600MW超超臨界鍋爐全負荷脫硝運行技術措施及危險點分析

吳波　張維初

摘 要：本文主要針對某600MW超超臨界鍋爐SCR系統在啟停機及低負荷階段無法投入問題進行研究探討，致在尋求一種不改變系統即可實現鍋爐全負荷脫硝的運行控制技術措施，并且結合三次全負荷脫硝試驗對措施危險點進行分析總結，在保證鍋爐實現全負荷脫硝的同時保證設備安全。

關鍵詞：鍋爐；全負荷；脫硝；措施；危險點

中圖分類號：TM73 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）08-0160-02

1 概述

某電廠鍋爐是哈鍋廠設計、制造的超超臨界600MW 直流鍋爐，額定蒸發量1795t/h，額定主汽壓26.15MPa，鍋爐為單爐膛、Π型布置、固態排渣、設置SCR系統。SCR自投運以來運行情況良好，高負荷情況在系統投運率和控制NOX排放方面均取得不錯效果，但由于催化劑本身特性決定在機組低負荷、啟動階段時無法滿足催化劑溫度要求，導致機組啟動和低負荷階段脫硝系統無法投運，NOX排放超標現象。

2 可行性分析

如前所述要在現有SCR基礎上實現全負荷脫硝的關鍵就是提高SCR入口煙氣溫度，實現SCR系統在機組啟動及低負荷運行時的投入。通過運行方式優化調整是可以在一定程度上提高SCR入口煙氣溫度的，主要調整方向如下：首先，通過燃燒調整、減少鍋爐漏風、減小鍋爐排放量、尾部煙氣擋板調整、選擇適當煤種等方式提高爐膛出口煙氣溫度；其次，通過啟動階段合理投運除氧器加熱、投運高低壓加熱器、增加爐水再循環量等方式提高鍋爐給水溫度。理論上通過運行方式優化調整是可以提高SCR入口煙氣溫度，但能不能達到SCR運行需求溫度還需在試驗中進行進一步驗證。

3 運行控制技術措施

3.1 提高爐膛出口煙溫措施

3.1.1 燃燒調整

鍋爐點火初期及低負荷運行期間，首先，適當的將燃燒器擺角上揚，提高火焰中心；其次，適當提高一次風壓，提高火焰剛性，推遲燃燒；再次，關小過燃風和AA風開度，減少燃燒后期送入冷風量；最后，合理分配煤層負荷，盡量將煤量向上轉移，提高火焰中心。

3.1.2 減少鍋爐漏風量

首先，在允許范圍內降低爐膛負壓，可在一定程度上減小鍋爐冷風漏入量；其次，全關鍋爐干渣機底部冷卻小風門及干渣機頂部大風門，減少由排渣系統漏入爐膛冷風量；最后，在鍋爐點火前全面檢查鍋爐本體所有人孔門、觀火孔關閉嚴密，防止冷風從此漏入爐膛。

3.1.3 減少啟動階段鍋爐排放量

如鍋爐熱態沖洗采用鄰爐加熱給水方式完成，則在鍋爐點火升溫升壓階段在操作中控制鍋爐上水量，保證水循環安全性前提下減少熱水排放量。如鍋爐熱態沖洗采用點火沖洗方式，則在沖洗過程中應加大鍋爐沖洗流量并且增大流量擾動量及頻率，這樣就可在一定程度減少鍋爐熱態沖洗時間及沖洗排放量。

3.1.4 尾部煙氣擋板調整

在鍋爐啟動初期我們將尾部煙氣擋板全部調節至再熱器側，這樣就可有效減少主汽尾部吸熱量，從而有效提高尾部煙氣溫度。

3.1.5 選擇合適煤種

選擇燃用品質較好煤種對于燃燒穩定性及調節靈活性都起著相當重要的作用。在條件允許情況下應盡量選擇發熱量高、內水含量少、揮發分適中、灰熔點高、灰分低、低N/S煤種。

3.2 提高鍋爐給水溫度措施

3.2.1 合理投運除氧器加熱

操作中就需要充分利用除氧器正常加熱管路和再沸騰加熱管路，在操作中我們應根據需要盡早投運除氧器加熱，且再沸騰加熱管路調閥保持大開度以獲得較好加熱效果。

3.2.2 盡早投運高、低壓加熱器

經過摸索推薦選擇在2000r/min中速暖機時投運低加系統，并網帶初始負荷時投運高加系統對于提高給水溫度、保證大機暖機效果、加熱器應力控制及簡化投運操作來說都是比較合理的。

3.2.3 增加爐水再循環量

增大再循環流量可有效提高省煤器入口給水溫度。為了實現全負荷脫硝在操作上推薦鍋爐點火后BR閥開度保持大于70%，可有效保證省煤器入口給水溫度。

4 危險點分析及控制

4.1 鍋爐水循環安全性

4.1.1 給水流量低低MFT

全負荷脫硝控制時，為提高省煤器入口給水溫度，再循環流量控制會增至總給水流量的2/3左右。鍋爐濕態運行階段無論從設備本身還是控制方面給水泵可靠性一般會高于爐循泵，給水控制時總給水流量中再循環流量占比過大，導致給水站流量過低，出現爐循泵跳閘，則總給水流量會快速減少至鍋爐給水流量低低MFT流量下，如此時調整不及時則會導致鍋爐MFT。

4.1.2 水冷壁超溫、爆管

通過提高省煤器入口給水溫度鍋爐水冷壁內工質處于高溫低壓狀態，水冷壁內工質會不會過早汽化、蒸發段提前、強制循環動力不足導致水冷壁超溫、爆管等一系列問題迎面而來。需要在操作中時刻關注給水壓力和溫度匹配，避免溫度、壓力匹配大幅偏離，出現工質過飽和汽化現象。

4.2 受熱面熱沖擊

給水控制采取了大再循環量加小上水量模式，考慮到爐循泵運行穩定性較給水泵差，爐循泵跳閘后對給水沖擊大，直接會導致省煤器入口水溫的大幅波動。

4.3 省煤器安全性

省煤器亞臨界壓力運行時出口水溫應低于飽和溫度10℃以防止省煤器汽化。在某些工況時此裕度偏低，如若控制不好則極易發生省煤器汽化現象，嚴重影響省煤器及水冷壁運行安全。

4.4 給水站調閥沖損及切換風險

首先，在鍋爐濕態運行期間給水調節需要給水站上水調閥保持較小開度，此時上水調閥前后壓差較大，這必然對上水調閥產生較為嚴重的沖刷，長此則上水調閥的嚴密性必然下降，增加給水控制難度；其次，采用汽泵啟動，因汽泵最低轉速限制，并且在轉態中我們需要保持BR閥固定大開度（約80%），采取提高上水站壓頭的方法來減小再循環流量，從而穩定啟動流量，那么在整個轉態過程中上水調閥前后壓差會較大，對轉干態后切換給水主旁路增加了一定風險。

4.5 再熱器安全性

汽機沖轉前再熱器處于干燒狀態，上述運行技術措施目的都在于提高SCR入口煙氣溫度，即爐膛出口煙氣溫度也相應提升了。在實現全負荷脫硝的同時再熱器運行安全性也是需要注意的，要避免爐膛出口煙氣溫度過度提升而造成再熱器燒損或鍋爐MFT發生的情況，另再熱器在干燒狀態時如溫度過高汽機沖轉時冷再熱蒸汽進入會產生較大熱應力或振動，影響再熱器安全。

5 試驗數據總結

根據上述鍋爐全負荷脫硝運行控制技術措施，某廠在機組三次啟動過程中實施了鍋爐全負荷脫硝試驗。隨著試驗的推進，控制措施的逐步優化，危險點的全面把控，三次試驗逐漸趨好，基本可以實現全負荷脫硝，實驗情況如表1。

6 結語

通過查閱有關資料、分析對比運行數據、進行初步可行性分析并制定鍋爐全負荷脫硝運行技術措施及危險點控制措施，在機組啟動過程中通過運行方式優化調整，提高SCR入口煙氣溫度，某電廠600MW超超臨界鍋爐初步實現了全負荷脫硝，另因試驗次數、邊界條件限制，上述運行技術措施及危險點分析是否完備、正確還需做進一步的深入探討及研究。

參考文獻

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[2]王俊，馬杰.超臨界600MW機組汽輪機汽封改造及通流調整[J].中國高新技術企業，2015（36）.