淺談利用鄰機(jī)加熱和煙氣旁路優(yōu)化機(jī)組啟動

梁宏印，孟江華，魏志新

（內(nèi)蒙古京能康巴什熱電有限公司，內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 017010）

1 現(xiàn)場情況簡介

內(nèi)蒙古京能康巴什熱電有限公司安裝2 臺350MW 超臨界機(jī)組，汽輪機(jī)主要技術(shù)參數(shù)為：上海汽輪機(jī)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(jī)，鄰機(jī)加熱系統(tǒng)是通過將鄰機(jī)的冷再蒸汽引入本機(jī)的2#高加來加熱給水，使給水可以滿足熱態(tài)沖洗的要求，以達(dá)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(jī)組對水質(zhì)要求較為嚴(yán)格，為了保證鍋爐受熱面內(nèi)表面清潔，對停運(yùn)時間150h 以上的機(jī)組應(yīng)進(jìn)行鍋爐清洗。鍋爐清洗先進(jìn)行冷態(tài)清洗再進(jìn)行熱態(tài)清洗。在常規(guī)設(shè)計里，熱態(tài)清洗前先啟動燃油系統(tǒng)，鍋爐點(diǎn)火后，工質(zhì)溫度逐漸升高，當(dāng)分離器蒸汽溫度達(dá)190℃進(jìn)行熱態(tài)清洗，水質(zhì)合格后便可進(jìn)行汽機(jī)沖轉(zhuǎn)。而鍋爐在點(diǎn)火后，燃燒不穩(wěn)，容易使鍋爐汽溫及壁溫的溫度變化率較大，進(jìn)而造成氧化皮的脫落，且由于煙氣溫度達(dá)不到投脫硝要求，使得氮氧化物環(huán)保參數(shù)長時間超標(biāo)，給當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境造成巨大壓力。

鄰機(jī)蒸汽加熱系統(tǒng)就是利用其他正常運(yùn)行機(jī)組的蒸汽，加熱待啟動機(jī)組的給水，由加熱過的給水加熱鍋爐受熱面，達(dá)到鍋爐熱態(tài)清洗的溫度要求，由于鄰機(jī)加熱提前將鍋爐預(yù)熱，提高了鍋爐點(diǎn)火燃燒效率，增強(qiáng)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(xiàn)零負(fù)荷脫硝。

3 鄰機(jī)加熱和煙氣旁路投運(yùn)前數(shù)據(jù)分析

康巴什熱電1#、2#機(jī)組脫硝均采用現(xiàn)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(shù)，SCR是最成熟的煙氣脫硝技術(shù)?？蛋褪矡犭姴捎玫倪€原劑即NH3，通過SCR 反應(yīng)器的噴氨格柵作為催化劑，與NOx 反應(yīng)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(shù)。

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

表1 省煤器出口實際運(yùn)行煙溫

表2 省煤器出口設(shè)計運(yùn)行煙溫

從表1、2 數(shù)據(jù)可以看出，現(xiàn)場運(yùn)行數(shù)據(jù)和設(shè)計計算數(shù)據(jù)表明50%THA 負(fù)荷以下，SCR 脫硝裝置入口處煙氣溫度達(dá)不到催化劑反應(yīng)溫度要求，無法投運(yùn)SCR 脫硝裝置，因此在機(jī)組啟動過程及深度調(diào)峰的過程中，脫硝系統(tǒng)無法正常投入運(yùn)行。

為適應(yīng)電力市場深度調(diào)峰情況，同時滿足機(jī)組在啟、停過程，低負(fù)荷運(yùn)行時脫硝系統(tǒng)的正常投運(yùn)，康巴什熱電對1#、2#機(jī)組進(jìn)行了全負(fù)荷SCR 脫硝改造，增加了省煤器煙氣旁路系統(tǒng)。

具體改造情況如下：

在鍋爐省煤器入口左、右側(cè)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(guān)斷擋板、調(diào)節(jié)擋板、補(bǔ)償器及支吊裝置等，省煤器出口左、右側(cè)原煙道加裝電動調(diào)節(jié)擋板門。機(jī)組啟停機(jī)、低負(fù)荷運(yùn)行（SCR 入口煙溫低于300℃）時，將旁路煙道擋板門打開，按照設(shè)計部分煙氣從該旁路煙道流通，實現(xiàn)SCR 入口煙氣溫度可調(diào)。實施該改造，機(jī)組啟停機(jī)、低負(fù)荷運(yùn)行，深度調(diào)峰時可較大程度提高SCR入口煙氣溫度。

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

煙氣旁路改造后1#機(jī)組參與了多次深度調(diào)峰，跟蹤數(shù)據(jù)均能夠滿足脫硝系統(tǒng)的正常投運(yùn)，具體數(shù)據(jù)如表3。

表3 1#機(jī)組2019 年度深度調(diào)峰數(shù)據(jù)

通過數(shù)據(jù)可以看出在電網(wǎng)要求的深度調(diào)峰范圍內(nèi)，全負(fù)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(yīng)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(jī)數(shù)據(jù)得到了以下的相關(guān)數(shù)據(jù)結(jié)果（表4）。

表4 1#、2#機(jī)組啟動過程中脫硝系統(tǒng)投入時數(shù)據(jù)

由上述數(shù)據(jù)可以看出，在機(jī)組冷態(tài)啟動過程中，基本維持在機(jī)組啟動時28%額定負(fù)荷投運(yùn)脫硝系統(tǒng)，此時煙氣旁路系統(tǒng)全開，主路關(guān)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(fù)荷脫硝還有較大差距。

4 鄰機(jī)加熱和煙氣旁路投運(yùn)的過程及參數(shù)

鄰機(jī)加熱系統(tǒng)是利用單元制機(jī)組系統(tǒng)互相連接的方式，在兩臺機(jī)組二段抽汽至2#高加管路抽汽逆止門前增設(shè)一條支路與相鄰機(jī)組連接，接入2#高加抽汽電動門后的管路當(dāng)中，抽汽支路增設(shè)電動門、手動門進(jìn)行隔離，增設(shè)調(diào)門進(jìn)行抽汽量調(diào)整，接入管路設(shè)置電動門進(jìn)行隔離。這樣可以有效的通過調(diào)門控制抽汽量，同時，配合機(jī)組的二段抽汽逆止門、電動門有效的進(jìn)行隔離。臨機(jī)加熱系統(tǒng)投運(yùn)時，考慮到運(yùn)行機(jī)組和即將啟動的特性，合理的控制運(yùn)行機(jī)組抽汽，保證給水溫度及汽輪機(jī)本體參數(shù)變化在合理范圍內(nèi)，保證即將投運(yùn)機(jī)組的溫升率及臨機(jī)抽汽不進(jìn)入汽輪機(jī)是控制的關(guān)鍵和難點(diǎn)。

4.1 根據(jù)系統(tǒng)投運(yùn)特性，確定臨機(jī)加熱系統(tǒng)投運(yùn)時注意事項

（1）兩臺機(jī)組臨機(jī)加熱系統(tǒng)長期未投運(yùn)，本次投運(yùn)期間供汽管道應(yīng)充分疏水。

（2）臨機(jī)加熱系統(tǒng)投運(yùn)期間應(yīng)密切注意運(yùn)行機(jī)組的真空，防止機(jī)組掉真空。

（3）臨機(jī)加熱系統(tǒng)投運(yùn)前應(yīng)確保投運(yùn)機(jī)組高加保護(hù)傳動正常、三臺高加事故疏水手動門、調(diào)門開啟，防止汽輪機(jī)進(jìn)水。

（4）臨機(jī)加熱系統(tǒng)投運(yùn)前應(yīng)確保高加水側(cè)已投入運(yùn)行。

（5）在機(jī)組真空建立后方可投入臨機(jī)加熱系統(tǒng)。

（6）臨機(jī)加熱系統(tǒng)投運(yùn)期間應(yīng)密切關(guān)注汽輪機(jī)上下缸溫差的變化，遇有缸溫異常時及時退出臨機(jī)加熱系統(tǒng)。

（7）臨機(jī)加熱投運(yùn)時控制2#高加出口給水溫升率小于2℃/min。

（8）臨機(jī)加熱系統(tǒng)投運(yùn)期間按照鍋爐升溫、升壓速率控制進(jìn)汽量。

（9）臨機(jī)加熱系統(tǒng)投運(yùn)前檢查關(guān)閉1#、2#、3#高加抽汽電動門、逆止門關(guān)閉。

（10）臨機(jī)加熱系統(tǒng)投運(yùn)前檢查關(guān)閉1#、2#、3#高加正常疏水調(diào)門、調(diào)門前后手動門。

4.2 機(jī)組啟動過程中鄰機(jī)加熱系統(tǒng)及煙氣旁路投入

在2021 年機(jī)組啟動過程中，康巴什熱電優(yōu)化了機(jī)組啟動方式，在運(yùn)用原有的調(diào)整方法之外，利用鄰機(jī)加熱技術(shù)，利用運(yùn)行機(jī)組的2 段抽汽加熱啟動機(jī)組的2#高加，引入鄰機(jī)加熱技術(shù)后，同比給水溫度提高了60 ～80℃，爐膛溫度較正常冷態(tài)啟機(jī)提高40 ～60℃，同時為防止啟機(jī)過程中氧化皮脫落及殘留在受熱面當(dāng)中，機(jī)組在汽輪機(jī)定速3000r/min 后全開旁路系統(tǒng)進(jìn)行氧化皮吹掃3h，吹掃過程中亦增加了暖爐時間，進(jìn)一步使煙溫上漲，配合煙氣旁路系統(tǒng)脫硝溫度達(dá)到了投運(yùn)條件，因此，在上述綜合因素的作用下，機(jī)組實現(xiàn)零負(fù)荷脫硝。具體數(shù)據(jù)如下。

5 鄰機(jī)加熱及煙氣旁路投運(yùn)后總結(jié)

（1）未投入鄰機(jī)加熱前機(jī)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(jī)加熱系統(tǒng)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(nèi)溫度也隨之上升，較高的爐膛溫度也使得鍋爐點(diǎn)火更加順利，蒸汽參數(shù)提升更加平穩(wěn)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(jié)在空預(yù)器等尾部受熱面而危及鍋爐安全，降低了空預(yù)器結(jié)露和堵灰的概率，使得機(jī)組啟動時對鍋爐更加安全。

（2）鄰機(jī)加熱系統(tǒng)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(jié)約燃油2.7t/h，同時縮短了機(jī)組啟動時間約2h。

（3）鄰機(jī)加熱系統(tǒng)配合旁路煙道投入，使得機(jī)組首次實現(xiàn)零負(fù)荷脫硝，爭取了環(huán)保電價補(bǔ)貼收入，同時為機(jī)組深度調(diào)峰奠定堅實的基礎(chǔ)，為公司環(huán)保稅減免申報工作創(chuàng)造了必要條件。