淺談利用鄰機加熱和煙氣旁路優化機組啟動

梁宏印，孟江華，魏志新

（內蒙古京能康巴什熱電有限公司，內蒙古 鄂爾多斯 017010）

1 現場情況簡介

內蒙古京能康巴什熱電有限公司安裝2 臺350MW 超臨界機組，汽輪機主要技術參數為：上海汽輪機廠制造，型號為CJK350-24.2/0.42/566/566，型式為超臨界、一次中間再熱、單軸、抽汽凝汽式間接空冷汽輪機，鄰機加熱系統是通過將鄰機的冷再蒸汽引入本機的2#高加來加熱給水，使給水可以滿足熱態沖洗的要求，以達到加快啟動速度、改善啟動條件和減少氮氧化物和燃料消耗的目的。

2 前期可研

超臨界機組對水質要求較為嚴格，為了保證鍋爐受熱面內表面清潔，對停運時間150h 以上的機組應進行鍋爐清洗。鍋爐清洗先進行冷態清洗再進行熱態清洗。在常規設計里，熱態清洗前先啟動燃油系統，鍋爐點火后，工質溫度逐漸升高，當分離器蒸汽溫度達190℃進行熱態清洗，水質合格后便可進行汽機沖轉。而鍋爐在點火后，燃燒不穩，容易使鍋爐汽溫及壁溫的溫度變化率較大，進而造成氧化皮的脫落，且由于煙氣溫度達不到投脫硝要求，使得氮氧化物環保參數長時間超標，給當地生態環境造成巨大壓力。

鄰機蒸汽加熱系統就是利用其他正常運行機組的蒸汽，加熱待啟動機組的給水，由加熱過的給水加熱鍋爐受熱面，達到鍋爐熱態清洗的溫度要求，由于鄰機加熱提前將鍋爐預熱，提高了鍋爐點火燃燒效率，增強鍋爐啟動安全性，在用主再熱蒸汽旁路吹掃氧化皮過程中，鍋爐煙氣溫度大幅提高，配合改造后的脫硝旁路煙道，從而實現零負荷脫硝。

3 鄰機加熱和煙氣旁路投運前數據分析

康巴什熱電1#、2#機組脫硝均采用現階段較為常見的SCR 法煙氣脫硝工藝，即選擇性催化還原技術，SCR是最成熟的煙氣脫硝技術。康巴什熱電采用的還原劑即NH3，通過SCR 反應器的噴氨格柵作為催化劑，與NOx 反應生成N2和H2O 降低污染物的排放，該法脫硝效率高，價格相對低廉，是電站煙氣脫硝的主流技術。

但SCR 法脫硝對催化劑的反應溫度有一定要求，SCR 反應器布置于鍋爐省煤器與空氣預熱器之間，催化劑合適的反應溫度在300 ～420℃，在機組負荷較高時，脫硝裝置進口煙溫正好在催化劑正常運行范圍，而在機組負荷較低（低于50% 額定負荷）時，脫硝裝置進口煙溫較低，低于催化劑的正常使用溫度。因此在機組啟動過程中及機組在低負荷期間，煙氣溫度都無法滿足脫硝催化劑溫度要求，經數據試驗表明，康巴什熱電開始投產時機組鍋爐省煤器出口煙溫實際運行數據及設計數據如表1、2 所示。

表1 省煤器出口實際運行煙溫

表2 省煤器出口設計運行煙溫

從表1、2 數據可以看出，現場運行數據和設計計算數據表明50%THA 負荷以下，SCR 脫硝裝置入口處煙氣溫度達不到催化劑反應溫度要求，無法投運SCR 脫硝裝置，因此在機組啟動過程及深度調峰的過程中，脫硝系統無法正常投入運行。

為適應電力市場深度調峰情況，同時滿足機組在啟、停過程，低負荷運行時脫硝系統的正常投運，康巴什熱電對1#、2#機組進行了全負荷SCR 脫硝改造，增加了省煤器煙氣旁路系統。

具體改造情況如下：

在鍋爐省煤器入口左、右側加裝旁路煙道，旁路煙道的出口連接至SCR 入口煙道（即省煤器出口水平原煙道），旁路煙道上加裝關斷擋板、調節擋板、補償器及支吊裝置等，省煤器出口左、右側原煙道加裝電動調節擋板門。機組啟停機、低負荷運行（SCR 入口煙溫低于300℃）時，將旁路煙道擋板門打開，按照設計部分煙氣從該旁路煙道流通，實現SCR 入口煙氣溫度可調。實施該改造，機組啟停機、低負荷運行，深度調峰時可較大程度提高SCR入口煙氣溫度。

當出現SCR 反應器入口煙氣溫度小于300℃時，首先打開省煤器煙氣旁路調門前插板門，然后緩慢開啟省煤器煙氣旁路調門，調整過程中注意觀察爐膛負壓不要有大幅波動，且SCR 反應器入口煙氣溫度緩慢上升。待調門全開后仍不能滿足煙溫條件，可通過關小煙氣主路調門來提升脫硝入口煙氣溫度，關閉過程中注意負壓變化及SCR 反應器入口煙氣溫度情況，直至調整至煙溫滿足條件。

煙氣旁路改造后1#機組參與了多次深度調峰，跟蹤數據均能夠滿足脫硝系統的正常投運，具體數據如表3。

表3 1#機組2019 年度深度調峰數據

通過數據可以看出在電網要求的深度調峰范圍內，全負荷脫硝旁路改造增加省煤器煙氣旁路后完全能夠滿足SCR 反應器投入條件，并且有較大的余度，為更好地檢驗其極限值，我們通過跟蹤自2020 年啟機數據得到了以下的相關數據結果（表4）。

表4 1#、2#機組啟動過程中脫硝系統投入時數據

由上述數據可以看出，在機組冷態啟動過程中，基本維持在機組啟動時28%額定負荷投運脫硝系統，此時煙氣旁路系統全開，主路關至最小10%開度。雖然較旁路煙道改造前脫硝投入時間大幅度增加，但是距離零負荷脫硝還有較大差距。

4 鄰機加熱和煙氣旁路投運的過程及參數

鄰機加熱系統是利用單元制機組系統互相連接的方式，在兩臺機組二段抽汽至2#高加管路抽汽逆止門前增設一條支路與相鄰機組連接，接入2#高加抽汽電動門后的管路當中，抽汽支路增設電動門、手動門進行隔離，增設調門進行抽汽量調整，接入管路設置電動門進行隔離。這樣可以有效的通過調門控制抽汽量，同時，配合機組的二段抽汽逆止門、電動門有效的進行隔離。臨機加熱系統投運時，考慮到運行機組和即將啟動的特性，合理的控制運行機組抽汽，保證給水溫度及汽輪機本體參數變化在合理范圍內，保證即將投運機組的溫升率及臨機抽汽不進入汽輪機是控制的關鍵和難點。

4.1 根據系統投運特性，確定臨機加熱系統投運時注意事項

（1）兩臺機組臨機加熱系統長期未投運，本次投運期間供汽管道應充分疏水。

（2）臨機加熱系統投運期間應密切注意運行機組的真空，防止機組掉真空。

（3）臨機加熱系統投運前應確保投運機組高加保護傳動正常、三臺高加事故疏水手動門、調門開啟，防止汽輪機進水。

（4）臨機加熱系統投運前應確保高加水側已投入運行。

（5）在機組真空建立后方可投入臨機加熱系統。

（6）臨機加熱系統投運期間應密切關注汽輪機上下缸溫差的變化，遇有缸溫異常時及時退出臨機加熱系統。

（7）臨機加熱投運時控制2#高加出口給水溫升率小于2℃/min。

（8）臨機加熱系統投運期間按照鍋爐升溫、升壓速率控制進汽量。

（9）臨機加熱系統投運前檢查關閉1#、2#、3#高加抽汽電動門、逆止門關閉。

（10）臨機加熱系統投運前檢查關閉1#、2#、3#高加正常疏水調門、調門前后手動門。

4.2 機組啟動過程中鄰機加熱系統及煙氣旁路投入

在2021 年機組啟動過程中，康巴什熱電優化了機組啟動方式，在運用原有的調整方法之外，利用鄰機加熱技術，利用運行機組的2 段抽汽加熱啟動機組的2#高加，引入鄰機加熱技術后，同比給水溫度提高了60 ～80℃，爐膛溫度較正常冷態啟機提高40 ～60℃，同時為防止啟機過程中氧化皮脫落及殘留在受熱面當中，機組在汽輪機定速3000r/min 后全開旁路系統進行氧化皮吹掃3h，吹掃過程中亦增加了暖爐時間，進一步使煙溫上漲，配合煙氣旁路系統脫硝溫度達到了投運條件，因此，在上述綜合因素的作用下，機組實現零負荷脫硝。具體數據如下。

5 鄰機加熱及煙氣旁路投運后總結

（1）未投入鄰機加熱前機組啟動給水溫度主要靠投油來提升，使得爐膛壁溫及給水溫度變化率較大。鄰機加熱系統投入后，在不投油的情況下，給水溫度的提升使得水冷壁溫度全面提升且受熱均勻，爐膛內溫度也隨之上升，較高的爐膛溫度也使得鍋爐點火更加順利，蒸汽參數提升更加平穩迅速，減少了過熱器管道氧化皮的脫落，提高了啟動階段的排煙溫度，防止了油煙粘結在空預器等尾部受熱面而危及鍋爐安全，降低了空預器結露和堵灰的概率，使得機組啟動時對鍋爐更加安全。

（2）鄰機加熱系統的投入后將2#高加處溫度提升80 ～130℃，按照投入4 支大油槍烘爐1h 計算，能節約燃油2.7t/h，同時縮短了機組啟動時間約2h。

（3）鄰機加熱系統配合旁路煙道投入，使得機組首次實現零負荷脫硝，爭取了環保電價補貼收入，同時為機組深度調峰奠定堅實的基礎，為公司環保稅減免申報工作創造了必要條件。