目前，應用較為廣泛的煙氣脫硝技術為選擇性催化還原法(SCR)。為滿足SCR催化劑的溫度窗口，在SCR反應器的設計過程中一般要求入口煙氣溫度為320℃的設計過程中。實際運行過程中，由于鍋爐負荷受電網控制，無法長期高負荷運行，部分鍋爐運在50%負荷以下時，SCR入口煙溫低于320℃，使得SCR無法正常運行，造成NOx排放濃度超低、催化劑失活、氨逃逸增加等。因此，有必要采用寬負荷脫硝技術來滿足NOx排放要求，實現最低技術出力以上全負荷、全時段穩定達到排放要求。

2寬負荷脫硝技術

河北西柏坡第二發電有限責任公司為了落實國家及地方政策對火電企業更高的節能和環保要求，計劃對#5、#6機組進行增容提效改造，同時為了適應國家環保政策的要求，滿足燃煤鍋爐寬負荷氮氧化物達標排放的要求，對鍋爐進行了寬負荷脫硝改造，通過對目前國內應用的寬負荷脫硝技術進行全方面對比論證，結合實際運行情況和空間結構，選取了適合本項目的具體改造方案。最后結合增容改造方案提出了本項目改造的范圍。

2.1 鍋爐增容改造的必要性

河北西柏坡第二發電有限責任公司積極執行國家相關政策，為了降低電廠的供電煤耗，達到國家規定的節能和減排相關指標，已經確定了汽機的增容提效改造方案：機組由600MW增容至640MW，同時進行汽輪機通流改造。為了確保#5、#6機組達到國家的相關指標并配合汽機的通流改造，鍋爐必須相應進行640MW的增容改造。

2.1.1 鍋爐設備概況

河北西柏坡第二發電有限責任公司#5、#6鍋爐為北京巴威公司按美國B&W公司SWUP系列鍋爐技術標準，結合本工程燃用的設計、校核煤質特性和自然條件，進行性能結構優化設計的超臨界參數SWUP鍋爐。

鍋爐為超臨界參數、螺旋爐膛、一次中間再熱、平衡通風、固態排渣、全鋼構架、露天布置的π型鍋爐，鍋爐配有帶循環泵的內置式啟動系統。

鍋爐設計煤種為神華煙煤，校核煤種為晉北煙煤。

鍋爐采用中速磨冷一次風機正壓直吹式制粉系統，前后墻對沖燃燒方式，配置B&W公司的DRB-4Z低NOx雙調風旋流燃燒器及OFA噴口。

尾部設置分煙道，采用煙氣分流擋板調節再熱器出口汽溫。

尾部豎井下設置兩臺三分倉回轉式空氣預熱器。

2.2 鍋爐增容后寬負荷脫硝改造

河北西柏坡第二發電有限責任公司#5、#6鍋爐通過增容改造可以完全滿足增容到640MW的需求，同時通過調整尾部受熱面的改造方案，能夠有效降低空預器入口煙溫和排煙溫度，提高鍋爐效率;但是導致低負荷SCR入口煙溫偏低，不能滿足30%THA工況以下投運脫硝的運行要求。

河北西柏坡第二發電有限責任公司綜合考慮機組增容改造和寬負荷脫硝環保政策，要求鍋爐增容改造方案既能降低空預器入口煙溫及排煙溫度、提高爐效，還能滿足寬負荷脫硝的運行要求。因此，此次寬負荷脫硝改造的方案必須兼顧兩方面的技術要求。

目前，寬負荷脫硝改造有多種技術路線，如煙氣旁路系統、省煤器水側旁路系統、省煤器出口水再循環系統、采用0號高加系統和省煤器分級布置等技術，下述內容將詳細介紹各技術路線的改造方案。

2.2.1 煙氣旁路系統

本技術的基本原理是：在省煤器進口位置的煙道處開孔，抽取部分高溫煙氣至SCR接口處(提高混合效果，可以在尾部后煙道低溫過熱器管屏中、下層之間抽高溫煙氣)，同時設置煙氣擋板，增加部分鋼結構和支吊架。在低負荷時，通過抽取較高溫煙氣與省煤器出口過來的煙氣混合，使低負荷時SCR入口處煙氣溫度達到最低噴氨溫度要求。旁路煙道上需要加裝膨脹節、電動關斷擋板、調節擋板進行調節煙氣流量及溫度調節。

優點：投資成本相對較低，通過調節擋板調節煙氣流量可使催化劑工作于最佳反應溫度范圍。

缺點：對煙氣擋板的可靠性要求較高，如果煙氣擋板的密封性能變差，或煙氣擋板開啟后無法關閉，在高負荷工況下有部分高溫煙氣從旁路煙道泄露，直接進入SCR裝置，這時煙氣溫度將會出現高于催化劑最高允許溫度的風險，可能會對催化劑帶來致命的破壞;如果長期不在低負荷運行，也就是擋板門處于常閉狀態，可能會導致積灰、卡澀打不開，也可能在長打開的時候，關閉時不能可靠關閉。此外，電廠實際運行還發現，該系統煙溫混合均勻性較差，可能出現煙溫平均值合適，但是個別位置很高，個別位置很低的情況，對脫硝催化劑壽命產生較大影響，不推薦此方案。

2.2.2 省煤器水側旁路系統

在省煤器進口集箱前設置調節閥和連接管道，將部分給水旁路，減少給水在省煤器中的吸熱量，以達到提高省煤器出口煙溫的目的。

此方案可調節的范圍較小，在脫硝入口煙溫提高要求不是很多時基本可行，省煤器后煙氣溫度可達到最低噴氨溫度的要求，但在脫硝入口煙溫提高額度要求較多時，需要旁路的給水量太大，在省煤器中介質可能會產生沸騰汽化現象，汽化率較高或者水側旁路引入位置不合理時將直接影響鍋爐水循環，威脅到機組的安全性。旁路量不太大時也有可能發生汽水兩相混合不均情況。因此，目前利用省煤器水旁路來提高SCR裝置入口煙氣溫度，煙氣溫度提升幅度較小，并且具有一定的安全隱患，不推薦采用水側旁路方案。

2.2.3 省煤器出口水再循環系統

該種方式可以通過抽水流量的大小進行溫度調節，煙氣溫度調節靈活，不需要對受熱面做較大改動。通過再循環省煤器部分工質方式，提高和控制省煤器進口水溫，減小省煤器傳熱溫差，從而在低負荷實現省煤器出口煙溫的提高。需要增加一套再循環泵、閥門系統，初期投資大，成本高，循環泵在實際運行過程中維護工作量大;并且再循環泵采購周期長，泵、閥門以及旁路的采購安裝復雜，影響項目改造進度。

2.2.4 采用0號高加系統

回熱抽汽補充給水加熱技術是指從汽輪機高壓缸上選擇一個合適的抽汽點，將該抽汽引入一個抽汽可調式的給水加熱器(稱之為0號高加)，在機組低負荷時投運該路抽汽，來提高給水溫度，以提高省煤器出口煙氣溫度，保證低負荷時SCR催化劑能夠安全穩定連續運行，實現寬負荷脫硝的功能。

該給水加熱器入口設置了調節門，低負荷時可以控制該加熱器入口壓力基本不變，從而能維持給水溫度基本不變。