習水電廠機組啟動全負荷脫硝達標排放

余富

【摘 ?要】在國家"十二五環(huán)保規(guī)劃"中，氮氧化物將成為繼二氧化硫之后的實行總量控制的污染物。對于總量控制消減主要來源于電廠的煙氣脫硝、燃煤鍋爐的煙氣脫硝、機動車尾氣治理等方面。工業(yè)中主要使用還原劑（氨氣、尿素、烷烴等）與氮氧化物發(fā)生化學反應中和掉氮氧化物，工藝主要有選擇性催化還原法（SCR）和選擇性非催化還原法（SNCR）等，氨氣與氮氧化物反應后生成氮氣與水，從而達到無污染排放。

【關鍵詞】NOx;還原法;脫硝;環(huán)保

引言

“NOx”物是指由氮、氧兩種元素組成的化合物。氮氧化物可刺激肺部，使人較難抵抗感冒之類的呼吸系統(tǒng)疾病，呼吸系統(tǒng)有問題的人士如哮喘病患者，會較易受二氧化氮影響?？諝庵械腘O和NO2通過光化學反應，相互轉(zhuǎn)化而達到平衡。在溫度較大或有云霧存在時，NO2進一步與水分子作用形成酸雨中的第二重要酸分——硝酸（HNO3）。

基本情況：習水電廠4×135MW機組分別于2001年9月、2002年1月、2002年7月、2002年10月建成投產(chǎn)。由于機組原設計未考慮建設脫硝系統(tǒng)，鍋爐實際運行時NOx排放濃度已不能滿足《火電廠大氣污染物排放標準》（GB13223-2011）的氮氧化物排放限值。為積極適應最新頒布實施的《中華人民共和國環(huán)境保護法》，履行央企社會責任，延續(xù)習水電廠生存壽命，于2015年3月至11月進行了脫硝改造。

煙氣脫硝改造工程采用低氮燃燒器+SCR還原工藝，為了保證NOx達標排放，系統(tǒng)設備在設計煤種、鍋爐最大工況（BMCR）、處理100%煙氣量的條件下，2層催化劑運行（無備用層）脫硝效率按不小于71%設計，即SCR反應器入口NOx濃度≤700mg/Nm3、SCR反應器出口NOx濃度≤200mg/Nm3（干基、6%O2）。在高溫燃燒條件下，NOx主要以NO的形式存在，最初排放的NOx中NO約占95%。但是，NO在大氣中極易與空氣中的氧發(fā)生反應，生成NO2，故大氣中NOx普遍以NO2的形式存在。在有催化劑存在時，如加上合適的氣象條件，N02轉(zhuǎn)變成硝酸的速度加快。特別是當NO2與SO2同時存在時，可以相互催化，形成硝酸的速度更快。

2015年11月技改完成后機組相繼啟動投運，因?qū)π录友b脫硝設備無實際運行經(jīng)驗，多次機組啟動過程均未能達到全負荷投脫硝要求。在國家對環(huán)保要求日趨嚴格的背景下，將“全負荷投入脫硝不可能”變?yōu)榭赡?，綜合對機組啟動參數(shù)、脫硝反應器溫升率、反應器吸熱能力、機組啟動缸溫及脹差要求、反應器要求最低投入溫度等分析，再對同類型火電廠進行咨詢，全力攻關實現(xiàn)了“機組啟動全負荷脫硝達標排放”。

制定機組啟動流程圖

制定機組啟動流程圖――就是機組啟動各環(huán)節(jié)的配合、順序圖。接到開機命令后，提前6小時投入爐底加熱及汽輪機加熱預暖。將汽包壁溫加熱至155℃左右，減少燒油時間，較短時間內(nèi)提高主汽參數(shù);汽輪機高壓內(nèi)缸上內(nèi)壁溫加熱至240℃減少暖機時間。按啟動流程圖的節(jié)點工作倒排機組啟動時間，只能推前。

脫硝改造后，進行修編相應的運行規(guī)程及圖紙，加強對運行值班員培訓工作，充分對新設備、新工藝的了解、掌握，根據(jù)機組啟動流程圖，安排機組的各節(jié)點環(huán)節(jié)，緊盯關鍵環(huán)節(jié)絕不能漏項。

作好粉倉空倉快速制粉、投粉機時機

習水電廠制粉系統(tǒng)是中儲式制粉系統(tǒng)，因粉倉嚴密性差，機組停運后煤粉粉易發(fā)生自燃或結(jié)塊，因此每次機組停運時幾乎都要求燒空粉倉。對于中間儲倉式制粉系統(tǒng)來說，在粉倉無粉情況下，啟動投油，應器熱容量大，溫升很慢，機組啟動過程無法滿足要求快速投運噴氨系統(tǒng)。因此在機組啟動前，制粉系統(tǒng)必須確?？煽總溆?，制粉系統(tǒng)各輔機在機組啟動前必須試運正常，發(fā)現(xiàn)問題才有充分時間處理，輔助設備出問題會影響制粉系統(tǒng)啟動及制粉系統(tǒng)出力;制定機組啟動煤質(zhì)要求，包括發(fā)熱量、硫分、水分、揮發(fā)分等，啟動前按照要求將原煤倉按啟動煤質(zhì)、煤位要求進行上煤;鍋爐點火后，調(diào)整好各油槍出力，保證油槍燃燒良好，爐膛出口煙溫盡量調(diào)平，提升爐膛出口煙溫以快速提升鍋爐熱風溫度;當煙溫、風溫達到制粉系統(tǒng)啟動條件時，及時啟動排粉機，調(diào)整好暖磨風量，當球磨機出口溫度達125℃以上充分同時啟動球磨機慢傳裝置進行暖磨，暖磨正常后啟動球磨機，以達到快速啟動制粉系統(tǒng)條件，在機組啟動并網(wǎng)前，粉倉粉位能達2米以上，為及時投煤粉創(chuàng)造條件。

投汽缸加熱，讓機組“冷態(tài)變熱啟”

汽機缸溫在冷態(tài)下，采有投汽缸加熱以達暖機目的，實現(xiàn)“冷態(tài)變熱啟”。第一階段，利用快冷裝置管道，將加熱蒸汽從汽機快冷裝置管道倒灌進入汽缸進行加熱，可使汽輪機缸溫加熱到170℃左右，汽缸總脹在3.5mm左右。第二階段，利用再熱器系統(tǒng)，加熱汽源由臨機再熱冷段至廠用汽母管，再至本機再熱冷段，將再熱器系統(tǒng)封閉，利用再熱器的大容量滿足流量壓力穩(wěn)定加熱要求，保證加熱汽源相對穩(wěn)定。同時送上高、中壓缸軸封汽進行抽真空，保證蒸汽不外泄，均勻進入汽缸。整個過程中，再熱器壓力控制在0.35MPa左右，凝結(jié)器真空維持在-0.025MPa左右，高壓內(nèi)缸上內(nèi)壁溫最高可達到240℃，汽缸總脹達到6mm。加熱過程中加強汽缸溫度、汽機轉(zhuǎn)速、盤車電流等監(jiān)視，防止溫差過大、盤車脫扣、汽機軸端冒汽等情況發(fā)生。機組并網(wǎng)加負荷后，大大減少暖機等待時間，鍋爐可快速投入粉機運行提升鍋爐煙溫，提升脫硝反應器溫度，實現(xiàn)機組“冷啟變熱啟”。

穩(wěn)定投入爐底加熱

在鍋爐本體系統(tǒng)檢修工作完畢后，及時關閉各煙風道人孔門，將撈渣機復位至正常位置，并注水正常，減少爐膛漏風。根據(jù)汽包壁溫，選擇上水溫度，進水至高水位，在汽包壁溫及上下壁溫差滿足情況下，提高上水溫度進水，用水冷壁下集箱定期排污放水門進行換水，以達到對鍋爐汽包及水冷壁的加熱。確認鍋爐側(cè)具備加熱條件時，及時投入爐底加熱，初期加熱時選用臨機三段抽汽作為汽源。各分門開度盡量均勻，保證加熱均勻減少管道振動，同時開出過熱器向空排汽門及過熱器系統(tǒng)各疏水門，保持系統(tǒng)暢通，并加強汽包壁溫差監(jiān)視，各點溫度應均勻上升。當汽包壁溫均升可至95℃左右發(fā)后，將加熱切換汽源為臨機再熱冷段加熱，同時將過熱器系統(tǒng)疏水除高過出口甲、乙側(cè)疏水門保持開啟外，其余全部關閉，關閉過熱器向空排汽門，隨著汽包壓力逐漸升高，汽包壁溫逐漸升高，當汽包壓力升0.55MPa左右時，汽包壁亦可達155℃左右，過熱器管道管壁度均超過100℃，這時整個過熱器系統(tǒng)已全部達到熱狀態(tài)，保持穩(wěn)定加熱，直到鍋爐點火前。爐底加熱的正常投入，大大縮短了鍋爐點火后升溫升壓時間，節(jié)約大量燃油，且可盡早建立良好水循環(huán)。

啟動引風機低風量運行對反應器進行預暖

在投入鍋爐爐底加熱，汽包壁溫達150℃以上，過熱器系統(tǒng)各管壁溫度均在120℃以上，爐膛出口煙溫達100℃以上時，開啟過再熱器煙氣檔板，啟動一臺引風機進行小風量通風，爐膛負壓維持-5～10Pa運行，利用汽水系統(tǒng)管壁散熱對脫硝反應器進行加熱預暖，將反應器溫度加熱提升至80℃左右，按照反應器正常溫升速率40℃/h計算，至少可減少1.5小時燃油時間，節(jié)省燃油且有利于機組快速啟動。

確保噴氨系統(tǒng)備用良好

由于習水電廠脫硝采用尿素水解制氨，氨蒸汽易結(jié)晶，噴氨管道經(jīng)常發(fā)生堵塞。機組啟動過程中，在鍋爐點火前至少提前6小時時間，全面對脫硝噴氨系統(tǒng)進行檢查、吹掃、排污，確保管道暢通，稀釋風機運行正常，在脫硝反應器煙溫達到條件時能及時投入噴氨運行。

取得的成效

采用提前加熱的方式，對機組熱力系統(tǒng)進行加熱，實現(xiàn)機組啟動方式的“冷態(tài)變熱啟”，大縮短啟動時間。自項目攻關成功并執(zhí)施以，習水電廠機組啟動全部實現(xiàn)“機組啟動全負荷脫硝達標排放”目標，在確保環(huán)保指標達標排放的同時，機組啟動每次節(jié)約燃油至少10噸以上，取得良好的經(jīng)濟效益、社會效益和環(huán)保排放。

參考文獻：

[1]《火電廠大氣污染物排放標準》（GB13223-2011）

[2]《電力安全工作規(guī)程》（熱力與機械部分）

[3]《習水電廠運行規(guī)程》

[4]《火電廠集控運行》

（作者單位：貴州西電電力股份有限公司習水發(fā)電廠）