600MW超臨界機組并網(wǎng)后噴氨快速投入方法

江兆鑫

摘要：現(xiàn)如今，我國是科技快速發(fā)展的新時期，對燃煤發(fā)電機組進行超低排放改造，但在機組啟動過程中不可避免存在煙溫低現(xiàn)象，導(dǎo)致脫硝噴氨不能盡快投入。現(xiàn)行環(huán)保法規(guī)從機組并網(wǎng)開始對NOx排放進行考核，通過對機組啟動過程中重要操作進行優(yōu)化和調(diào)整，實現(xiàn)機組并網(wǎng)加負荷時間縮短，減少污染物排放。

關(guān)鍵詞：超臨界;機組啟動;煙溫;脫硝噴氨

引言

伴隨著工業(yè)的發(fā)展，近年來環(huán)境污染問題越來越嚴(yán)重，世界上人們對環(huán)境污染越來越來越關(guān)注，特別是大氣環(huán)境污染更是重中這重。我國的環(huán)境污染問題也越來越嚴(yán)重，國家對環(huán)境污染的治理更加重視。對于燃煤電廠對大氣造成的污染主要二氧化硫及氮氧化物，對于脫硫技術(shù)我國已有很多成熟的經(jīng)驗，但對于脫硝技術(shù)（氮氧化物）卻是才剛剛開始。從2011年起，國家規(guī)定脫硝項目必須和主體工程同時設(shè)計、同時施工、同時投入運行。在這種情況下，我廠的600MW機組在工程建設(shè)的同時也投入脫硝項目的建設(shè)并隨機組同時投入了運行，但是在最初投入的階段卻未能投入自動運行，而是運行人員手動進行噴氨量的控制，這就要求我們必須有一套自動控制噴量的邏輯策略。此控制策略避免了需要增加專門的PID調(diào)節(jié)器即可實現(xiàn)較好的自動控制噴氨量。

1設(shè)備概況

某電廠600MW超臨界燃煤機組作為上海鍋爐廠有限公司生產(chǎn)的SG-1913/25.4-M960超臨界參數(shù)變壓運行螺旋管圈直流爐，單爐膛、一次中間再熱、四角切園燃燒方式，平衡通風(fēng)、∏型露天布置、固態(tài)排渣、全鋼架懸吊結(jié)構(gòu)燃煤鍋爐，設(shè)計煤種為神府東勝煤，2臺機組于2007年初投產(chǎn)。機組安裝的SCR脫硝系統(tǒng)由脫硝反應(yīng)器、液氨儲槽、氨噴射器、混合器、氮氧化物監(jiān)測裝置等組成，其中氨噴射器布置在反應(yīng)器的水平入口煙道里。每臺機組省煤器和空預(yù)器之間煙道上配備2臺SCR脫硝系統(tǒng)，各處理50%的鍋爐煙氣量，屬于高溫高塵布置，此處煙道溫度為280～420℃，能夠滿足脫硝反應(yīng)所需溫度。2臺機組分別于2014、2015年進行了超低排放改造，吸收塔進行了擴容，加裝濕式電除塵器，省煤器進行了高低溫分級改造，實現(xiàn)了在220MW以上負荷脫硝噴氨保持投入。

2影響機組并網(wǎng)問題及解決方法

2.1首先確定給定值氨需量

根據(jù)給煤量計算煙氣量：（1）理論干空氣量V0（空氣過剩系數(shù)a-1）的計算：V0=（1÷0.21）*（1.866*Car÷100+5.55*Har÷100+0.7*Sar÷100-0.7*Oar÷100）=0.0889*（Car+0.375*Sar）+0.2643*Har-0.0333*Oar=0.0889*Kar+0.2643*Har-0.0333*Oar其中Kar=Car+0.375*Sar，Car，Har，Sar，Oar均與燃煤煤質(zhì)有關(guān)，當(dāng)鍋爐燃煤一定時，理論干空氣量V0為一常量，DCS廠家可根據(jù)以上公式通過DCS模塊實現(xiàn)理論干空氣量V0的計算，其單位為m3（標(biāo)準(zhǔn)）/kg。（2）干煙氣容積Vgy的計算：Vgy=（1.866*Car÷100+0.7*Sar÷100）+（0.79*V0+0.8*Nar÷100）+（a-1）*V0=1.866*（Car+0.375*Sar）÷100+（0.79*V0+0.8*Nar÷100）+（a-1）*V0=1.866*Kar÷100+（0.79*V0+0.8*Nar÷100）+（a-1）*V0上式中Kar=Car+0.375*Sar，Car，Har，Sar，Oar，Nar均與燃煤煤質(zhì)有關(guān)，空氣過剩系數(shù)a取1.4（根據(jù)實際情況也可設(shè)定為其他值），當(dāng)鍋爐燃煤煤質(zhì)一定時，干煙氣容積Vgy可通過上式計算，DCS廠家可根據(jù)以上公式通過DCS模塊實現(xiàn)理論干煙氣容積Vgy的計算，其單位為m3（標(biāo)準(zhǔn)）/kg。（3）根據(jù)給煤量（由機組DCS發(fā)出）可計算出一臺機組燃煤產(chǎn)生的干煙氣量：干煙氣量（m3（標(biāo)準(zhǔn)）/h）=干煙氣容積（m3（標(biāo)準(zhǔn)）/kg）*給煤量（kg/h）。（4）一臺反應(yīng)器的干煙氣量為一臺機組的干煙氣量除以2，調(diào)試時根據(jù)調(diào)試測得的兩臺反應(yīng)器的煙氣流量比進行修正。（說明：DCS實現(xiàn)的功能為在DCS操作屏上輸入燃煤煤質(zhì)相關(guān)參數(shù)即可求得上述公式中的相關(guān)量，并在DCS上顯示脫硫效率。）（5）根據(jù)公式Fnh3=V*（CNO入口-CNOX出口）*（0.95*17/1.53*30+0.05*2*17/46）*10-6CNOX=CNO*1.53/0.95*15/（21-O2）（其中：CNO、O2為現(xiàn)場來的測量值）計算出所需要的噴氨量。

2.2盡量提高除氧器水溫

鍋爐上水通過采用臨機輔汽對除氧器進行加熱，鍋爐點火升壓后盡量多回收啟動分離器疏水回除氧器。汽輪機掛閘后打開四段抽汽電動閥和四段抽汽供除氧器電動閥，使四段抽汽管路隨機滑啟。由于采取了點火后投入2號高加及1、3號高加隨機滑啟操作，機組并網(wǎng)后可逐步提前回收高加疏水至除氧器。經(jīng)過試驗，機組負荷150MW高加疏水完全實現(xiàn)逐級自流轉(zhuǎn)為正常運行方式。采用以上舉措后除氧器水溫保持不低于150℃，使鍋爐給水溫度始終保持在較高水平，有利于煙溫提高。當(dāng)除氧器水位由120℃提升至150℃，可提高排煙溫度約10℃。

2.3采用汽動給水泵全程調(diào)節(jié)

機組給水系統(tǒng)配置2臺50%容量的汽動給水泵（以下簡稱汽泵）和1臺30%容量的電動給水泵（以下簡稱電泵）。按照原設(shè)計，機組啟動時，從鍋爐上水到并網(wǎng)帶負荷至150MW由電泵給水，然后并入1臺汽泵運行，加負荷至300MW后并入另外1臺汽泵退出電泵，給水系統(tǒng)轉(zhuǎn)至正常方式運行。這就導(dǎo)致機組加負荷至150MW時不得不停下來，等待汽泵沖轉(zhuǎn)正常并入給水系統(tǒng)才能繼續(xù)加負荷，嚴(yán)重拖慢了加負荷提高煙溫的節(jié)奏。從2015年起，實施汽泵全程調(diào)節(jié)技術(shù)。鍋爐上水時，只需啟動1臺汽泵前置泵運行，通過省煤器進口電動閥節(jié)流維持10%BMCR的流量上水。上水完成后全開省煤器進口電動閥，啟動第2臺汽泵前置泵并列運行，通過開關(guān)1臺汽泵出口閥實現(xiàn)鍋爐變流量沖洗，沖洗完成后全開2臺汽泵出口閥建立啟動給水流量，鍋爐點火。點火后利用臨機輔汽沖轉(zhuǎn)1臺小機，鍋爐起壓后逐漸提高小機轉(zhuǎn)速維持給水流量，停運另1臺汽泵前置泵。鍋爐繼續(xù)升壓，再熱器壓力建立后投入在運小機高壓汽源。

2.4優(yōu)化控制策略的實現(xiàn)

由于DCS中無法實現(xiàn)預(yù)測控制等先進控制模塊，本文采用了由東南大學(xué)研制的電廠實時優(yōu)化控制平臺INFIT來實現(xiàn)新型的SCR脫硝優(yōu)化控制系統(tǒng)，INFIT控制平臺不僅具有各種常規(guī)的經(jīng)典控制模塊，還具有如廣義預(yù)測控制、自適應(yīng)smith補償控制、模糊智能前饋控制等各種先進的現(xiàn)代控制算法模塊，可以實現(xiàn)基于經(jīng)典控制算法和現(xiàn)代控制算法的各類優(yōu)化控制方案，專門用于解決火電機組中的各種難點控制問題。

結(jié)語

由于脫硝項目屬于國家新型的剛剛起步的項目，而噴氨量自動控制系統(tǒng)尚未有完全成熟的控制策略，很多廠是增加了專門的裝置來控制的，此套控制策略在我廠完美的實現(xiàn)的噴氨量的自動控制，實際運行效果相當(dāng)好，屬于有創(chuàng)造性的控制策略，在當(dāng)前電廠行業(yè)中有一定的先進性和可借鑒性。本技術(shù)在我廠的應(yīng)用情況反應(yīng)很好，但由于受現(xiàn)場測量技術(shù)的影響，有時運行人員需要設(shè)置的偏差比較大，希望同仁們能找到更加理想的控制策略。

參考文獻

〔1〕侯劍雄，劉志東.超臨界機組啟停過程節(jié)能及環(huán)保策略〔J〕.電力科技與環(huán)保.2017（3）：52-55.

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