北京京丰燃气发电有限责任公司荣获2016电力金桥奖项目奖

7-6 11:23| 发布者: admin| 查看: 6434| 评论: 0

摘要: 项目简介：还原剂直接喷射的燃气发电设备烟气脱硝装置（以下简称：直喷氨脱硝系统），通过设置为两用两备的四台氨水供应泵将20%工业级氨水从氨水储罐（2×95m3）直接输送至燃机排气段安装的9支氨水喷枪处，氨水和压 ...

项目简介：

还原剂直接喷射的燃气发电设备烟气脱硝装置（以下简称：直喷氨脱硝系统），通过设置为两用两备的四台氨水供应泵将20%工业级氨水从氨水储罐（2×95m³）直接输送至燃机排气段安装的9支氨水喷枪处，氨水和压缩空气在喷枪内混合后从9个特殊喷嘴处喷出，通过燃机扩散段完成氨水的雾化与烟气充分混合，混合烟气流经余热锅炉两个高压蒸发器之间的波纹板式催化剂处进行反应，最终生成的水和氮气经烟囱排向大气，从而达到脱硝的目的。具体工艺流程见图1：

采用直喷氨脱硝装置的先进性：

1）通过CFD模拟和小比例(1：16)试验，确定了氨水喷嘴的布置位置和安装方式，使其“标准差/平均值”小于10%，有效的保证了氨水气化后的速度和浓度均匀分布。

2）研发了直喷氨的脱硝系统，并在国内第一个将该脱硝方式应用到燃气发电机组中。与传统AIG方式（喷氨格栅氨水雾化蒸发方式）相比，直喷氨脱硝系统减少了蒸发槽、热烟气风机、高温烟气管道以及压缩空气等设备，不仅工程前期投入低、施工量少，且系统投运后便于维护、运行的安全可靠性高。

3）发明了直喷氨的喷枪，并运用CFD方法对喷雾液滴传热进行模拟，通过对模拟试验的数据进行比对、分析，发现氨水液滴在高温下很短的距离就能完全气化，根据试验结果对氨水喷枪的设计方案进行了改进。不仅解决了暴露在温度近600℃、流速达110m/s

4）的烟气恶劣环境下喷枪的安装加固、喷枪喷出氨水与燃机排气均匀混合的技术难题，还增加了喷枪在线更换和流量实时调整的实用功能。

5）优化了催化剂模块钢结构设计，顺利完成了钢结构安装、催化剂模块吊装的施工，还确保了炉内壁保温护板的严密性；并提前设计了日后催化剂模块维护更换的检修通道。

6）采用比表面积最大的波纹板式催化剂，有效减少了含有重金属的催化剂使用量，也减少了日后催化剂（设计寿命5年）更新带来的有害废物处理量；还解决了余热锅炉安装空间狭小的问题，极大地减轻了锅炉的载荷。

知识产权状况：

由北京京丰燃气发电有限责任公司与合作伙伴合作研发的“还原剂直接喷射的燃气发电设备烟气脱硝装置”较传统的AIG脱硝装置具有系统设备简单、可靠性高、前期投资低、后期维护方便等优点。

直喷氨脱硝在技术上实现了多项突破，如成功解决了在余热锅炉内部两级高压蒸发器之间不足1.2米宽度的狭小空间内钢结构安装、催化剂模块吊装、炉内壁保温护板密封和日后催化剂模块维护更换通道等问题；成功处理了燃机排气段SUS410材质与异种钢焊接时出现裂纹缺陷；充分利用燃机排气扩散段使氨水均匀分布，解决了9支氨水喷枪代替2000余个喷氨喷嘴的喷氨均匀度问题；氨水喷枪采用压紧管接头和插板门等特殊设计，可实现在机组运行期间在线状态抽取更换内部喷管，成功解决了氨水喷枪数量较少而无法及时修复故障的问题，提高了设备的可靠性；氨水喷枪采用特殊工艺设计成功解决了暴露在温度近600℃、烟气流速达110m/s的恶劣环境下喷枪喷出氨水与烟气气化均匀混合问题。因此此项技术于2014年12月获得了国家知识产权局颁发的实用新型专利证书（详见附件，专利号：ZL 2014 2 0360324.1 ）。

实施效果：

1）直喷氨脱硝技术与2013年11月在北京京丰燃气发电有限责任公司#1机组开始投入运行，经过性能试验和长达2年长周期运行验证，脱硝系统可在机组全负荷范围内全程投入。

2）经直喷氨技术脱硝后，机组排放的氮氧化物排放低于30 mg/Nm³，满足北京市DB11/847-2011《固定式燃气轮机大气污染物排放标准》，氨逃逸率≤2.5 mg/Nm³，脱硝效率≥80%，催化剂差压总阻力≤0.37kPa。（具体性能试验指标见下“表1”）

注：以上数据出自华北电力科技研究院出具的《北京京丰燃气发电有限责任公司1号机组余热锅炉脱硝装置性能试验报告》（见附件：“GL/环保-063-2014”）

3）催化剂钢结构垂直偏差小于13mm，焊接检验合格，催化剂结构整体运行平稳坚固，热膨胀均匀，密封优良；在燃机负荷398MW测得催化剂前后差压0.26kPa；另一方面，余热锅炉施工处未发生壁温超标现象，各项技术参数和性能指标符合燃机安全运行要求。

4）燃机排气段SUS410同异种钢焊接的焊缝经过两年半的运行考验，证明焊接质量满足设计要求，改进的异种钢焊接工艺有效可靠。

5）此直喷氨脱硝项目符合国家和北京市环保要求，于2014年1月27日通过了北京市丰台环保局的竣工验收（见附件“丰环保验字[2014]2号文”）。

经济效益：

1) 脱硝改造前，京丰公司1号机组氮氧化物年度排放量为505吨（4300利用小时），且机组满负荷时，氮氧化物浓度可达55-60mg/Nm³，由于超北京市新地标30 mg/Nm³标准，排放收费按0.002万元/kg计算。

改造前按新标准收费计算排污费用505吨×1000（kg）×0.002万元/kg=1010万元/年

2) 脱硝改造后（机组运行过程中氮氧化物排放量控制在15mg/Nm³以下），脱硝装置年20%氨水消耗量1500吨，价格0.106万元/吨，年氨水费用1500吨*0.106万元/吨 =159万元；

脱硝装置电耗量：15kW*0.65元/kWh*5500h/10000=5.3625万元；

氮氧化物排污费：180×1000（kg）*0.0005万元/kg=90万元。

因此脱硝改造后年度经济效益为：1010-159-90-5.3625≈755. 6万元

注：根据京发改〔2013〕2657号（北京市发改委、财政局、环保局共同发布）文件要求，自2014年1月1日起，包括氮氧化物在内的几种污染物排污收费标准，由现在的0.6元/当量千克，提高到10元/当量千克。同时实施阶梯式差别化排污收费政策：污染物实际排放值低于规定排放标准（标准为≤30mg/Nm3）50%（含50%），按收费标准减半计收排污费；污染物实际排放值在规定排放标准50%--100%之间（含100%），按收费标准计收排污费；污染物实际排放值超过规定排放标准的，按收费标准加倍计收排污费。

社会效益：

京丰公司实施脱硝改造后，脱硝效率达到80%以上，机组运行中外排烟气氮氧化物浓度控制在15 mg/Nm³以下（北京市标准为30mg/Nm³），氨逃逸率在2.5 mg/Nm³以下，按机组年利用小时4300h计算，每年#1燃机可减少氮氧化物排放量约300吨，对改善当地环境空气质量意义重大，为北京的蓝天白云打下了有力的基础。

京丰直喷氨脱硝装置是国内首次在燃气轮发电机组成功运用的项目，可对国内早期未预留脱硝装置改造空间的同类进口燃气轮发电机组起到良好的示范作用。

2012年2月23日，北京市环保局、丰台区环保局、北京市节能环保中心有关领导、专家对我公司清洁生产审核阶段性工作开展了现场验收，将余热锅炉脱硝改造工程列入本轮清洁生产中高费项目。脱硝改造工程于2014年10月得到北京市发改委评审通过并批复，依据《北京市清洁生产管理办法》（京发改规[2013]6号）文件精神，补助项目建设资金566.472万元。