習(xí)水電廠機(jī)組啟動(dòng)全負(fù)荷脫硝達(dá)標(biāo)排放

余富

【摘 ?要】在國(guó)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(shí)行總量控制的污染物。對(duì)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(jī)動(dòng)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(xué)反應(yīng)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(yīng)后生成氮?dú)馀c水，從而達(dá)到無污染排放。

【關(guān)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(huì)較易受二氧化氮影響。空氣中的NO和NO2通過光化學(xué)反應(yīng)，相互轉(zhuǎn)化而達(dá)到平衡。在溫度較大或有云霧存在時(shí)，NO2進(jìn)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(xí)水電廠4×135MW機(jī)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(jī)組原設(shè)計(jì)未考慮建設(shè)脫硝系統(tǒng)，鍋爐實(shí)際運(yùn)行時(shí)NOx排放濃度已不能滿足《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB13223-2011）的氮氧化物排放限值。為積極適應(yīng)最新頒布實(shí)施的《中華人民共和國(guó)環(huán)境保護(hù)法》，履行央企社會(huì)責(zé)任，延續(xù)習(xí)水電廠生存壽命，于2015年3月至11月進(jìn)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(dá)標(biāo)排放，系統(tǒng)設(shè)備在設(shè)計(jì)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(yùn)行（無備用層）脫硝效率按不小于71%設(shè)計(jì)，即SCR反應(yīng)器入口NOx濃度≤700mg/Nm3、SCR反應(yīng)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(yīng)，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(shí)，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(dāng)NO2與SO2同時(shí)存在時(shí)，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(jī)組相繼啟動(dòng)投運(yùn)，因?qū)π录友b脫硝設(shè)備無實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，多次機(jī)組啟動(dòng)過程均未能達(dá)到全負(fù)荷投脫硝要求。在國(guó)家對(duì)環(huán)保要求日趨嚴(yán)格的背景下，將“全負(fù)荷投入脫硝不可能”變?yōu)榭赡埽C合對(duì)機(jī)組啟動(dòng)參數(shù)、脫硝反應(yīng)器溫升率、反應(yīng)器吸熱能力、機(jī)組啟動(dòng)缸溫及脹差要求、反應(yīng)器要求最低投入溫度等分析，再對(duì)同類型火電廠進(jìn)行咨詢，全力攻關(guān)實(shí)現(xiàn)了“機(jī)組啟動(dòng)全負(fù)荷脫硝達(dá)標(biāo)排放”。

制定機(jī)組啟動(dòng)流程圖

制定機(jī)組啟動(dòng)流程圖――就是機(jī)組啟動(dòng)各環(huán)節(jié)的配合、順序圖。接到開機(jī)命令后，提前6小時(shí)投入爐底加熱及汽輪機(jī)加熱預(yù)暖。將汽包壁溫加熱至155℃左右，減少燒油時(shí)間，較短時(shí)間內(nèi)提高主汽參數(shù);汽輪機(jī)高壓內(nèi)缸上內(nèi)壁溫加熱至240℃減少暖機(jī)時(shí)間。按啟動(dòng)流程圖的節(jié)點(diǎn)工作倒排機(jī)組啟動(dòng)時(shí)間，只能推前。

脫硝改造后，進(jìn)行修編相應(yīng)的運(yùn)行規(guī)程及圖紙，加強(qiáng)對(duì)運(yùn)行值班員培訓(xùn)工作，充分對(duì)新設(shè)備、新工藝的了解、掌握，根據(jù)機(jī)組啟動(dòng)流程圖，安排機(jī)組的各節(jié)點(diǎn)環(huán)節(jié)，緊盯關(guān)鍵環(huán)節(jié)絕不能漏項(xiàng)。

作好粉倉(cāng)空倉(cāng)快速制粉、投粉機(jī)時(shí)機(jī)

習(xí)水電廠制粉系統(tǒng)是中儲(chǔ)式制粉系統(tǒng)，因粉倉(cāng)嚴(yán)密性差，機(jī)組停運(yùn)后煤粉粉易發(fā)生自燃或結(jié)塊，因此每次機(jī)組停運(yùn)時(shí)幾乎都要求燒空粉倉(cāng)。對(duì)于中間儲(chǔ)倉(cāng)式制粉系統(tǒng)來說，在粉倉(cāng)無粉情況下，啟動(dòng)投油，應(yīng)器熱容量大，溫升很慢，機(jī)組啟動(dòng)過程無法滿足要求快速投運(yùn)噴氨系統(tǒng)。因此在機(jī)組啟動(dòng)前，制粉系統(tǒng)必須確保可靠備用，制粉系統(tǒng)各輔機(jī)在機(jī)組啟動(dòng)前必須試運(yùn)正常，發(fā)現(xiàn)問題才有充分時(shí)間處理，輔助設(shè)備出問題會(huì)影響制粉系統(tǒng)啟動(dòng)及制粉系統(tǒng)出力;制定機(jī)組啟動(dòng)煤質(zhì)要求，包括發(fā)熱量、硫分、水分、揮發(fā)分等，啟動(dòng)前按照要求將原煤倉(cāng)按啟動(dòng)煤質(zhì)、煤位要求進(jìn)行上煤;鍋爐點(diǎn)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(fēng)溫度;當(dāng)煙溫、風(fēng)溫達(dá)到制粉系統(tǒng)啟動(dòng)條件時(shí)，及時(shí)啟動(dòng)排粉機(jī)，調(diào)整好暖磨風(fēng)量，當(dāng)球磨機(jī)出口溫度達(dá)125℃以上充分同時(shí)啟動(dòng)球磨機(jī)慢傳裝置進(jìn)行暖磨，暖磨正常后啟動(dòng)球磨機(jī)，以達(dá)到快速啟動(dòng)制粉系統(tǒng)條件，在機(jī)組啟動(dòng)并網(wǎng)前，粉倉(cāng)粉位能達(dá)2米以上，為及時(shí)投煤粉創(chuàng)造條件。

投汽缸加熱，讓機(jī)組“冷態(tài)變熱啟”

汽機(jī)缸溫在冷態(tài)下，采有投汽缸加熱以達(dá)暖機(jī)目的，實(shí)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(jī)快冷裝置管道倒灌進(jìn)入汽缸進(jìn)行加熱，可使汽輪機(jī)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(jī)再熱冷段至廠用汽母管，再至本機(jī)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(duì)穩(wěn)定。同時(shí)送上高、中壓缸軸封汽進(jìn)行抽真空，保證蒸汽不外泄，均勻進(jìn)入汽缸。整個(gè)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(dá)到240℃，汽缸總脹達(dá)到6mm。加熱過程中加強(qiáng)汽缸溫度、汽機(jī)轉(zhuǎn)速、盤車電流等監(jiān)視，防止溫差過大、盤車脫扣、汽機(jī)軸端冒汽等情況發(fā)生。機(jī)組并網(wǎng)加負(fù)荷后，大大減少暖機(jī)等待時(shí)間，鍋爐可快速投入粉機(jī)運(yùn)行提升鍋爐煙溫，提升脫硝反應(yīng)器溫度，實(shí)現(xiàn)機(jī)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(shí)關(guān)閉各煙風(fēng)道人孔門，將撈渣機(jī)復(fù)位至正常位置，并注水正常，減少爐膛漏風(fēng)。根據(jù)汽包壁溫，選擇上水溫度，進(jìn)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(jìn)水，用水冷壁下集箱定期排污放水門進(jìn)行換水，以達(dá)到對(duì)鍋爐汽包及水冷壁的加熱。確認(rèn)鍋爐側(cè)具備加熱條件時(shí)，及時(shí)投入爐底加熱，初期加熱時(shí)選用臨機(jī)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(dòng)，同時(shí)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(qiáng)汽包壁溫差監(jiān)視，各點(diǎn)溫度應(yīng)均勻上升。當(dāng)汽包壁溫均升可至95℃左右發(fā)后，將加熱切換汽源為臨機(jī)再熱冷段加熱，同時(shí)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(guān)閉，關(guān)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(dāng)汽包壓力升0.55MPa左右時(shí)，汽包壁亦可達(dá)155℃左右，過熱器管道管壁度均超過100℃，這時(shí)整個(gè)過熱器系統(tǒng)已全部達(dá)到熱狀態(tài)，保持穩(wěn)定加熱，直到鍋爐點(diǎn)火前。爐底加熱的正常投入，大大縮短了鍋爐點(diǎn)火后升溫升壓時(shí)間，節(jié)約大量燃油，且可盡早建立良好水循環(huán)。

啟動(dòng)引風(fēng)機(jī)低風(fēng)量運(yùn)行對(duì)反應(yīng)器進(jìn)行預(yù)暖

在投入鍋爐爐底加熱，汽包壁溫達(dá)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(dá)100℃以上時(shí)，開啟過再熱器煙氣檔板，啟動(dòng)一臺(tái)引風(fēng)機(jī)進(jìn)行小風(fēng)量通風(fēng)，爐膛負(fù)壓維持-5～10Pa運(yùn)行，利用汽水系統(tǒng)管壁散熱對(duì)脫硝反應(yīng)器進(jìn)行加熱預(yù)暖，將反應(yīng)器溫度加熱提升至80℃左右，按照反應(yīng)器正常溫升速率40℃/h計(jì)算，至少可減少1.5小時(shí)燃油時(shí)間，節(jié)省燃油且有利于機(jī)組快速啟動(dòng)。

確保噴氨系統(tǒng)備用良好

由于習(xí)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(jī)組啟動(dòng)過程中，在鍋爐點(diǎn)火前至少提前6小時(shí)時(shí)間，全面對(duì)脫硝噴氨系統(tǒng)進(jìn)行檢查、吹掃、排污，確保管道暢通，稀釋風(fēng)機(jī)運(yùn)行正常，在脫硝反應(yīng)器煙溫達(dá)到條件時(shí)能及時(shí)投入噴氨運(yùn)行。

取得的成效

采用提前加熱的方式，對(duì)機(jī)組熱力系統(tǒng)進(jìn)行加熱，實(shí)現(xiàn)機(jī)組啟動(dòng)方式的“冷態(tài)變熱啟”，大縮短啟動(dòng)時(shí)間。自項(xiàng)目攻關(guān)成功并執(zhí)施以，習(xí)水電廠機(jī)組啟動(dòng)全部實(shí)現(xiàn)“機(jī)組啟動(dòng)全負(fù)荷脫硝達(dá)標(biāo)排放”目標(biāo)，在確保環(huán)保指標(biāo)達(dá)標(biāo)排放的同時(shí)，機(jī)組啟動(dòng)每次節(jié)約燃油至少10噸以上，取得良好的經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和環(huán)保排放。

參考文獻(xiàn)：

[1]《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB13223-2011）

[2]《電力安全工作規(guī)程》（熱力與機(jī)械部分）

[3]《習(xí)水電廠運(yùn)行規(guī)程》

[4]《火電廠集控運(yùn)行》

（作者單位：貴州西電電力股份有限公司習(xí)水發(fā)電廠）