機(jī)組寬負(fù)荷脫硝系統(tǒng)正常投入方案

李澤

【摘 要】本文重點(diǎn)針對(duì)影響脫硝煙溫各因素的分析和研究，結(jié)合機(jī)組實(shí)際運(yùn)行情況，對(duì)機(jī)組啟動(dòng)和低負(fù)荷運(yùn)行過(guò)程進(jìn)行燃燒優(yōu)化。通過(guò)降低鍋爐啟動(dòng)風(fēng)量、減少省煤器換熱、提高給水溫度的措施，達(dá)到機(jī)組并網(wǎng)后低負(fù)荷下投入脫硝系統(tǒng)以及在深調(diào)峰等寬負(fù)荷下保證脫硝系統(tǒng)正常運(yùn)行。

【關(guān)鍵詞】超臨界機(jī)組；鍋爐；脫硝；煙溫；調(diào)峰

一、概述

國(guó)電電力大同發(fā)電有限責(zé)任公司#9、#10機(jī)組為660MW燃煤汽輪發(fā)電機(jī)組，鍋爐為東方鍋爐（集團(tuán)）股份責(zé)任公司設(shè)計(jì)制造的超臨界參數(shù)變壓直流爐，一次中間再熱、單爐膛、尾部雙煙道、采用擋板調(diào)節(jié)再熱汽溫、平衡通風(fēng)、緊身封閉、固態(tài)排渣、全鋼構(gòu)架、全懸吊結(jié)構(gòu)Π型鍋爐。型號(hào)為DG2150/25.4-Ⅱ6型。

為了滿足國(guó)家新的火電廠主要污染物排放標(biāo)準(zhǔn)要求，#9、#10機(jī)組相繼進(jìn)行了低氮燃燒器和煙氣脫硝改造。脫硝裝置采用“高含塵布置方式”的選擇性催化還原法（SCR），系統(tǒng)采用一爐兩個(gè)反應(yīng)器配置，設(shè)置氨噴射系統(tǒng)、稀釋風(fēng)機(jī)、聲波吹灰系統(tǒng)等。還原劑采用尿素?zé)峤庵瓢?。反?yīng)器布置在省煤器和空預(yù)器之間，系統(tǒng)不設(shè)置煙氣旁路和省煤器高溫旁路系統(tǒng)。催化劑層數(shù)按2+1設(shè)置，采用南京龍?jiān)垂旧a(chǎn)的蜂窩式催化劑，載體采用Ti02，主要成分為V205、W03，按脫硝系統(tǒng)進(jìn)口NOx含量600mg/Nm3、出口100mg/Nm3進(jìn)行設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)脫硝效率≥84%。

2016年根據(jù)三期機(jī)組的催化劑取樣分析、現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際脫硝效率及氨逃逸率的測(cè)量結(jié)果，增裝了第三層催化劑，2016年1月起，三期機(jī)組實(shí)施超低排放改造，分別在2016年2月完成對(duì)10號(hào)機(jī)組SCR反應(yīng)器進(jìn)行提效改造，改造后SCR設(shè)計(jì)效率到84%，SCR出口NOx濃度低于50mg/Nm3。其中10號(hào)爐在第三層增裝一層催化劑，改造后滿足超低排放NOx濃度低于35mg/Nm3 的要求。

二、項(xiàng)目原理說(shuō)明

SCR（脫硝系統(tǒng)）催化劑的工作溫度是有一定范圍的，溫度過(guò)高（>450℃）時(shí)催化劑會(huì)加速老化；當(dāng)溫度在300℃左右時(shí)，在同一催化劑的作用下，另一副反應(yīng)也會(huì)發(fā)生：2SO2+O2→2SO3 NH3+H2O+SO3→NH4HSO4

即生成氨鹽，該物質(zhì)粘性大，易粘結(jié)在催化劑和鍋爐尾部的受熱面上，影響鍋爐運(yùn)行。因此，只有在催化劑環(huán)境的煙氣溫度在320～420℃之間時(shí)方允許噴射氨氣進(jìn)行脫硝。

目前，機(jī)組在正常運(yùn)行中，負(fù)荷大于400MW時(shí)，脫硝系統(tǒng)的煙溫才能達(dá)到300℃左右。為保證脫硝系統(tǒng)的投入率，我廠脫硝系統(tǒng)的煙溫按295℃控制，350MW也只能滿足脫硝最低運(yùn)行溫度的要求。在機(jī)組啟動(dòng)過(guò)程尤其是在冷態(tài)啟動(dòng)過(guò)程中，鍋爐點(diǎn)火初期，脫硝進(jìn)口煙溫更難滿足脫硝最低連續(xù)運(yùn)行溫度的要求，從機(jī)組并網(wǎng)到帶負(fù)荷350MW的時(shí)間一般需10小時(shí)。

隨著電網(wǎng)對(duì)燃煤電廠提出進(jìn)一步寬調(diào)峰工作，機(jī)組AGC指令50%—100%，修改為0%-100%。我廠三期兩臺(tái)660MW 機(jī)組最低運(yùn)行負(fù)荷必須降至198MW，即30%的額定負(fù)荷，才能適應(yīng)華北電網(wǎng)《兩個(gè)細(xì)則》要求。

利用機(jī)組啟動(dòng)及帶負(fù)荷過(guò)程對(duì)脫硝進(jìn)口煙溫的影響進(jìn)行分析調(diào)整，找出解決的方法。

1、機(jī)組啟動(dòng)過(guò)程中提高脫硝進(jìn)口煙溫的方法

運(yùn)行中影響脫硝系統(tǒng)投運(yùn)條件中的煙溫的主要因素為機(jī)組負(fù)荷、鍋爐總風(fēng)量、低再進(jìn)口汽溫、省煤器給水溫度、尾部煙道調(diào)溫?fù)醢宓拈_度、主再熱汽溫等。在啟動(dòng)過(guò)程中，鍋爐總風(fēng)量、主再熱汽溫等受鍋爐風(fēng)量要求和汽輪機(jī)溫度限制，調(diào)整的余量不大，我們主要可以從鍋爐點(diǎn)火前準(zhǔn)備工作、給水溫度和低再進(jìn)口汽溫等方面進(jìn)行考慮優(yōu)化的措施。

（1）鍋爐點(diǎn)火前準(zhǔn)備工作與煙溫的關(guān)系

鍋爐點(diǎn)火前，爐內(nèi)溫度越高，鍋爐燃燒率越高，相應(yīng)的脫硝進(jìn)口煙溫越高，因此，在鍋爐點(diǎn)火前，提前升高爐內(nèi)溫度、給水溫度，提高鍋爐的燃燒率可以盡快提高脫硝進(jìn)口的煙溫，盡快投運(yùn)脫硝系統(tǒng)?？梢圆扇〉惋L(fēng)量啟動(dòng)方法有：

（a）開、停機(jī)時(shí)做好等離子、油槍的試驗(yàn)和消缺工作，保證磨煤機(jī)啟停時(shí)順利投運(yùn)等離子、油槍，減少因等離子、油槍問(wèn)題而導(dǎo)致的開停機(jī)時(shí)間延長(zhǎng)。

（b）啟動(dòng)引、送風(fēng)機(jī)前2小時(shí)，通知脫硫啟動(dòng)循環(huán)漿液泵，投入A磨等離子暖風(fēng)機(jī)。

（c）爐膛自然通風(fēng)，打開送風(fēng)機(jī)出口擋板，投入一、二次風(fēng)暖風(fēng)器，調(diào)整二次風(fēng)暖風(fēng)器出口溫度60～80℃進(jìn)行暖爐。

（d）啟動(dòng)引風(fēng)機(jī)、送風(fēng)機(jī)。調(diào)節(jié)爐膛壓力在-100Pa～-150Pa之間。

（e）調(diào)整送風(fēng)量300～400t/h，開大二次風(fēng)暖風(fēng)器，調(diào)整二次風(fēng)暖風(fēng)器出口溫度60～80℃進(jìn)行強(qiáng)制暖爐，盡量提高空預(yù)器出口煙溫。

（f）引風(fēng)機(jī)投自動(dòng)，爐膛壓力定值-70Pa，總風(fēng)量在30%～40%之間吹掃5分鐘。

（g）做“油泄漏試驗(yàn)”、“爐膛吹掃”等鍋爐點(diǎn)火前試驗(yàn)。

（h）確認(rèn)BMS系統(tǒng)吹掃條件滿足。

（i）在CRT畫面上按下“吹掃請(qǐng)求”鍵，開始5min計(jì)時(shí)吹掃，吹掃完成后，將MFT復(fù)位，OFT復(fù)位。

（g）調(diào)整送風(fēng)量200～300t/h，鍋爐低風(fēng)量點(diǎn)火，全開A層二次風(fēng)門，其余二次風(fēng)門全部關(guān)閉，減少送入爐內(nèi)的冷風(fēng)。

（k）確認(rèn)各油槍進(jìn)油手動(dòng)門開啟，打開燃油來(lái)油快關(guān)閥、調(diào)整燃油壓力3.2～3.8MPa。

（l）啟動(dòng)密封風(fēng)機(jī)，將備用風(fēng)機(jī)投入聯(lián)鎖。

（m）啟動(dòng)兩臺(tái)一次風(fēng)機(jī)，保持一次風(fēng)壓>7kPa。

（n）A磨五個(gè)等離子拉弧，調(diào)整一次風(fēng)壓，A磨煤機(jī)通風(fēng)暖磨，其它磨煤機(jī)風(fēng)門全部關(guān)閉。

（o）當(dāng)A磨煤機(jī)出口溫度達(dá)80℃時(shí)，啟動(dòng)A磨煤機(jī)，鍋爐點(diǎn)火，調(diào)整給煤機(jī)15～25t/h運(yùn)行。

（p）為減少機(jī)組啟動(dòng)至脫硝允許投運(yùn)之間的時(shí)間，背壓機(jī)進(jìn)、回汽管道隨機(jī)進(jìn)行暖管。

（q）在機(jī)組并網(wǎng)前，做好第二臺(tái)、第三臺(tái)磨煤機(jī)啟動(dòng)的各項(xiàng)準(zhǔn)備工作，機(jī)組并網(wǎng)立即啟動(dòng)第二臺(tái)磨煤機(jī)。

（2）低再進(jìn)口汽溫和給水溫度與煙溫的關(guān)系

鍋爐的尾部煙道采用平行煙道，尾部煙道分為前后兩個(gè)通道，爐前部分布置了低溫再熱器，爐后部分布置有低溫過(guò)熱器和省煤器，高溫?zé)煔饬鹘?jīng)尾部煙道前后兩個(gè)通道混合后進(jìn)入脫硝系統(tǒng)，因此，提高低再進(jìn)口汽溫和給水溫度有利于前通道和后通道煙溫出口溫度的提高，從而提高脫硝進(jìn)口的煙溫。同時(shí)，由于低再進(jìn)口的汽溫和給水溫度存在溫差，低再進(jìn)口汽溫比給水溫度高，使得尾部煙道前通道的出口煙溫高于后通道，因此，增加前通道溫度相對(duì)較高的煙氣流量有利于脫硝進(jìn)口煙溫的提高。

根據(jù)以上的分析，在機(jī)組啟動(dòng)時(shí)可采取的方法有：

（a）提高低再進(jìn)口汽溫的方法

在機(jī)組啟動(dòng)階段，低再進(jìn)口汽溫主要由高壓旁路調(diào)節(jié)閥閥后的汽溫決定，因此，在高旁投運(yùn)的情況下，提高高旁閥后溫度設(shè)定值，減少高旁減溫水流量，使高旁的閥后溫度控制在300℃以上。

（b）增加前通道煙氣流量的方法

根據(jù)上面分析，增加前通道溫度相對(duì)較高的煙氣流量有利于脫硝進(jìn)口煙溫的提高。因此在機(jī)組啟動(dòng)階段，全開尾部煙道再熱器側(cè)的調(diào)節(jié)擋板的開度，過(guò)熱器擋板維持最小20%開度，可以提高再熱器側(cè)（前通道）出口煙氣的流量。這樣可以達(dá)到以下效果：

改變前后通道內(nèi)的煙氣流量，使前通道內(nèi)的煙氣流量增加，提高混合后的煙氣溫度。

在再熱器流量不變的情況下，前通道內(nèi)煙氣流量增加的同時(shí)，使前通道出口煙溫提高，進(jìn)一步提高混合后的煙氣溫度。

前通道內(nèi)煙氣流量增加后，提高了低溫再熱器出口的蒸汽溫度，煙氣溫度也相對(duì)提高。

（c）提高給水溫度的方法

在機(jī)組啟動(dòng)階段，高低加隨機(jī)啟動(dòng)，暖機(jī)期間投入高加系統(tǒng)，提高給水溫度。省煤器進(jìn)口的給水溫度主要由高加出口的給水溫度決定，其溫度比分離器壓力下的飽和溫度略低。高加出口給水溫度由機(jī)組除氧器水溫決定，因此，為提高啟動(dòng)階段省煤器進(jìn)口的給水溫度，可以采取的方法有：

提高高加出口的給水溫度

鍋爐見水后，采用換水的方法：繼續(xù)開大輔汽至除氧器加熱門提高除氧器溫度。鍋爐為保證給水品質(zhì)，在換水的過(guò)程中，逐漸提高鍋爐汽水系統(tǒng)溫度。這樣做一是提高給水溫度，二是相應(yīng)提高爐內(nèi)溫度。

汽機(jī)沖轉(zhuǎn)后，盡早投運(yùn)高加。

三、試驗(yàn)過(guò)程

冷態(tài)啟動(dòng)過(guò)程中對(duì)影響脫硝系統(tǒng)投運(yùn)條件中的煙溫的主要因素進(jìn)行調(diào)整，降低鍋爐總風(fēng)量、提高高旁閥后蒸汽溫度（低再進(jìn)口汽溫），及時(shí)投入高加以提高省煤器給水溫度，調(diào)整尾部煙道調(diào)溫?fù)醢宓拈_度等手段，達(dá)到提高脫硝入口煙溫的目的。

四、情況說(shuō)明

1、冷再進(jìn)口汽溫與煙溫的關(guān)系

由于汽機(jī)啟動(dòng)方式的原因，在機(jī)組并網(wǎng)之前，爐側(cè)一般維持一臺(tái)磨煤機(jī)運(yùn)行，鍋爐總煤量約在20-35t/h左右，高旁開度為40%，汽機(jī)沖轉(zhuǎn)前，冷再進(jìn)口汽溫隨著煙溫上升。汽機(jī)并網(wǎng)后，全關(guān)旁路，冷再進(jìn)口汽溫隨著煙溫上升。保持主汽壓的穩(wěn)定。在此過(guò)程中，高旁閥后的溫度雖然保持在330℃左右，但隨著溫度相對(duì)較低的高壓缸排汽量的增加，冷再進(jìn)口汽溫逐步下降，冷再出口汽溫下降后，直接引起尾部煙道前通道（再熱器側(cè)）出口的煙氣溫度略有下降，但鍋爐爐溫逐漸升高，此時(shí)脫硝進(jìn)口煙溫基本不變。

2、給水溫度與脫硝進(jìn)口煙溫的關(guān)系

當(dāng)鍋爐點(diǎn)火初期1小時(shí)內(nèi)，鍋爐爐內(nèi)相當(dāng)于預(yù)熱階段，水冷壁溫度低于給水溫度。隨著爐內(nèi)溫度逐步升高，煙溫緩慢升高。當(dāng)水冷壁溫度、省煤器溫度和給水溫度一致時(shí)鍋爐起壓，煙溫快速上升。當(dāng)水冷壁溫度高于省煤器溫度和給水溫度時(shí)，隨著鍋爐煤量增加，煙溫先緩慢、后平穩(wěn)上升。

3、鍋爐總風(fēng)量對(duì)脫硝進(jìn)口煙溫影響

機(jī)組在沖轉(zhuǎn)前至并網(wǎng)間過(guò)程中，隨著煤量增加，煙溫逐漸上升，煙氣的體積流量逐漸增大，鍋爐本體和煙道、脫硫系統(tǒng)等設(shè)備的阻力逐漸增大，導(dǎo)致引風(fēng)機(jī)出力增大，鍋爐漏入冷風(fēng)增大，而總風(fēng)量的減少，導(dǎo)致脫硝進(jìn)口煙溫上升停滯。

4、尾部煙道擋板對(duì)脫硝進(jìn)口煙溫的影響

脫硝系統(tǒng)進(jìn)口的煙氣由鍋爐尾部煙道前部分的再熱器側(cè)出口煙氣和后部分的過(guò)熱器（省煤器）側(cè)出口煙溫混合而成，在主機(jī)未沖轉(zhuǎn)之前，再熱器進(jìn)口的蒸汽溫度主要由高壓旁路調(diào)節(jié)閥后的蒸汽溫度決定，一般可控制在300℃左右，而此時(shí)省煤器進(jìn)口的給水溫度約為96℃，因此再熱器出口的煙氣溫度（300℃）高于省煤器出口的煙氣溫度（279℃），增加高溫?zé)煔獾牧髁坑欣诨旌虾鬅煔鉁囟鹊奶嵘?/p>

在鍋爐點(diǎn)火后，為提高脫硝進(jìn)口的煙溫，將尾部煙道再熱器側(cè)的調(diào)溫?fù)醢彘_度開至100%，尾部煙道再熱器出口煙溫呈上升趨勢(shì)，脫硝進(jìn)口煙溫隨再熱器側(cè)出口煙溫的上升而上升。

五、結(jié)論和建議

1、考慮鍋爐差異和夏、冬季環(huán)境溫度差異，提高機(jī)組啟動(dòng)階段和寬負(fù)荷調(diào)峰脫硝投運(yùn)率的運(yùn)行優(yōu)化措施主要有：

（1）通過(guò)實(shí)驗(yàn)，可實(shí)現(xiàn)機(jī)組30%額定負(fù)荷時(shí)（退出供熱后）脫硝煙溫達(dá)線，脫硝進(jìn)口煙溫將達(dá)最低點(diǎn)。考慮避免退出脫硝系統(tǒng)的煙溫設(shè)定點(diǎn)。

（2）鍋爐低風(fēng)量啟動(dòng)，通過(guò)提高給水溫度、低溫再熱器進(jìn)口汽溫、增加尾部煙道再熱器側(cè)煙氣流量、煙氣擋板調(diào)節(jié)等方法，對(duì)提高啟動(dòng)階段脫硝投運(yùn)率和寬負(fù)荷調(diào)峰脫硝煙溫保障起到很大作用。

（3）在啟動(dòng)階段將脫硝投運(yùn)的煙溫條件由295℃降低到280℃是提高脫硝投運(yùn)率的主要手段，同理，寬負(fù)荷調(diào)峰也可保證脫硝系統(tǒng)投運(yùn)率。但降低煙溫投運(yùn)條件，會(huì)使低負(fù)荷階段催化劑區(qū)域的氨積存量增加，增加了催化劑性能劣化的風(fēng)險(xiǎn)，在機(jī)組停機(jī)階段，若將脫硝投運(yùn)的煙溫條件有295℃降低到280℃，在煙溫較低的情況下投運(yùn)脫硝噴氨將有更大的風(fēng)險(xiǎn)。

（4）根據(jù)鍋爐低風(fēng)量啟動(dòng)方法，機(jī)組投入脫硝系統(tǒng)時(shí)間控制在夏季7-8小時(shí)，冬季8-9小時(shí)。其中汽輪機(jī)暖機(jī)時(shí)間約2小時(shí)左右。

（5）在機(jī)組停機(jī)階段，應(yīng)采用鍋爐滑壓滑溫停機(jī)，當(dāng)煙溫通過(guò)調(diào)整不能維持時(shí)停機(jī)，脫硝系統(tǒng)應(yīng)隨機(jī)停運(yùn)。

（6）低煙溫投運(yùn)，氨逃逸較大，鍋爐排煙溫度較低，空氣預(yù)熱器冷端易產(chǎn)生硫酸氫胺結(jié)晶現(xiàn)象，會(huì)導(dǎo)致空氣預(yù)熱器堵塞或密封卡塞，這時(shí)空氣預(yù)熱器必須連續(xù)蒸汽吹灰。

（7）采用低風(fēng)量啟動(dòng)對(duì)提高機(jī)組啟動(dòng)階段脫硝系統(tǒng)投運(yùn)率和排放的合格率有一定的作用，但仍不能完全保證機(jī)組鍋爐點(diǎn)火和投入脫硝系統(tǒng)的全程投運(yùn)。

（作者單位：國(guó)電電力大同發(fā)電有限責(zé)任公司）