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目前國(guó)內(nèi)燃煤電廠降低氮氧化物排放普遍采用的技術(shù)方案是低氮燃燒+尾部選擇性催化還原（SCR）煙氣脫硝，該方案存在的主要問題是在機(jī)組啟動(dòng)及低負(fù)荷運(yùn)行期間脫硝入口煙氣溫度低于脫硝允許最低噴氨溫度，導(dǎo)致脫硝裝置無法正常投運(yùn)，造成鍋爐氮氧化物排放超標(biāo)。

本文對(duì)華能荊門熱電2×350MW超臨界機(jī)組冷態(tài)啟動(dòng)過程全負(fù)荷脫硝可行性進(jìn)行研究，對(duì)機(jī)組啟動(dòng)過程中各節(jié)點(diǎn)參數(shù)進(jìn)行深入分析，以提高SCR入口煙溫為原則，通過采取提高給水溫度、提高煙氣溫度、提高蒸汽溫度及加強(qiáng)并網(wǎng)后各參數(shù)精細(xì)化調(diào)整，在不改造設(shè)備的前提下，不斷地優(yōu)化運(yùn)行操作，成功實(shí)現(xiàn)了機(jī)組冷態(tài)啟動(dòng)全負(fù)荷脫硝。

1引言

為積極響應(yīng)國(guó)家生態(tài)文明建設(shè)要求，持續(xù)實(shí)施大氣污染防治行動(dòng)，滿足國(guó)家和地方環(huán)保政策要求，依據(jù)《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB13223-2011)、《鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB13271-2014)相關(guān)要求，積極改善環(huán)境質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)機(jī)組啟動(dòng)過程全負(fù)荷脫硝，本文對(duì)機(jī)組冷態(tài)啟動(dòng)過程進(jìn)行分析，以提升SCR入口煙溫為原則，通過優(yōu)化運(yùn)行操作，改變機(jī)組啟動(dòng)過程中鍋爐各受熱面吸熱量分配，對(duì)啟動(dòng)過程中全負(fù)荷脫硝控制策略進(jìn)行了研究。

2設(shè)備概述

華能荊門熱電1、2號(hào)鍋爐為東方 鍋爐廠生產(chǎn)的350MW超臨界直流鍋爐，為超臨界壓力、一次中間再熱、變壓運(yùn)行、單爐膛、平衡通風(fēng)、采用低NOx旋流式、前后墻對(duì)沖布置燃燒器，每臺(tái)爐配置五臺(tái)冷一次風(fēng)正壓中速直吹式制粉系統(tǒng)，鍋爐點(diǎn)火方式為等離子點(diǎn)火。每臺(tái)機(jī)組配置一臺(tái)100%B-MCR汽動(dòng)給水泵，兩臺(tái)機(jī)組共用一臺(tái)30%B-MCR容量的定速電動(dòng)給水泵。鍋爐的啟動(dòng)系統(tǒng)為不帶再循環(huán)泵的大氣擴(kuò)容式啟動(dòng)系統(tǒng)，機(jī)組配置容量為35%BMCR一級(jí)大旁路系統(tǒng)。鍋爐尾部煙道采用雙煙道結(jié)構(gòu)，其中低溫再熱器布置于前部煙道，低溫過熱器、省煤器布置于后部煙道，再熱汽溫度采用煙氣擋板輔以微量噴水作為調(diào)節(jié)手段。脫硝系統(tǒng)采用選擇性催化還原法（SCR）方式進(jìn)行脫硝處理，脫硝催化劑設(shè)計(jì)運(yùn)行溫度為295~430℃。1、2號(hào)鍋爐分別于2017年5月、2016年12月分別完成超低排放改造，現(xiàn)階段執(zhí)行的環(huán)保污染物控制標(biāo)準(zhǔn)為：NOx≤50mg/Nm3、SO2濃度≤35mg/Nm3、粉塵濃度≤10mg/Nm3。

3機(jī)組啟動(dòng)過程中全負(fù)荷脫硝控制策略

機(jī)組啟動(dòng)全負(fù)荷脫硝總體控制策略為：改變鍋爐各受熱面吸熱分配，提高SCR入口煙溫。采取的主要控制措施有：

1）提高給水溫度；

2）提高煙氣溫度；

3）提高蒸汽溫度；

4）加強(qiáng)并網(wǎng)后各參數(shù)精細(xì)化調(diào)整。

以下分析選取2017年3月16日、2017年7月5日2號(hào)機(jī)組兩次冷態(tài)啟動(dòng)過程進(jìn)行對(duì)比分析。

3.1提高給水溫度

由于本廠無臨機(jī)加熱系統(tǒng)，2017年7月5日#2機(jī)組啟動(dòng)采用臨機(jī)4段抽汽供本機(jī)除氧器對(duì)給水進(jìn)行加熱。為確保#2機(jī)組除氧器有足夠的汽源，機(jī)組啟動(dòng)過程中始終保持臨機(jī)負(fù)荷在300MW以上，同時(shí)采取了電泵開機(jī)、啟動(dòng)過程中及時(shí)退出A磨暖風(fēng)器、切換空預(yù)器吹灰汽源等措施，進(jìn)一步減少了輔汽的消耗，為除氧器加熱創(chuàng)造了有利條件。開機(jī)過程中始終維持約21%BMCR的啟動(dòng)流量（230T/H左右），確保了給水溫度較高且穩(wěn)定的水平，啟動(dòng)階段水冷壁金屬溫度均勻、無偏差。中速暖機(jī)期間隨機(jī)投入高低加系統(tǒng)，在機(jī)組并網(wǎng)前適當(dāng)延長(zhǎng)了機(jī)組3000RPM暖機(jī)時(shí)間，確保了給水溫度的持續(xù)上升。鍋爐點(diǎn)火前給水溫度達(dá)到99.2℃，整個(gè)升溫、升壓過程中始終維持在120-130℃之間，機(jī)組并網(wǎng)前達(dá)到了132℃。下表1為2017年3月16日、7月5日#2機(jī)組冷態(tài)啟動(dòng)給水溫度對(duì)比分析。

表1給水溫度控制情況

3.2提高煙氣溫度

3.2.1提高爐膛出口煙溫

鍋爐點(diǎn)火至并網(wǎng)期間維持較小的鍋爐風(fēng)量，開機(jī)過程中始終維持約40%BMCR的鍋爐總風(fēng)量，通過關(guān)小各層燃燒器二次風(fēng)擋板及燃盡風(fēng)擋板，燃燒穩(wěn)定后逐步全開A層燃燒器二次風(fēng)擋板，抬高爐膛火焰中心。機(jī)組沖轉(zhuǎn)后、并網(wǎng)前，不退出一級(jí)大旁路系統(tǒng)，進(jìn)一步增加燃料量，通過旁路來控制蒸汽參數(shù)，從而進(jìn)一步提高了爐膛出口及SCR入口煙溫，但燃料的增加應(yīng)以主蒸汽溫升速率不超限、鍋爐不轉(zhuǎn)態(tài)為原則進(jìn)行控制。下表2為2017年3月16日、7月5日#2機(jī)組冷態(tài)啟動(dòng)爐膛出口煙溫對(duì)比分析。

表2爐膛出口煙溫控制情況

3.2.2改變尾部煙道受熱面吸熱分配

鍋爐點(diǎn)火后，保持再熱側(cè)煙氣擋板全開、過熱煙氣擋板全關(guān)，在機(jī)組并網(wǎng)前始終保持此方式不變，通過減小省煤器、低溫過熱器受熱面吸熱量，增加低溫再熱器受熱面吸熱量，逐步提高脫硝入口煙氣溫度。下表-3為2017年3月16日、7月5日#2機(jī)組冷態(tài)啟動(dòng)低溫再熱器、省煤器出口煙溫對(duì)比分析。

表3低溫再熱器、省煤器出口煙溫控制情況

3.2.3提高主、再熱汽溫

由于我廠旁路系統(tǒng)為一級(jí)大旁路，汽機(jī)沖轉(zhuǎn)前再熱器處于無蒸汽流通狀態(tài)，為防止因再熱器積水造成沖轉(zhuǎn)后再熱蒸汽溫度上升緩慢，在機(jī)組抽真空階段對(duì)再熱器進(jìn)行抽真空，消除了再熱器系統(tǒng)積水，提高了沖轉(zhuǎn)后再熱汽溫的升溫速率。在機(jī)組暖機(jī)至并網(wǎng)過程中逐步將主蒸汽提升至460℃左右，通過提高蒸汽溫度，減小蒸汽管道對(duì)煙氣的換熱，進(jìn)一步提高SCR入口煙氣溫度。同時(shí)利用旁路系統(tǒng)維持較低且穩(wěn)定的主汽壓，提高暖機(jī)效果，避免汽機(jī)脹差超限，為機(jī)組并網(wǎng)后主、再汽溫進(jìn)一步提升及加負(fù)荷創(chuàng)造有利條件。同時(shí)在機(jī)組并網(wǎng)前，適當(dāng)延長(zhǎng)300rpm暖機(jī)時(shí)間，達(dá)到進(jìn)一步提高煙溫的目的。下表4、表5為2017年3月16日、7月5日#2機(jī)組冷態(tài)啟動(dòng)主汽溫、再熱汽溫對(duì)比分析。

表4主汽溫控制情況

表5再熱汽溫控制情況

3.2.4加強(qiáng)并網(wǎng)后各參數(shù)的精細(xì)化調(diào)整

并網(wǎng)后操作的總體原則是保持各項(xiàng)操作的連貫性，維持并逐步提高SCR入口煙溫，防止煙溫突降造成SCR退出。并網(wǎng)前將小機(jī)沖至3000RPM備用，做好汽泵并電泵操作準(zhǔn)備，并網(wǎng)后及時(shí)啟動(dòng)第二套制粉系統(tǒng)，將負(fù)荷升至50MW完成并汽泵操作；轉(zhuǎn)干態(tài)前繼續(xù)保持鍋爐啟動(dòng)流量，轉(zhuǎn)干態(tài)后根據(jù)中間點(diǎn)溫度控制給水流量，調(diào)節(jié)過程中防止給水流量大幅度波動(dòng)；隨著負(fù)荷上升，逐步投入高低加系統(tǒng)，進(jìn)一步提高給水溫度，當(dāng)四抽壓力大于除氧器壓力時(shí)逐步退出除氧器加熱；并網(wǎng)后隨著燃料增加，當(dāng)氧量低于6%以下時(shí)，逐步提高總風(fēng)量；并網(wǎng)后再熱煙氣擋板以SCR入口煙溫不下降、低再管壁不超溫為原則進(jìn)行控制。

4達(dá)到的效果分析

4.1對(duì)煙氣側(cè)影響效果分析

（1）至汽輪機(jī)沖轉(zhuǎn)階段，爐膛出口煙溫升高約12℃、低再出口煙溫升高約62℃、SCR入口煙溫升高約87℃。下圖1為2017年3月16日、7月5日#2機(jī)組冷態(tài)啟動(dòng)至汽輪機(jī)沖轉(zhuǎn)階段鍋爐各部煙溫對(duì)比分析。

圖1汽輪機(jī)沖轉(zhuǎn)階段鍋爐各部煙溫對(duì)比分析

（2）至汽輪機(jī)定速3000rpm階段，爐膛出口煙溫升高約20℃、低再出口煙溫升高約78℃、SCR入口煙溫升高約106℃。下圖2為2017年3月16日、7月5日#2機(jī)組冷態(tài)啟動(dòng)至汽輪機(jī)定速3000rpm階段鍋爐各部煙溫對(duì)比分析。

圖2汽輪機(jī)定速3000rpm階段鍋爐各部煙溫對(duì)比分析

4.2對(duì)蒸汽側(cè)影響效果分析

（1）至汽輪機(jī)沖轉(zhuǎn)階段，省煤器入口給水溫度升高約87℃、水冷壁出口溫度基本持平、低溫過熱器出口溫度降低約16℃、屏式過熱器出口溫度升高約39℃、高溫過熱器出口溫度升高約43℃。下圖3為2017年3月16日、7月5日#2機(jī)組冷態(tài)啟動(dòng)至汽輪機(jī)沖轉(zhuǎn)階段鍋爐一次汽系統(tǒng)蒸汽溫度對(duì)比分析。

圖3汽輪機(jī)沖轉(zhuǎn)階段一次汽系統(tǒng)蒸汽溫度對(duì)比分析

（2）至汽輪機(jī)定速3000rpm階段，省煤器入口給水溫度升高約43℃、水冷壁出口溫度升高約12℃左右、低溫過熱器出口溫度基本保持不變、屏式過熱器出口溫度升高約32℃、高溫過熱器出口溫度升高約68℃。下圖4為2017年3月16日、7月5日#2機(jī)組冷態(tài)啟動(dòng)至汽輪機(jī)定速3000rpm階段鍋爐一次汽系統(tǒng)蒸汽溫度對(duì)比分析情況。

圖4汽輪機(jī)定速3000rpm階段一次汽系統(tǒng)蒸汽溫度對(duì)比分析

（3）至汽輪機(jī)定速3000rpm階段，低再入口溫度升高約22℃、低再出口溫度升高約133℃、高再入口溫度升高約26℃、高再出口溫度升高約36℃。下圖5為2017年3月16日、7月5日#2機(jī)組冷態(tài)啟動(dòng)至汽輪機(jī)定速3000rpm階段鍋爐二次汽系統(tǒng)蒸汽溫度對(duì)比分析。

圖5汽輪機(jī)定速3000rpm階段二次汽系統(tǒng)蒸汽溫度對(duì)比分析

5采用全負(fù)荷脫硝控制策略機(jī)組啟動(dòng)過程中的安全注意事項(xiàng)

（1）由于采用等離子點(diǎn)火，為了較早的提高尾部煙道煙溫，存在尾部煙道二次燃燒的風(fēng)煙，啟動(dòng)過程必須注意尾部煙道各段煙溫變化情況，必須投入脫銷、空預(yù)器連續(xù)吹灰。

（2）由于啟動(dòng)過程中再熱側(cè)煙氣擋板全開、過熱側(cè)煙氣擋板全關(guān)，在機(jī)組并網(wǎng)初期及低負(fù)荷階段，再熱蒸汽流量小，隨著鍋爐熱負(fù)荷的持續(xù)增大，使得低再、高再出口汽溫上升較快，此時(shí)高再出口蒸汽溫度可通過減溫水進(jìn)行控制，避免再熱汽溫大幅度上升，同時(shí)應(yīng)嚴(yán)格再熱減溫水量的控制，保證蒸汽溫度有合適的過熱度，防止高溫再熱器進(jìn)水；另外，還需加強(qiáng)對(duì)低再出口汽溫的控制，防止低再管壁超溫，可通過緩慢、小幅度開大過熱煙氣擋板進(jìn)行控制，調(diào)節(jié)過程需重點(diǎn)關(guān)注SCR入口煙溫的變化。

（3）并網(wǎng)后再熱煙氣擋板的調(diào)節(jié)應(yīng)以SCR入口煙溫高于投入允許值、低再管壁金屬溫度不超限及高再出口汽溫不超限為原則進(jìn)行控制，應(yīng)控制好調(diào)節(jié)幅度，防止SCR入口煙溫突降造成SCR退出運(yùn)行。

（4）嚴(yán)格按設(shè)計(jì)要求脫硝系統(tǒng)，防止脫硝催化劑的熱力及化學(xué)損壞。一是防止煙溫低投入脫硝系統(tǒng)造成催化劑堵塞、失活；二是嚴(yán)格煙溫控制，避免催化劑溫升超限導(dǎo)致催化劑機(jī)械破壞，下表6為機(jī)組啟動(dòng)過程中SCR入口煙溫升速率控制情況。

表6SCR入口煙溫升速率控制情況

6結(jié)論

通過采取上述運(yùn)行控制措施，在鍋爐點(diǎn)火后4小時(shí)左右SCR入口煙溫即可達(dá)到脫硝裝置允許投入煙溫，#2機(jī)組本次啟動(dòng)并網(wǎng)前SCR入口煙溫分別為：A側(cè)324℃、320℃、300℃，B側(cè)為302℃、321℃、313℃，在保證機(jī)組安全和脫硝催化劑使用壽命的前提下，順利實(shí)現(xiàn)了機(jī)組啟動(dòng)并網(wǎng)前脫硝系統(tǒng)投入運(yùn)行。

表7兩次啟動(dòng)過程中SCR入口煙溫控制情況

圖6兩次啟動(dòng)過程中SCR入口煙溫對(duì)比分析

隨著國(guó)家環(huán)保要求的日益嚴(yán)格，華能荊門熱電通過運(yùn)行操作優(yōu)化，以提升SCR入口煙溫為原則，通過調(diào)整給水溫度、汽溫、煙溫及加強(qiáng)運(yùn)行精細(xì)化操作等措施，在機(jī)組冷態(tài)啟動(dòng)過程中實(shí)現(xiàn)了全負(fù)荷脫硝。為國(guó)內(nèi)火電機(jī)組在以不改造設(shè)備的前提下，實(shí)現(xiàn)冷態(tài)啟動(dòng)全負(fù)荷脫硝提供了借鑒。