1 000 MW机组锅炉启动阶段提高脱硝烟温的方法

王如良，戴成峰，陈黎勇，林志峰，李 文

（国电浙江北仑第一发电有限公司，浙江 宁波 315800）

1 000 MW机组锅炉启动阶段提高脱硝烟温的方法

王如良，戴成峰，陈黎勇，林志峰，李 文

（国电浙江北仑第一发电有限公司，浙江 宁波 315800）

通过对影响脱硝烟温各因素的分析和研究，结合机组实际运行情况，对机组启动过程中的运行方式进行优化，提出了相应的提高烟温的措施，提高了脱硝系统在机组低负荷及启停阶段的运行安全性和机组启动阶段脱硝系统的投运率，保证了锅炉NOX排放的合格率。

锅炉启动；提高；脱硝；进口烟温

目前国内应用最多的烟气脱硝技术是SCR（选择性催化还原）技术，在脱硝系统进口烟温较低的情况下，催化剂活性降低，NH3逃逸率加大，生成NH4HSO4，导致空预器堵塞，甚至造成催化剂不可逆转的失活。在燃煤机组低负荷运行和机组启停过程中，如果脱硝入口烟气温度较低，SCR脱硝系统就有可能退出运行，难以满足国家日益严格的环保要求。

1 提高脱硝进口烟温方法的研究

某发电厂三期工程6号、7号机组为2×1 000 MW超超临界机组，锅炉本体是由东方锅炉（集团）股份有限责任公司与日本巴布科克－日立公司及东方－日立锅炉有限公司三方合作设计、联合制造的超超临界变压运行直流锅炉，为单炉膛、一次再热、平衡通风、前后墙对冲燃烧方式、Π型燃煤锅炉，SCR系统引进德国FBE技术，采用美国Cormetech公司蜂窝式催化剂，脱硝层数按2+1设置。2013年根据6号机组的催化剂取样分析、现场实际脱硝效率及氨逃逸率的测量结果，增装了第三层催化剂。2014年12月起实施超低排放改造，分别在2015年2月和6月完成对7号、6号机组SCR反应器的提效改造，其中7号炉在第三层增装1层催化剂，6号炉更换第一层催化剂。改造后SCR设计效率为84%，SCR出口NOX浓度低于50 mg/m3。

要执行国家日益严格的环保标准，对脱硝的投运率和NOX排放的合格率提出了更高、更严的要求。但在锅炉启动和停运过程中，由于燃烧率较低、锅炉汽温水平较低等因素影响，脱硝系统进口烟温往往会低于允许投运温度，因此机组的启、停成为影响脱硝系统投运率和NOX排放合格率的主要因素。尤其是机组启动阶段，有时甚至会在机组并网后10 h才能投运脱硝系统，导致启动当天NOX排放日均值超标、排放合格率下降。为此需要根据机组启动时的相关特点进行研究和试验，通过运行方式优化，探索机组启动阶段提高脱硝投运率和NOX排放合格率的方法。

根据机组运行相关数据分析，运行中影响脱硝系统投运烟温的主要因素为机组负荷、锅炉总风量、低再进口汽温、省煤器给水温度、尾部烟道调温挡板的开度、主/再热汽温等，由于在启动过程中，锅炉总风量、主/再热汽温等受锅炉风量要求和主汽轮机温度限制，调整的余量不大，因此，主要可以从机组负荷、给水温度和低再进口汽温等方面考虑进行优化。

2 加快机组升负荷速度

机组负荷的高低直接影响锅炉的燃烧率，图1为机组负荷变化时，脱硝进口烟温的曲线。机组负荷越高，锅炉燃烧率越高，相应的脱硝进口烟温越高，但从图1中可以看出，在冷态启动机组并网后至负荷为30%时，脱硝进出口烟温并未随机组负荷的增加而增加，在30%负荷以上时，随机组负荷的增加，脱硝进出口烟温也有所增加，脱硝进出口烟温的最低点为机组30%负荷时，其主要原因为：机组并网后，机组负荷在短时间内加到15%负荷，在负荷增加的同时，高、低压旁路逐渐关小，低再进口汽温逐渐下降，降低了尾部烟道再热器出口的烟气温度，导致脱硝进出口烟温下降。机组在20%负荷时，锅炉开始由湿态运行转至干态运行，经锅炉启动循环泵的高温水的循环流量减少，相对温度较低的给水流量增加，导致省煤器进口的给水温度降低，从而降低了尾部烟道省煤器出口的烟气温度，使脱硝进出口烟温降低。

图1 机组负荷与脱硝进口烟温的关系

因此，在锅炉燃烧工况由湿态到干态转换完成后，应尽快增加机组负荷或提高锅炉的燃烧率，可以采取的措施有：

（1）开、停机时做好油枪的试点和消缺工作，保证磨煤机启停时顺利投运油枪，减少因油枪问题而导致的开/停机时间延长。

（2）在机组并网前，做好第3台、第4台磨煤机启动的各项准备工作，当机组负荷达到30%后，立即启动第3台磨煤机，加负荷至40%及以上。

（3）延长主机暖机时间，以便机组并网后可尽快提高锅炉的主/再热汽温。

3 提高低再进口汽温和给水温度

锅炉的尾部烟道采用平行烟道，尾部烟道有前后2个通道，炉前部分布置了低温再热器，炉后部分布置有低温过热器和省煤器，高温烟气流经尾部烟道前后通道混合后进入脱硝系统，因此，提高低再进口汽温和给水温度有利于前通道和后通道烟气出口温度的提高，从而提高脱硝进口的烟温。同时，低再进口汽温比给水温度高，使得尾部烟道前通道的出口烟温高于后通道，因此，增加前通道温度相对较高的烟气流量有利于脱硝进口烟温的提高。

根据以上的分析，在机组启动时可采取以下措施。

3.1 提高低再进口汽温

由于汽机启动方式的原因，在机组并网之前，炉侧一般维持2台磨煤机运行，锅炉总煤量约在90 t/h，高旁开度为50%，机组并网后，机组自动加至15%额定负荷。在加负荷过程中，随着机组负荷的增加，高旁逐渐关小。在此过程中，高旁阀后的温度虽然保持在330℃左右，但随着温度相对较低的高压缸排汽量的增加，冷再进口汽温逐步下降，高旁全关后，冷再进口汽温由330℃下降至230℃左右，下降了约100℃，如图2所示。

图2 高旁开度与冷再进口汽温的关系曲线

冷再出口汽温下降后，直接引起尾部烟道前通道（再热器侧）出口的烟气温度下降，由370℃下降至320℃左右，下降了约50℃，导致脱硝系统进口烟温降低，如图3所示。在机组启动阶段，低再进口汽温主要由高压

图3 冷再进口汽温与脱硝进口烟温的关系曲线

旁路调节阀后的汽温和高旁的蒸汽流量决定，因此，在高旁投运的情况下，提高高旁阀后温度设定值，将高旁的阀后温度控制在300℃以上。

3.2 增加前通道烟气流量

在机组并网前，将尾部烟道再热器侧的调温挡板开度由60%升至100%，尾部烟道再热器出口烟温开始上升，而过热器（省煤器）侧烟温略有下降，但脱硝进口烟温随再热器侧出口烟温的上升而上升，由260℃逐渐上升至并网前的300℃，如图4所示。

图4 尾部烟道挡板开度与烟温的关系曲线

脱硝系统进口烟气由锅炉尾部烟道前部分的再热器侧出口烟气和后部分的过热器（省煤器）侧出口烟气混合而成，在主机未冲转之前，再热器进口的蒸汽温度主要由高压旁路调节阀后的蒸汽温度决定，一般可控制在300℃以上，而此时省煤器进口的给水温度约为224℃，再热器出口的烟气温度（325℃）高于省煤器出口的烟气温度（255℃），因此可以在机组启动阶段，保持尾部烟道再热器侧调节挡板的开度，提高再热器侧（前通道）出口烟气的流量，这有两方面的作用：改变前后通道内的烟气流量，使前通道内的烟气流量增加，提高混合后的烟气温度；在再热器流量不变的情况下，增加前通道内烟气流量的同时，使前通道出口烟温提高，进一步提高混合后的烟气温度。

因此，在机组启动阶段，为尽快投运脱硝系统，可以维持尾部烟道再热器侧的调温挡板在100%的开度，再热汽温通过减温水进行调节。

3.3 提高给水温度

机组并网负荷至15%后，随着锅炉燃料量的增加，锅炉蒸发量增加，锅炉启动分离器贮水箱的水位逐渐下降，锅炉开始由湿态运行转至干态运行。在湿态运行时，省煤器进口给水由温度相对较高的启动循环泵出口循环水和温度相对较低的高加出口给水混合而成。在机组负荷增加的过程中，随着贮水箱水位的下降，锅炉启动循环泵出口流量调节阀逐渐关小，启动循环泵出口循环流量逐渐减小，导致省煤器进口的水温逐渐降低，省煤器进口给水温度由转态前的230℃下降至185℃，如图5所示。

图5 转态过程省煤器进口水温变化曲线

省煤器进口水温下降后，省煤器的吸热量增加，导致尾部烟道后通道（省煤器/过热器）侧的出口烟温下降，由245℃下降至223℃，导致脱硝系统进口烟温降低，如图6所示。

图6 给水温度与烟温的关系曲线

在机组启动阶段，省煤器进口的给水主要由高加出口的给水和启动循环泵出口的循环流量两部分组成。启动循环泵出口的循环流量的水温主要由分离器的压力决定，由于过冷水的作用，其温度比分离器压力下的饱和温度略低。高加出口给水温度由机组给水系统决定，为提高启动阶段省煤器进口的给水温度，可以采取的措施有：

（1）提高高加出口的给水温度。在锅炉启动过程中，在高、低压旁路流量建立后，尽早投运2号高加；汽机冲转后，尽早投运其他高加。

（2）增加启动循环泵出口的循环流量。

（3）在机组湿态运行时，尽量提高启动循环泵出口调节阀的开度，增加循环流量。

4 结论和建议

经过运行方式的优化后，在机组启动阶段脱硝系统因烟温低无法投运的时间大大缩短，在2016年2月26日7号机的冷态启动过程中，达到了脱硝系统全负荷段投运，机组的NOX排放合格率达到了100%。

在相应的设备未作改造的情况下，提高机组启动阶段脱硝投运率的运行优化措施主要有：

（1）通过投运高加、增大锅炉启动循环流量等方法，提高省煤器进口给水温度，提高尾部烟道省煤器侧出口烟温。

（2）通过提高高压旁路调节阀阀后汽温，提高尾部烟道再热器侧出口烟温，从而提高脱硝进口烟温。

（3）增加尾部烟道温度相对较高的再热器侧烟气流量，提高脱硝进口烟温。

（4）加快机组加负荷速率，可提高启动阶段脱硝投运率。

为进一步实现脱硝系统在机组启动阶段的全程投运，还需对相应的设备进行改造，如省煤器分级等。

[1]王洁，滕农，张文杰，等.机组负荷对SCR系统运行影响研究[J].电力科技与环保，2011，27（3）∶16-18.

[2]王海刚.SCR脱硝机组空气预热器堵塞原因分析和建议[J].电站系统工程，2015，31（4）∶19-22.

[3]郭永华.烟气温度对SCR脱硝催化剂的影响[J].能源研究与利用，2013（4）∶38-40.

[4]王永泉，苗长江，仇云霞.火电机组SCR脱硝响应时间滞后原因分析[J].中国环保产业，2015（5）∶57-59.

[5]靖长财.机组低负荷SCR脱硝效率影响分析及对策[J].神华科技，2015，13（3）∶44-47.

（本文编辑：徐 晗）

Method for Improving Gas Temperature of SCR Inlet During Startup of 1 000 MW Units Boiler

WANG Ruliang，DAI Chengfeng，CHEN Liyong，LIN Zhifeng，LI Wen
（Guodian Zhejiang Beilun No.1 Power Generation Co.，Ltd.，Ningbo Zhejiang 315800，China）

Through analysis and research on influencing factors of gas temperature of SCR inlet and in combination with practical situation of the units，the operating mode during unit startup is optimized.The paper presents measures for improving gas temperature，by which the safety of denitration system in low-load operation，startup，shutdown and availability of the system during startup are improved to ensure the qualification rate of NOXemission of boilers.

boiler startup；improvement；denitration；inlet gas temperature

TK227

B

1007-1881（2016）08-0046-04

2016-05-16

王如良（1970），男，高级工程师，长期从事锅炉运行技术管理工作。