習水電廠機組啟動全負荷脫硝達標排放

余富

【摘 ?要】在國家"十二五環保規劃"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。工業中主要使用還原劑（氨氣、尿素、烷烴等）與氮氧化物發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疾病，呼吸系統有問題的人士如哮喘病患者，會較易受二氧化氮影響。空氣中的NO和NO2通過光化學反應，相互轉化而達到平衡。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。由于機組原設計未考慮建設脫硝系統，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《中華人民共和國環境保護法》，履行央企社會責任，延續習水電廠生存壽命，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，因對新加裝脫硝設備無實際運行經驗，多次機組啟動過程均未能達到全負荷投脫硝要求。在國家對環保要求日趨嚴格的背景下，將“全負荷投入脫硝不可能”變為可能，綜合對機組啟動參數、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――就是機組啟動各環節的配合、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，較短時間內提高主汽參數;汽輪機高壓內缸上內壁溫加熱至240℃減少暖機時間。按啟動流程圖的節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，根據機組啟動流程圖，安排機組的各節點環節，緊盯關鍵環節絕不能漏項。

作好粉倉空倉快速制粉、投粉機時機

習水電廠制粉系統是中儲式制粉系統，因粉倉嚴密性差，機組停運后煤粉粉易發生自燃或結塊，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。因此在機組啟動前，制粉系統必須確保可靠備用，制粉系統各輔機在機組啟動前必須試運正常，發現問題才有充分時間處理，輔助設備出問題會影響制粉系統啟動及制粉系統出力;制定機組啟動煤質要求，包括發熱量、硫分、水分、揮發分等，啟動前按照要求將原煤倉按啟動煤質、煤位要求進行上煤;鍋爐點火后，調整好各油槍出力，保證油槍燃燒良好，爐膛出口煙溫盡量調平，提升爐膛出口煙溫以快速提升鍋爐熱風溫度;當煙溫、風溫達到制粉系統啟動條件時，及時啟動排粉機，調整好暖磨風量，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條件，在機組啟動并網前，粉倉粉位能達2米以上，為及時投煤粉創造條件。

投汽缸加熱，讓機組“冷態變熱啟”

汽機缸溫在冷態下，采有投汽缸加熱以達暖機目的，實現“冷態變熱啟”。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，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，將再熱器系統封閉，利用再熱器的大容量滿足流量壓力穩定加熱要求，保證加熱汽源相對穩定。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，凝結器真空維持在-0.025MPa左右，高壓內缸上內壁溫最高可達到240℃，汽缸總脹達到6mm。加熱過程中加強汽缸溫度、汽機轉速、盤車電流等監視，防止溫差過大、盤車脫扣、汽機軸端冒汽等情況發生。機組并網加負荷后，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，實現機組“冷啟變熱啟”。

穩定投入爐底加熱

在鍋爐本體系統檢修工作完畢后，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各疏水門，保持系統暢通，并加強汽包壁溫差監視，各點溫度應均勻上升。當汽包壁溫均升可至95℃左右發后，將加熱切換汽源為臨機再熱冷段加熱，同時將過熱器系統疏水除高過出口甲、乙側疏水門保持開啟外，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已全部達到熱狀態，保持穩定加熱，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，節約大量燃油，且可盡早建立良好水循環。

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，節省燃油且有利于機組快速啟動。

確保噴氨系統備用良好

由于習水電廠脫硝采用尿素水解制氨，氨蒸汽易結晶，噴氨管道經常發生堵塞。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，對機組熱力系統進行加熱，實現機組啟動方式的“冷態變熱啟”，大縮短啟動時間。自項目攻關成功并執施以，習水電廠機組啟動全部實現“機組啟動全負荷脫硝達標排放”目標，在確保環保指標達標排放的同時，機組啟動每次節約燃油至少10噸以上，取得良好的經濟效益、社會效益和環保排放。

參考文獻：

[1]《火電廠大氣污染物排放標準》（GB13223-2011）

[2]《電力安全工作規程》（熱力與機械部分）

[3]《習水電廠運行規程》

[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電廠）