低負(fù)荷脫硝煙氣溫度與再熱蒸汽指標(biāo)的優(yōu)化研究

摘 要： 根據(jù)托克托發(fā)電公司（下稱托電）三期2臺(tái)600MW直接空冷機(jī)組鍋爐脫硝設(shè)備投運(yùn)以來的實(shí)際運(yùn)行情況，發(fā)現(xiàn)鍋爐低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)脫硝系統(tǒng)因反應(yīng)器煙氣溫度低頻繁事故退出，造成脫硝系統(tǒng)非同步運(yùn)行甚至環(huán)保超標(biāo)事故。通過對(duì)鍋爐低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)參數(shù)分析與研究發(fā)現(xiàn)，再熱汽溫指標(biāo)調(diào)整不當(dāng)，將造成脫硝反應(yīng)器煙氣溫度快速下降，從而造成脫硝系統(tǒng)事故退出。本文通過實(shí)際的運(yùn)行分析與研究總結(jié)出有效提高脫硝反應(yīng)器煙氣溫度的可行措施，為脫硝系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行提供了可行方法。

關(guān)鍵詞：鍋爐 脫硝系統(tǒng) 再熱汽溫 優(yōu)化研究

中圖分類號(hào)：X701 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-9082（2017）01-0308-01

引言

在人類活動(dòng)產(chǎn)生的氮氧化物中，燃料高溫燃燒產(chǎn)生的占90%以上。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國氮氧化物的排放量中70%來自于煤炭的直接燃燒，電力工業(yè)又是我國的燃煤大戶，因此火力發(fā)電廠是氮氧化物排放的主要來源之一。近期北方大面積地區(qū)受霧霾天氣籠罩，國家更是對(duì)火電企業(yè)嚴(yán)格管控，要求在2020年前，對(duì)燃煤機(jī)組全面實(shí)施超低排放和節(jié)能改造，使所有現(xiàn)役電廠每千瓦時(shí)平均煤耗低于310克，新建電廠平均煤耗低于300克，對(duì)落后產(chǎn)能不符合相關(guān)強(qiáng)制標(biāo)準(zhǔn)要求的堅(jiān)決淘汰、關(guān)停。

托電公司的總裝機(jī)容量已經(jīng)達(dá)到540萬千瓦，8臺(tái)600MW機(jī)組，2臺(tái)300MW機(jī)組，五期2×660MW目前正在籌建，建成后，托電公司的裝機(jī)總?cè)萘繉⑦_(dá)到672萬千瓦，成為亞洲最大的火力發(fā)電基地。目前8臺(tái)600MW機(jī)組及2臺(tái)300MW機(jī)組均安裝了脫硫、脫硝裝置，效率領(lǐng)先，排放率遠(yuǎn)低于國家標(biāo)準(zhǔn)。

一、脫硝機(jī)理介紹

發(fā)電廠脫硝反應(yīng)裝置主要是去除煙氣中的氮氧化物，最終生成氮?dú)夂退?，脫硝反?yīng)裝置的核心構(gòu)件就是催化劑，脫硝反應(yīng)裝置的催化劑以TiO2為載體，以V2O5為活性成分，制成蜂窩式、平板式和波紋式。我廠采用的是平板式。催化劑在不同溫度下，活性不同。若溫度過低，活性下降，脫硝效率下降，如果在低溫環(huán)境下持續(xù)運(yùn)行會(huì)使催化劑永久性損壞。若反應(yīng)溫度過高，NH3容易被氧化，氮氧化物生成量增加，且活性會(huì)退化。反應(yīng)溫度區(qū)間在300-400 ℃為宜（我廠溫度高保護(hù)為400℃，溫度低保護(hù)為300℃）。為了保護(hù)催化劑，鍋爐加裝了煙氣溫度高、低脫硝反應(yīng)器退出的保護(hù)。脫硝系統(tǒng)退出需向地方環(huán)保部門申請(qǐng)，若脫硝非計(jì)劃退出可能會(huì)造成惡性的環(huán)保事件。

二、脫硝煙溫與再熱指標(biāo)調(diào)節(jié)存在的矛盾

發(fā)電機(jī)組的能效指標(biāo)不達(dá)標(biāo)不但浪費(fèi)了煤炭資源還可能將自己送上關(guān)停的絕路。機(jī)組的設(shè)備結(jié)構(gòu)直接影響著機(jī)組的效率，但機(jī)組的優(yōu)化運(yùn)行與調(diào)整也是提高效率的重要途徑，要想將低效率的發(fā)電機(jī)組能耗指標(biāo)達(dá)到國家要求的標(biāo)準(zhǔn)只能從以下兩個(gè)方面進(jìn)行加強(qiáng)。

1）進(jìn)行設(shè)備改造，提升機(jī)組效率

2）加強(qiáng)運(yùn)行優(yōu)化，使各參數(shù)爭(zhēng)取達(dá)到設(shè)計(jì)值

響應(yīng)集團(tuán)公司“達(dá)設(shè)計(jì)值”活動(dòng)的相關(guān)要求和托電公司“優(yōu)化運(yùn)行、降本增效”號(hào)召，更好地推進(jìn)節(jié)能的工作，在日常工作中的小指標(biāo)調(diào)整中，應(yīng)需求合理的調(diào)整方式，尋求最優(yōu)的調(diào)整手段。

從小指標(biāo)對(duì)機(jī)組煤耗影響圖表中可以看出機(jī)組效率受多項(xiàng)指標(biāo)影響，除了日常我們調(diào)節(jié)的主汽壓力，主、再熱蒸汽溫度，凝汽器背壓等主要指標(biāo)外，過熱器減溫水量與再熱器減溫水量對(duì)機(jī)組效率、煤耗也有著重要的影響，尤其是再熱器減溫水量每增加1t/h，機(jī)組每千瓦時(shí)電量增加0.033g標(biāo)煤，影響煤耗約為過熱器減溫水量的5倍，因?yàn)樵陬~定蒸汽流量下再熱蒸汽減溫水量越大，蒸汽在汽輪機(jī)高壓缸內(nèi)做功越小，所以嚴(yán)重影響機(jī)組能耗，降低再熱蒸汽減溫水量是運(yùn)行優(yōu)化的重中之重，在日常蒸汽參數(shù)調(diào)整中，爭(zhēng)取在保證額定蒸汽溫度的同時(shí)，盡量減小再熱器減溫水量，可以適當(dāng)提高主汽壓力，提高蒸汽在高壓缸內(nèi)的焓降，以降低高壓缸排汽溫度，從而降低再熱汽溫，以至于減少再熱器減溫水量。但是當(dāng)負(fù)荷較低時(shí)，尤其是承擔(dān)調(diào)峰任務(wù)的機(jī)組在進(jìn)行270MW左右深度調(diào)峰時(shí)，因?yàn)闋t膛熱負(fù)荷低，再熱器減溫水門全部關(guān)閉，而再熱蒸汽溫度依然偏低，此時(shí)需開啟再熱器煙氣擋板來提高受熱面溫度來增加再熱器的換熱以提高再熱蒸汽溫度，而再熱器煙氣擋板因長期關(guān)閉，磨損量小較為嚴(yán)密，在用再熱器煙氣擋板調(diào)節(jié)再熱器蒸汽溫度時(shí)，造成脫硝反應(yīng)器因煙氣溫度低頻繁跳閘。后來經(jīng)過對(duì)脫硝反應(yīng)器跳閘的原因進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，在低負(fù)荷穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)，脫硝反應(yīng)器退出除了和燃燒方式、風(fēng)量調(diào)整等有直接關(guān)系外，再熱器煙氣擋板的大幅開關(guān)對(duì)排煙溫度影響較大，而低負(fù)荷穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)造成脫硝跳閘直接原因?yàn)樵贌崞鳠煔鈸醢彘_度過大，脫硝入口煙溫快速降低，低于保護(hù)動(dòng)作值，脫硝保護(hù)動(dòng)作跳閘。

三、脫硝煙溫與再熱指標(biāo)矛盾的優(yōu)化

通過對(duì)我廠三期5、6號(hào)機(jī)組自鍋爐安裝脫硝設(shè)備以來，脫硝退出的情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，發(fā)現(xiàn)脫硝反應(yīng)器退出90%的情況都是由于煙氣溫度低且均發(fā)生在低負(fù)荷燃燒時(shí)（事故和啟停機(jī)情況未作統(tǒng)計(jì)）。低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，再熱器煙氣擋板開度成為影響脫硝反應(yīng)器煙溫的重要因素之一，并且影響較為敏感，反應(yīng)速度快。

四、總結(jié)

按照國家對(duì)火電廠環(huán)保要求，應(yīng)樹立環(huán)保指標(biāo)重于負(fù)荷的理念，所以低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，在調(diào)節(jié)再熱蒸汽溫度的同時(shí)要注意監(jiān)視脫硝反應(yīng)器煙氣溫度，在低負(fù)荷300MW穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)，5號(hào)鍋爐再熱器煙氣擋板開度最大不超過40%，最好控制在20%以內(nèi)，而6號(hào)鍋爐再熱器煙氣擋板最好控制在80%以內(nèi)，寧可損失汽溫指標(biāo)也不能造成脫硝反應(yīng)器非計(jì)劃退出。不同的鍋爐由于爐內(nèi)結(jié)構(gòu)、燃燒方式、配風(fēng)、受熱面積灰等因素不同造成同負(fù)荷、同樣的燃燒方式下（下層4臺(tái)磨煤機(jī)運(yùn)行），脫硝反應(yīng)器的煙溫不同。若網(wǎng)調(diào)要求機(jī)組降負(fù)荷至270MW參與深度調(diào)峰，盡量安排脫硝反應(yīng)器溫度高的6號(hào)機(jī)組參與。除調(diào)節(jié)再熱器煙氣擋板之外還可通過下列措施有效提高脫硝反應(yīng)器煙氣溫度。

1.鍋爐煙氣系統(tǒng)改造，增加省煤器煙氣旁路。

2.適當(dāng)降低主汽壓力，減小蒸汽在汽輪機(jī)高壓缸內(nèi)的焓降，以提高高壓缸排溫度，從而提高再熱蒸汽溫度，減小再熱器煙氣擋板開度。

3.利用磨煤機(jī)運(yùn)行方式的變化，保留1臺(tái)上層磨運(yùn)行，增加排煙溫度。

4.適當(dāng)關(guān)小過熱器煙氣擋板。

5.適當(dāng)調(diào)整風(fēng)量。

6.其它有效措施。

通過采取上述措施，在機(jī)組低負(fù)荷300MW穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)，三期5、6號(hào)鍋爐脫硝反應(yīng)器煙氣溫度有了有效的調(diào)節(jié)手段，低負(fù)荷時(shí)脫硝反應(yīng)器事故退出得到了有效的控制。此外，在保證脫硝反應(yīng)器煙氣溫度的情況下將再熱器煙氣擋板開啟至合適開度，增加再熱器蒸汽溫度，有效的提高了機(jī)組效率，減少鍋爐煤耗指標(biāo)，還避免了脫硝反應(yīng)器因煙氣溫度低造成的非計(jì)劃退出，引起的脫硝非同步、環(huán)保超標(biāo)等事件。

參考文獻(xiàn)

[1]中國大唐集團(tuán)公司煙氣脫硝系統(tǒng)培訓(xùn)教材.2014修訂版，2014

[2]托克托發(fā)電公司三、四期集控運(yùn)行規(guī)程. 2012修訂版，2012

作者簡(jiǎn)介：禹志剛，（1987-），男，工程師 ，本科，長期從事集控運(yùn)行生產(chǎn)工作。