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超超临界机组全负荷脱硝投运控制策略与应用
时间:2018-05-14 09:06:01

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摘要:国家和地方政府部门对燃煤机组的三项污染物排放的要求越来越高,火电厂在任何运行负荷时,都必须达标排放。各地方环保部门也以各种方式要求提高脱硝、脱硫和除尘设施的投运率。三项污染物的超标将引起排污费的增加、环保电价的没收,直接影响电厂的收入。而机组启停阶段、低负荷阶段,在不进行锅炉设备改造的情况下,脱硝SCR烟气温度低于300℃,造成脱硝系统无法投运。某发电公司经过多次机组启动试验和总结,从提前导通氨气管路系统、优化掺配煤、制粉系统启动、汽温控制、干湿态转换时间以及过再热烟气挡板调节入手,采取了有针对性的调整策略,取得了明显效果,实现了不进行锅炉设备改造的情况下,机组并网前脱硝入口烟温大于300℃并全负荷投入脱硝系统。

关键词:燃煤机组;污染物排放;脱硝SCR烟气温度

1锅炉设备概述

4×660MW锅炉是超超临界参数变压运行直流锅炉,超超临界参数、型式为П型布置,一次中间再热,单炉膛,平衡通风,采用四墙切圆燃烧方式,设计燃料为烟煤,产品型号为HG-2000/26.15-YM3。脱硝SCR出入口烟温达到300℃以上允许投入脱硝系统。

1-4号炉脱硝系统采取选择性催化还原(SCR)法来达到去除烟气中NOx的目的。脱硝系统设计效率二层催化剂脱硝效率可达81%,三层催化剂脱硝效率可达90%,催化剂设计允许最高使用温度420℃,允许最低使用温度300℃,氨逃逸率小于3ppm。1-4号炉脱硝正常脱硝SCR出入口温度控制在300-420℃,低于300℃时烟温低保护动作,4台机组均无任何全负荷投脱硝改造。

锅炉启动系统为带再循环泵系统,二只立式内置式汽水分离器布置于锅炉的后部上方,由后竖井后包墙管上集箱引出的锅炉顶棚包墙系统的全部工质均通过4根连接管送入二只汽水分离器。在启动阶段,分离出的水通过水连通管与一只立式分离器贮水箱相连,而分离出来的蒸汽则送往水平低温过热器的下集箱,分离器贮水箱中的水经再循环泵后到省煤器入口。

烟气依次流经上炉膛的分隔屏过热器、屏式过热器、末级过热器、末级再热器和尾部转向室,再进入用分隔墙分成的前、后二个尾部烟道竖井,在前竖井中烟气流经低温再热器和前级省煤器,另一部分烟气则流经低温过热器和后级省煤器,在前、后二个分竖井出口布置了烟气分配挡板,烟气流经分配挡板后通过连接烟道、脱硝SCR、回转式空气预热器、电除尘器、引风机、脱硫装置,由烟囱排向大气。

2并网前脱硝投入锅炉设备必备条件

锅炉并网前脱硝系统的投入,锅炉设备必须具备以下四个条件:

1)锅炉给水系统具有炉水循环泵。

2)锅炉具有过再热烟气调节挡板。

3)机组并网前锅炉主蒸汽温度可以达到470℃左右。

4)脱硝SCR入口烟气温度达到300℃,脱硝允许投入。

3运行调整策略

3.1脱硝SCR系统准备

1)若脱硝SCR区管路进行过检修,应在点火前完成氨气管路的氮气充压查漏工作,使管道处于保压状态。

2)锅炉点火后确认脱硝供氨总阀(氨站)开启,管道无漏氨,提前导通脱硝SCR区系统。

3)脱硝入口烟温大于250℃时,开启脱硝SCR区供氨手动总阀,脱硝系统具备随时投入条件。

3.2掺配煤优化

某发电公司锅炉启动采A磨煤机等离子点火,在启机阶段,为提高锅炉主蒸汽温度,以及尽早启动第二套和第三套制粉系统,从而提高烟气量和炉膛出口烟气温度,优化机组启动过程中的掺配煤方式。

制定上煤方案时,根据煤场存煤情况,充分考虑配煤方式并计算入炉煤发热量,在保证燃烧稳定的前提下,尽量降低入炉煤发热量,A、B磨煤机掺配高热值煤种(塔优或神华),其它磨煤机尽量掺配低热值煤种。

3.3提高省煤器入口给水温度至250℃左右

某发电公司锅炉给水系统如下图:

并网前锅炉给水系统

1)通过辅汽加热除氧器,锅炉点火后始终保持除氧器内给水温度在120℃以上;汽轮机暖机期间联系化验班化验凝结水水质,水质合格后立即回收凝结水至除氧器。汽轮机3000rpm定速后,四抽至除氧器加热进行暖管,四抽压力达到0.26MPa以上立即投入四抽至除氧器加热。

2)汽轮机3000rpm定速后,投入高低加系统,从而提高省煤器入口给水温度,在机组并网前确保省煤器入口给水温度达到250℃以上。

3)锅炉湿态时增大炉水循环泵出力。通过开大炉水循环泵过冷水调门开度,减少锅炉上水调门开度,先将大部分的给水上至锅炉贮水箱内,然后利用贮水箱内温度较高的热水与高加出口温度较低的给水在省煤器入口混合,从而保证机组并网前省煤器入口给水温度保持在250℃以上。

4)减少炉水外排,对贮水箱水位的调整尽量做到零外排,从而减少锅炉上水量,避免温度较低的给水进入省煤器。

5)锅炉湿态时,涨负荷速度相对较慢,避免快速涨负荷造成省煤器入口给水量增加较多,造成省煤器入口给水温度大幅下降。

3.4过再热烟气挡板调整优化

合理利用过再热烟气挡板,在机组启动初期,再热器蒸汽流量较小,可适当保持再热器侧烟气挡板较大开度,保证更大流量的烟气经过再热器,减少烟气在低温过热器的换热,可有效提高脱硝SCR入口烟气温度。挡板操作方法如下:

1)冲车前过热烟气挡板和再热烟气挡板开度均保持100%。

2)汽轮机冲车后,关小过热烟气挡板,最小可关至20%,再热烟气挡板保持100%全开。

3)脱硝系统投入后,当两侧烟温出现偏差时,调整过再热烟气挡板开度来消除热偏差,过再热烟气挡板总开度之和维持120%不变。

3.5锅炉燃烧调整优化

1)机组并网前保持A制粉系统运行,A制粉系统掺配高热值的煤,一般以塔优煤为主,保证机组并网前一台磨煤机可以将主再热汽温烧至470℃以上。

2)汽轮机2500rpm暖机期间,并列两侧送引风机和一次风机,两侧送引风机和一次风机并列运行后,恢复6台制粉系统热备用状态,为后期机组并网后平稳升负荷消除一切缺陷。

3)提高火焰中心高度:机组并网前除保持A制粉系统二次风门较大开度外,关小其它二次风门和附加风,提高二次风风箱差压至1.0KPa左右,以提高二次风刚性,同时将摆角燃烧器摆至较高的高度,从而提高火焰中心高度;机组并网后制粉系统启动前开启对应的二次风,维持风箱差压在0.6KPa以上。

4)送风机并列后提高风箱差压,保持热风再循环全开至50%BMCR负荷以上。

3.6锅炉主再热汽温的优化

利用提高主再热蒸汽温度提高脱硝SCR出入口烟气温度。锅炉蒸汽温对烟气温度影响较大,蒸汽温度提高烟气温度也相应提高。因此,在汽轮机暖机期间逐渐将主再热蒸汽温度提高至450℃以上,暖机结束后逐渐将主再热蒸汽温度提高,确保并网前主再热蒸汽温度470℃以上,机组并网后逐渐将主再热蒸汽温度提高至550℃。


3.7锅炉干湿态转换优化

某发电公司传统的干湿态转换一般是选择在30%BMCR负荷三台制粉系统运行进行,现改变传统的干湿态转换方式,选择在40%BMCR负荷四台制粉系统运行进行转换。一般采用A、B、D、E磨运行或者A、B、C、E磨煤机运行进行湿态转干态操作,提高火焰中心高度,从而提高锅炉主再热汽温,提高脱硝SCR烟气温度。

湿态转干态时制粉系统图

湿态转干态时锅炉主再热蒸汽温度

湿态转干态时脱硝画面

3.8并网时间的选择

机组启动时以脱硫出口NOX浓度合格为标准,小时均值以整点统计,如8点50分并网,则8点至9点小时均值统计在内,即使并网时合格,若整点小时均值不合格,仍统计为超标1小时;若整点后半小时并网,有时会出现小时均值统计为1小时不合格的情况。因此,并网时间尽量在整点后15分钟内并网,保证脱硫出口NOX浓度小时均值不超标。

机组并网前脱硝画面

4注意事项

在锅炉设备不进行任何设备改造的情况下实现锅炉全负荷脱硝系统投,还应注意以下事项

1)由于并网前烟气量小,氧量高,折氧后NOX浓度高,脱硝投入后应控制喷氨量,避免严重过量喷氨。

2)机组并网初期,两侧送引风机和一次风机并列运行,磨煤机恢复热备用,锅炉总风量偏大,氧量高,并网后要防止粉尘超标。

3)若单侧脱硝入口烟温不满足条件,应通过调节过、再热烟气挡板开度使其尽快满足。

4)机组并网后,注意控制升负荷速率,及时增加锅炉燃烧,避免蒸汽流量上升过快,烟温下降过快脱硝被迫退出。

5)机组并网后,按规定持续升温升压,尽快启动第三台磨,通过加强燃烧来提高烟气温度,同时适当控制锅炉风量,降低锅炉氧量,避免烟尘折氧后超标。

通过以上的调整策略,某发电公司锅炉不进行任何设备改造的情况下,分别在1、2、4号机组启动过程中进行试验,通过运行调整,在机组启停阶段、低负荷阶段,将脱硝SCR出入口烟气温度调整至300℃以上,满足脱硝装置在全负荷范围内均能连续稳定运行的要求。


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