尽量降低风机电耗。这个技术路线主要有两个优势：首先，热量来源是自身产生的热风，空预器自身的热量来自于烟气余热，对于整个发电系统来说，烟气余热是品质最低的热量，用其加热冷端蓄热元件是符合能量最优化利用的；其次，加热的对象是即将进入烟气侧的蓄热元件，处于这个位置的蓄热元件是最易结露造成堵塞的，是最需要提高温度的，单独对这个位置的冷端蓄热元件进行加热，可以最大节约热量，减少对排烟温度的影响，同时单独的仓格利于热量集中。

本成果属于能源生产过程、工艺创新技术领域，对大型电站风烟系统进行大量的试验研究和数值模拟数据，建立模型驱动的多系统异构数据源集成（EXA）数据库，创立多元状态监测系统（MSET），实现风烟系统模型驱动的实时状态评估和运行指导，并提供风机选型优化数据支持，充分运用大数据处理平台的挖掘分析和信息融合，开展风机叶型和轮毂比组合与风烟道匹配特性研究，提高风机中、低负荷段效率；突破煤电机组风烟系统设计选型和运行优化分段实施、分而治之的传统技术思路，开展送风风道、磨煤机进出口风道、脱硝系统烟道、回转式空气预热器前后烟道、除尘器进出口烟道、引风机进出口烟道和脱硫系统进口烟道典型布置参数分布和风门挡板特性研究，全面创立了风烟系统特性参数分析体系，实现风烟系统关键技术的协同优化研究和融合应用，获得良好节能效果，改善锅炉风烟系统流场分布；成功研发多种大型风烟道流量在线测量装置，攻克烟风道复杂流场中流量测量和控制难题，开发烟道脱硝出口氮氧化物智能巡测技术，实现氮氧化物和喷氨量的协同控制，以及空预器漏风控制和防低温结露、堵灰的新技术，同时提升发电机组灵活性改造和调峰技术水平；并通过大数据挖掘的方法，对动叶轴流可调风机不同步叶片特性研究、静叶可调汽动引风机运行特性与性能优化都获得了良好的效果。在空预器漏风控制、复杂流场环境的风量测量、脱硝系统喷氨调节和 NOx 检测、空预器防低温结露及堵灰、机组生产过程的大数据应用开发方面形成具有自主知识产权的新工艺、新技术和新产品。本项目取得 1 项发明专利和 6 项实用新型专利，专著一本（“十三五”普通高等教育规划教材 电站风机应用技术与实践），论文 10 余篇。

国网能源阜康发电有限公司2台480t/h锅炉设计燃用乌鲁木齐周边井工煤，为降低燃料采购成本，拟改烧准东地区高钠煤。已有经验显示锅炉燃用准东煤存在严重的结渣和沾污问题，且国内外均没有现成经验可供借鉴，因此国网能源阜康发电有限公司与西安热工研究院有限公司合作展开了锅炉燃用准东高钠煤技术研究本项目实施中进行了准东煤煤质特性研究，得到了准东煤基本煤质特性及其沾污、结渣、着火、燃烟等特性。通过锅炉试烧准东煤试验，发现现役锅炉燃用准东煤时主要存在结渣和沾污严重、制粉系统干燥出力不足等主要问题。根据准东煤煤质特性及现役锅炉燃用准东煤存在的主要问题，本项目提出了燃烧器、吹灰系统、热风系统、空预器的综合改造方案，并在国网阜康电厂2台480t//h锅炉上进行了实施。锅炉改造完成后，又对燃烧系统、制粉系统、空预器等进行了深入的优化调整。通过以上工作，2台480t/h锅炉可实现80%以下负荷时全烧准东煤，80%以上负荷时燃用80%比例准东煤，全年准东煤比例达到90%左右。经燃烧器改造，锅炉NOx生成量降低到200mg/m左右，上述两项指标均为国内同类机组最好水平。同时，改造后锅炉效率有所升高，进一步提高了机组运行经济性。

我司设计规模为日处理生活垃圾1500t，设三台500t/d的垃圾葵烧炉，配套一台20MW的凝汽式汽轮发电机组（1号机）和一台12MW的凝汽式汽轮发电机组（2号机）。正常运行中，1、2号机的一段抽汽分别经过各自机组的抽汽逆止阀、电动隔离门、快关阀最后进入一段抽汽母管，1号机一段抽汽供三台炉一级空预器供热，2号机一段抽汽向热用户供热。 2016年度，热电联产产生净利润超过220万元，且随着供热量的增加，其经济性将进一步凸显，预计如2017年供汽量达2.5万吨以上，按吨汽利润124.57元计，2017年供热收益将达310万元；同时，可减少因垃圾热值提高导致吨入厂垃圾上网电量超280kwh/t带来的经济损失，以进一步推动生产经营状况的提升；此外，还可以提高能源利用效率，推进大气污染防治，改善生态环境，为社会节约能源资源实现可持续发展，产生了极为可观的环境效益。

项目属环保、节能领域，经中国电力企业联合会组织鉴定，成果居国际领先水平。 烟气污染物协同治理设计方案在超低排放改造中得到了广泛应用。但实际运行过程中，煤质复杂，负荷调节频繁，机组的运行工况偏离设计值，大大消减了“协同治理”的设计效果，甚至出现了“负效应”，如硫酸氢铵型空预器堵塞、电除尘器和引风机结垢，多因素导致的脱硫浆液品质恶化等，影响设备运行的安全可靠性和稳定达标排放。与“协同治理”产生的“正效应”相比，负效应”往往呈现隐蔽性强、影响因素多、牵连设备多、不可逆性等特点，机组运行过程中难以采用有效手段解决。本项目针对“负效应”的原因和特点，创新性地从“负效应”机理出发，提出了“负效应”的控制方法，开发了适应工况变化的环保设备动态协同优化技术。实现了设备间的“安全”、“环保”和“经济性”动态协同。 成果在托克托电厂、阳城电厂成功应用。结果表明，NOx、SO2排放浓度分别稳定控制在32~45mg/Nm3、25~34mg/Nm3，颗粒物实现稳定达标排放；有效解决了硫酸氢铵型空预器堵塞，电除尘器和引风机结垢以及多因素引起的浆液品质恶化等问题。 成果为确保机组变工况条件下环保设备实现安全、环保、经济运行提供了一种“协同治理”技术路线，具有良好的推广应用前景。 项目申请专利17项，发明专利授权2项，实用新型专利授权10项；软著授权1项；发表科技论文11篇，SCI、EI、中文核心9篇。

项目属环保领域，经中国电机工程学会组织鉴定，成果居国际先进水平。 机组超低排放改造后，煤质复杂，负荷调节频繁，SC脱硝运行工况发生了较大变化，导致氨耗量大，氨逃逸率高，硫酸氢铵（ABS）型空预器堵塞成为影响机组安全可靠性、经济运行的突出问题。目前治理空预器堵塞主要有被动治理和主动治理技术，被动治理技术主要采取改造空预器结构、提高空预器运行环境温度、机械除垢等方法，但不能解决ABS对除尘器、引风机的影响；主动治理技术主要采用降低氨逃逸率、SO3浓度的方法减少ABS生成量，实现空预器堵塞源头治理。项目研究了氨氮摩尔比对脱硝反应器内SO2/SO3转化率的影响，提出了以“脱硝系统深度优化，降低氨逃逸率和S02/S03转化率”为核心的空预器堵塞源头治理技术。首先针对锅炉、脱硝、空预器间的相互影响关系，采用大数据分析方法，研究SC脱硝运行评估方法，并建立评估系统：工艺方面，为提高SCR系统对工况变化的适应能力，研究SCR入口非均匀NOx浓度场对脱硝系统性能的影响，开发基于非均匀边界条件的脱硝系统优化技术和关键设备磨损量化评估技术，提高脱硝系统对运行环境的适应性；控制方面，针对脱硝控制系统存在控制滞后的问题，开发NOx浓度预测模型，并扩展到供氨区对喷氨控制的影响，同时兼顾SNCR-SCR联合运行，集成研发多装置协调优化的智能喷氨控制技术。