1 000 MW機組鍋爐啟動階段提高脫硝煙溫的方法

王如良，戴成峰，陳黎勇，林志峰，李 文

（國電浙江北侖第一發電有限公司，浙江 寧波 315800）

1 000 MW機組鍋爐啟動階段提高脫硝煙溫的方法

王如良，戴成峰，陳黎勇，林志峰，李 文

（國電浙江北侖第一發電有限公司，浙江 寧波 315800）

通過對影響脫硝煙溫各因素的分析和研究，結合機組實際運行情況，對機組啟動過程中的運行方式進行優化，提出了相應的提高煙溫的措施，提高了脫硝系統在機組低負荷及啟停階段的運行安全性和機組啟動階段脫硝系統的投運率，保證了鍋爐NOX排放的合格率。

鍋爐啟動；提高；脫硝；進口煙溫

目前國內應用最多的煙氣脫硝技術是SCR（選擇性催化還原）技術，在脫硝系統進口煙溫較低的情況下，催化劑活性降低，NH3逃逸率加大，生成NH4HSO4，導致空預器堵塞，甚至造成催化劑不可逆轉的失活。在燃煤機組低負荷運行和機組啟停過程中，如果脫硝入口煙氣溫度較低，SCR脫硝系統就有可能退出運行，難以滿足國家日益嚴格的環保要求。

1 提高脫硝進口煙溫方法的研究

某發電廠三期工程6號、7號機組為2×1 000 MW超超臨界機組，鍋爐本體是由東方鍋爐（集團）股份有限責任公司與日本巴布科克－日立公司及東方－日立鍋爐有限公司三方合作設計、聯合制造的超超臨界變壓運行直流鍋爐，為單爐膛、一次再熱、平衡通風、前后墻對沖燃燒方式、Π型燃煤鍋爐，SCR系統引進德國FBE技術，采用美國Cormetech公司蜂窩式催化劑，脫硝層數按2+1設置。2013年根據6號機組的催化劑取樣分析、現場實際脫硝效率及氨逃逸率的測量結果，增裝了第三層催化劑。2014年12月起實施超低排放改造，分別在2015年2月和6月完成對7號、6號機組SCR反應器的提效改造，其中7號爐在第三層增裝1層催化劑，6號爐更換第一層催化劑。改造后SCR設計效率為84%，SCR出口NOX濃度低于50 mg/m3。

要執行國家日益嚴格的環保標準，對脫硝的投運率和NOX排放的合格率提出了更高、更嚴的要求。但在鍋爐啟動和停運過程中，由于燃燒率較低、鍋爐汽溫水平較低等因素影響，脫硝系統進口煙溫往往會低于允許投運溫度，因此機組的啟、停成為影響脫硝系統投運率和NOX排放合格率的主要因素。尤其是機組啟動階段，有時甚至會在機組并網后10 h才能投運脫硝系統，導致啟動當天NOX排放日均值超標、排放合格率下降。為此需要根據機組啟動時的相關特點進行研究和試驗，通過運行方式優化，探索機組啟動階段提高脫硝投運率和NOX排放合格率的方法。

根據機組運行相關數據分析，運行中影響脫硝系統投運煙溫的主要因素為機組負荷、鍋爐總風量、低再進口汽溫、省煤器給水溫度、尾部煙道調溫擋板的開度、主/再熱汽溫等，由于在啟動過程中，鍋爐總風量、主/再熱汽溫等受鍋爐風量要求和主汽輪機溫度限制，調整的余量不大，因此，主要可以從機組負荷、給水溫度和低再進口汽溫等方面考慮進行優化。

2 加快機組升負荷速度

機組負荷的高低直接影響鍋爐的燃燒率，圖1為機組負荷變化時，脫硝進口煙溫的曲線。機組負荷越高，鍋爐燃燒率越高，相應的脫硝進口煙溫越高，但從圖1中可以看出，在冷態啟動機組并網后至負荷為30%時，脫硝進出口煙溫并未隨機組負荷的增加而增加，在30%負荷以上時，隨機組負荷的增加，脫硝進出口煙溫也有所增加，脫硝進出口煙溫的最低點為機組30%負荷時，其主要原因為：機組并網后，機組負荷在短時間內加到15%負荷，在負荷增加的同時，高、低壓旁路逐漸關小，低再進口汽溫逐漸下降，降低了尾部煙道再熱器出口的煙氣溫度，導致脫硝進出口煙溫下降。機組在20%負荷時，鍋爐開始由濕態運行轉至干態運行，經鍋爐啟動循環泵的高溫水的循環流量減少，相對溫度較低的給水流量增加，導致省煤器進口的給水溫度降低，從而降低了尾部煙道省煤器出口的煙氣溫度，使脫硝進出口煙溫降低。

圖1 機組負荷與脫硝進口煙溫的關系

因此，在鍋爐燃燒工況由濕態到干態轉換完成后，應盡快增加機組負荷或提高鍋爐的燃燒率，可以采取的措施有：

（1）開、停機時做好油槍的試點和消缺工作，保證磨煤機啟停時順利投運油槍，減少因油槍問題而導致的開/停機時間延長。

（2）在機組并網前，做好第3臺、第4臺磨煤機啟動的各項準備工作，當機組負荷達到30%后，立即啟動第3臺磨煤機，加負荷至40%及以上。

（3）延長主機暖機時間，以便機組并網后可盡快提高鍋爐的主/再熱汽溫。

3 提高低再進口汽溫和給水溫度

鍋爐的尾部煙道采用平行煙道，尾部煙道有前后2個通道，爐前部分布置了低溫再熱器，爐后部分布置有低溫過熱器和省煤器，高溫煙氣流經尾部煙道前后通道混合后進入脫硝系統，因此，提高低再進口汽溫和給水溫度有利于前通道和后通道煙氣出口溫度的提高，從而提高脫硝進口的煙溫。同時，低再進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較高的煙氣流量有利于脫硝進口煙溫的提高。

根據以上的分析，在機組啟動時可采取以下措施。

3.1 提高低再進口汽溫

由于汽機啟動方式的原因，在機組并網之前，爐側一般維持2臺磨煤機運行，鍋爐總煤量約在90 t/h，高旁開度為50%，機組并網后，機組自動加至15%額定負荷。在加負荷過程中，隨著機組負荷的增加，高旁逐漸關小。在此過程中，高旁閥后的溫度雖然保持在330℃左右，但隨著溫度相對較低的高壓缸排汽量的增加，冷再進口汽溫逐步下降，高旁全關后，冷再進口汽溫由330℃下降至230℃左右，下降了約100℃，如圖2所示。

圖2 高旁開度與冷再進口汽溫的關系曲線

冷再出口汽溫下降后，直接引起尾部煙道前通道（再熱器側）出口的煙氣溫度下降，由370℃下降至320℃左右，下降了約50℃，導致脫硝系統進口煙溫降低，如圖3所示。在機組啟動階段，低再進口汽溫主要由高壓

圖3 冷再進口汽溫與脫硝進口煙溫的關系曲線

旁路調節閥后的汽溫和高旁的蒸汽流量決定，因此，在高旁投運的情況下，提高高旁閥后溫度設定值，將高旁的閥后溫度控制在300℃以上。

3.2 增加前通道煙氣流量

在機組并網前，將尾部煙道再熱器側的調溫擋板開度由60%升至100%，尾部煙道再熱器出口煙溫開始上升，而過熱器（省煤器）側煙溫略有下降，但脫硝進口煙溫隨再熱器側出口煙溫的上升而上升，由260℃逐漸上升至并網前的300℃，如圖4所示。

圖4 尾部煙道擋板開度與煙溫的關系曲線

脫硝系統進口煙氣由鍋爐尾部煙道前部分的再熱器側出口煙氣和后部分的過熱器（省煤器）側出口煙氣混合而成，在主機未沖轉之前，再熱器進口的蒸汽溫度主要由高壓旁路調節閥后的蒸汽溫度決定，一般可控制在300℃以上，而此時省煤器進口的給水溫度約為224℃，再熱器出口的煙氣溫度（325℃）高于省煤器出口的煙氣溫度（255℃），因此可以在機組啟動階段，保持尾部煙道再熱器側調節擋板的開度，提高再熱器側（前通道）出口煙氣的流量，這有兩方面的作用：改變前后通道內的煙氣流量，使前通道內的煙氣流量增加，提高混合后的煙氣溫度；在再熱器流量不變的情況下，增加前通道內煙氣流量的同時，使前通道出口煙溫提高，進一步提高混合后的煙氣溫度。

因此，在機組啟動階段，為盡快投運脫硝系統，可以維持尾部煙道再熱器側的調溫擋板在100%的開度，再熱汽溫通過減溫水進行調節。

3.3 提高給水溫度

機組并網負荷至15%后，隨著鍋爐燃料量的增加，鍋爐蒸發量增加，鍋爐啟動分離器貯水箱的水位逐漸下降，鍋爐開始由濕態運行轉至干態運行。在濕態運行時，省煤器進口給水由溫度相對較高的啟動循環泵出口循環水和溫度相對較低的高加出口給水混合而成。在機組負荷增加的過程中，隨著貯水箱水位的下降，鍋爐啟動循環泵出口流量調節閥逐漸關小，啟動循環泵出口循環流量逐漸減小，導致省煤器進口的水溫逐漸降低，省煤器進口給水溫度由轉態前的230℃下降至185℃，如圖5所示。

圖5 轉態過程省煤器進口水溫變化曲線

省煤器進口水溫下降后，省煤器的吸熱量增加，導致尾部煙道后通道（省煤器/過熱器）側的出口煙溫下降，由245℃下降至223℃，導致脫硝系統進口煙溫降低，如圖6所示。

圖6 給水溫度與煙溫的關系曲線

在機組啟動階段，省煤器進口的給水主要由高加出口的給水和啟動循環泵出口的循環流量兩部分組成。啟動循環泵出口的循環流量的水溫主要由分離器的壓力決定，由于過冷水的作用，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組給水系統決定，為提高啟動階段省煤器進口的給水溫度，可以采取的措施有：

（1）提高高加出口的給水溫度。在鍋爐啟動過程中，在高、低壓旁路流量建立后，盡早投運2號高加；汽機沖轉后，盡早投運其他高加。

（2）增加啟動循環泵出口的循環流量。

（3）在機組濕態運行時，盡量提高啟動循環泵出口調節閥的開度，增加循環流量。

4 結論和建議

經過運行方式的優化后，在機組啟動階段脫硝系統因煙溫低無法投運的時間大大縮短，在2016年2月26日7號機的冷態啟動過程中，達到了脫硝系統全負荷段投運，機組的NOX排放合格率達到了100%。

在相應的設備未作改造的情況下，提高機組啟動階段脫硝投運率的運行優化措施主要有：

（1）通過投運高加、增大鍋爐啟動循環流量等方法，提高省煤器進口給水溫度，提高尾部煙道省煤器側出口煙溫。

（2）通過提高高壓旁路調節閥閥后汽溫，提高尾部煙道再熱器側出口煙溫，從而提高脫硝進口煙溫。

（3）增加尾部煙道溫度相對較高的再熱器側煙氣流量，提高脫硝進口煙溫。

（4）加快機組加負荷速率，可提高啟動階段脫硝投運率。

為進一步實現脫硝系統在機組啟動階段的全程投運，還需對相應的設備進行改造，如省煤器分級等。

[1]王潔，滕農，張文杰，等.機組負荷對SCR系統運行影響研究[J].電力科技與環保，2011，27（3）∶16-18.

[2]王海剛.SCR脫硝機組空氣預熱器堵塞原因分析和建議[J].電站系統工程，2015，31（4）∶19-22.

[3]郭永華.煙氣溫度對SCR脫硝催化劑的影響[J].能源研究與利用，2013（4）∶38-40.

[4]王永泉，苗長江，仇云霞.火電機組SCR脫硝響應時間滯后原因分析[J].中國環保產業，2015（5）∶57-59.

[5]靖長財.機組低負荷SCR脫硝效率影響分析及對策[J].神華科技，2015，13（3）∶44-47.

（本文編輯：徐 晗）

Method for Improving Gas Temperature of SCR Inlet During Startup of 1 000 MW Units Boiler

WANG Ruliang，DAI Chengfeng，CHEN Liyong，LIN Zhifeng，LI Wen
（Guodian Zhejiang Beilun No.1 Power Generation Co.，Ltd.，Ningbo Zhejiang 315800，China）

Through analysis and research on influencing factors of gas temperature of SCR inlet and in combination with practical situation of the units，the operating mode during unit startup is optimized.The paper presents measures for improving gas temperature，by which the safety of denitration system in low-load operation，startup，shutdown and availability of the system during startup are improved to ensure the qualification rate of NOXemission of boilers.

boiler startup；improvement；denitration；inlet gas temperature

TK227

B

1007-1881（2016）08-0046-04

2016-05-16

王如良（1970），男，高級工程師，長期從事鍋爐運行技術管理工作。