高效爐溫提升技術在機組啟動過程中的應用

孟凡亮 王元雷 劉明

摘 要：隨著環保形勢的日益嚴峻，中國提出了“綠水青山就是金山銀山”的2017環境日主題。華電章丘發電有限公司在開機過程中積極探索新技術，研究新方法，探索出了以輔汽為熱源、除氧器作為加熱器的高效爐溫提升技術，將傳統爐底加熱理念轉移到汽機側進行，解決了亞臨界控制循環鍋爐爐底加熱的諸多弊端，而且實現了開機全程NOx不超標的環保要求，在節能降耗、能源梯級利用和延長設備壽命方面，取得了良好效果。

關鍵詞：爐溫提升;控制循環;除氧器;節能降耗

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.05.189

0 引言

鍋爐燃燒時，燃煤所生成的NOx約占排氣中NOx的80%以上[1]。在鍋爐啟動階段，爐膛出口溫度達不到脫硝系統投入噴氨溫度，噴氨無法投運，投粉燃燒易造成NOx排放超標現象。為避免這種情況，鍋爐點火采用油槍暖爐，在爐溫達到要求后再啟動制粉系統。長時間投油暖爐，用油多經濟性差，環保設備中的電除塵、脫硫設施無法投入，煙氣中的粘性成分附著在催化劑表面，影響設備壽命。

為確保開機過程中NOx不超標，兼顧經濟性和設備安全性，對#4爐啟動過程進行優化，創造性的提出了高效爐溫提升技術。傳統的爐底加熱技術，是在水冷壁下聯箱上布置加熱管道的方法，該種方法存在加熱不均勻、鍋爐振動大、尾部受熱面無法加熱等弊端。部分控制循環鍋爐在爐水循環泵的出口安裝一個小阻力的蒸汽加熱器來實現爐底加熱的，由于采用集中式加熱器，管徑較大，加之爐水泵及水冷系統管道熱膨脹量大，投入加熱器運行時會造成應力集中、管道振動等，影響爐水泵運行，且加熱區域僅限于水冷壁，無法全爐膛加熱。

高效爐溫提升技術，以除氧器作為加熱器，在除氧器—省煤器—水冷壁間建立閉式循環持續加熱，將鍋爐金屬和爐內工質溫度水平提升至150℃，實現全爐膛加熱，降低啟動用油，縮短啟動時間，取得良好經濟、安全、環保效益。相比于其他爐底加熱技術來說，具有技術優勢。

1 系統介紹

（1）鍋爐系統。華電章丘發電有限公司二期工程#3、#4機組配套鍋爐為亞臨界一次再熱控制循環汽包爐，單爐膛∏型露天布置，3臺爐水循環泵。

（2） 燃料及油槍布置。設計燃用高揮發分煙煤，點火助燃為0號輕柴油。

燃燒器風箱中設3層共12只油槍。

（3）NOx脫除系統。鍋爐省煤器出口布置2臺SCR反應器。采用液氨做還原劑。每臺反應器催化劑按3層模式布置。經處理后排放煙氣中NOx含量降低至50mg/Nm?，達到超低排放要求。

2 高效爐溫提升系統

（1）實施方案。從鍋爐檢修放水母管引出爐水，用升壓泵打回#5低加入口，爐水進入除氧器利用輔汽加熱后通過給水系統進入省煤器、水冷壁，形成閉式循環提高爐水溫度，啟動初期不合格的爐水排至深度降煙溫低溫段利用爐水余熱來加熱一、二次風。具體爐水循環流程為：鍋爐下水包檢修放水→新增加管道→深度降煙溫高溫供水管道→高溫段升壓泵→改造增加管道→高溫段再循環管道→#5低加入口→除氧器加熱→省煤器→水冷壁→下水包。

（2）實施過程。將檢修放水管與原疏水至定排管道連接斷開，在#4爐冷渣斗后分兩路：一路通過手動門與深度降煙溫高溫供水管道連接，另一路通過手動門接入疏水母管至定排管路。

將升壓泵出口管道通過手動門與高溫換熱器再循環管道連接。

不合格的水質通過汽機房六米高溫段放水與低溫段放水的聯絡管道排至低溫段進行系統沖洗和提升一二次風溫，最后在升壓泵房通過低溫段管道放水將水排出。

鍋爐上水完畢，閉式循環建立后，逐步提升除氧器水溫，控制循環水量。經過7h熱力循環，汽包壓力0.47MPa，爐水溫度148.95℃，過熱器溫度142℃，尾部煙道150℃。點火到脫硝系統投入3h。

3 取得的效益計算

（1）經濟效益。之前開機，鍋爐點火至汽包壁溫到達148.95℃，耗時2.47h，耗油量15.587噸。節省燃油費10.91萬元;由于爐溫提升系統的投入，鍋爐點火的時間縮短2.47h，半側風煙運行達1.4h，輔機設備節省運行時間4h，節電13600千瓦時。合計單次開機節約費用11.01萬元。

（2）環保效益。在采用爐溫提升技術后，3h即達到噴氨條件，提前3.2h環保達標，大大減輕環保壓力，同時減少了對催化劑、除塵設備和漿液的污染。

（3）安全效益。燃油的減少使用減輕了對電除塵和脫硫漿液的污染，提高了環保設備運行的安全性，降低環保風險。

鍋爐點火前，汽包壓力0.47MPa，溫度148.95℃，整個鍋爐由常溫提升到148.95℃，爐水系統充滿加熱均勻的爐水。

系統投入前的點火初期，鍋爐汽水循環未完全建立，受熱面處于干燒狀態。在投入爐溫提升系統以后，可以大大減少過熱器、再熱器的干燒程度，延長設備壽命，減少爆管幾率[3]。

4 結論

#4機組高效爐溫提升技術，充分利用了除氧器等設備，在除氧器—省煤器—水冷壁間建立閉式循環，使得點火前鍋爐已經由冷態加熱為溫態，具有投資少、系統簡單、不改變鍋爐原有結構等優點，實現了加熱由爐側到汽機側的轉移，減少了傳統爐底加熱鍋爐振動對爐水泵的危害，實現了開機全過程NOx均值不超標，點火時間減少3h，單次開機節油16噸，具有顯著的節能、環保和安全效益，取得巨大的經濟效益。

同時較低品質的輔助蒸汽和管路沖洗水的合理使用，符合了“溫度對口、梯級利用”原則[4]。在節能降耗、實現能源梯級利用、延長設備壽命方面，取得了良好效果，對同類型機組的技術改造具有借鑒意義。

參考文獻：

[1]山東省固定污染源廢氣 氮氧化物的測定 紫外吸收法[S].

[2]段君寨，任尚坤，李忠江等.鍋爐深度降煙溫及煙氣余熱利用系統，CN204301104U[P].2015.

[3]孟建國.亞臨界控制循環鍋爐鄰爐底部蒸汽加熱改造方案的研究與實施[J.華北電力技術，2012（12）.

[4]戈志華，胡學偉，楊志平.能量梯級利用在熱電聯產中的應用[J].華北電力大學學報，2010（01）.

作者簡介：孟凡亮（1987-），男，山東濰坊人，本科，主要從事火電廠節能管理工作。