高效炉温提升技术在机组启动过程中的应用

孟凡亮 王元雷 刘明

摘 要：随着环保形势的日益严峻，中国提出了“绿水青山就是金山银山”的2017环境日主题。华电章丘发电有限公司在开机过程中积极探索新技术，研究新方法，探索出了以辅汽为热源、除氧器作为加热器的高效炉温提升技术，将传统炉底加热理念转移到汽机侧进行，解决了亚临界控制循环锅炉炉底加热的诸多弊端，而且实现了开机全程NOx不超标的环保要求，在节能降耗、能源梯级利用和延长设备寿命方面，取得了良好效果。

关键词：炉温提升;控制循环;除氧器;节能降耗

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.05.189

0 引言

锅炉燃烧时，燃煤所生成的NOx约占排气中NOx的80%以上[1]。在锅炉启动阶段，炉膛出口温度达不到脱硝系统投入喷氨温度，喷氨无法投运，投粉燃烧易造成NOx排放超标现象。为避免这种情况，锅炉点火采用油枪暖炉，在炉温达到要求后再启动制粉系统。长时间投油暖炉，用油多经济性差，环保设备中的电除尘、脱硫设施无法投入，烟气中的粘性成分附着在催化剂表面，影响设备寿命。

为确保开机过程中NOx不超标，兼顾经济性和设备安全性，对#4炉启动过程进行优化，创造性的提出了高效炉温提升技术。传统的炉底加热技术，是在水冷壁下联箱上布置加热管道的方法，该种方法存在加热不均匀、锅炉振动大、尾部受热面无法加热等弊端。部分控制循环锅炉在炉水循环泵的出口安装一个小阻力的蒸汽加热器来实现炉底加热的，由于采用集中式加热器，管径较大，加之炉水泵及水冷系统管道热膨胀量大，投入加热器运行时会造成应力集中、管道振动等，影响炉水泵运行，且加热区域仅限于水冷壁，无法全炉膛加热。

高效炉温提升技术，以除氧器作为加热器，在除氧器—省煤器—水冷壁间建立闭式循环持续加热，将锅炉金属和炉内工质温度水平提升至150℃，实现全炉膛加热，降低启动用油，缩短启动时间，取得良好经济、安全、环保效益。相比于其他炉底加热技术来说，具有技术优势。

1 系统介绍

（1）锅炉系统。华电章丘发电有限公司二期工程#3、#4机组配套锅炉为亚临界一次再热控制循环汽包炉，单炉膛∏型露天布置，3台炉水循环泵。

（2） 燃料及油枪布置。设计燃用高挥发分烟煤，点火助燃为0号轻柴油。

燃烧器风箱中设3层共12只油枪。

（3）NOx脱除系统。锅炉省煤器出口布置2台SCR反应器。采用液氨做还原剂。每台反应器催化剂按3层模式布置。经处理后排放烟气中NOx含量降低至50mg/Nm?，达到超低排放要求。

2 高效炉温提升系统

（1）实施方案。从锅炉检修放水母管引出炉水，用升压泵打回#5低加入口，炉水进入除氧器利用辅汽加热后通过给水系统进入省煤器、水冷壁，形成闭式循环提高炉水温度，启动初期不合格的炉水排至深度降烟温低温段利用炉水余热来加热一、二次风。具体炉水循环流程为：锅炉下水包检修放水→新增加管道→深度降烟温高温供水管道→高温段升压泵→改造增加管道→高温段再循环管道→#5低加入口→除氧器加热→省煤器→水冷壁→下水包。

（2）实施过程。将检修放水管与原疏水至定排管道连接断开，在#4炉冷渣斗后分两路：一路通过手动门与深度降烟温高温供水管道连接，另一路通过手动门接入疏水母管至定排管路。

将升压泵出口管道通过手动门与高温换热器再循环管道连接。

不合格的水质通过汽机房六米高温段放水与低温段放水的联络管道排至低温段进行系统冲洗和提升一二次风温，最后在升压泵房通过低温段管道放水将水排出。

锅炉上水完毕，闭式循环建立后，逐步提升除氧器水温，控制循环水量。经过7h热力循环，汽包压力0.47MPa，炉水温度148.95℃，过热器温度142℃，尾部烟道150℃。点火到脱硝系统投入3h。

3 取得的效益计算

（1）经济效益。之前开机，锅炉点火至汽包壁温到达148.95℃，耗时2.47h，耗油量15.587吨。节省燃油费10.91万元;由于炉温提升系统的投入，锅炉点火的时间缩短2.47h，半侧风烟运行达1.4h，辅机设备节省运行时间4h，节电13600千瓦时。合计单次开机节约费用11.01万元。

（2）环保效益。在采用炉温提升技术后，3h即达到喷氨条件，提前3.2h环保达标，大大减轻环保压力，同时减少了对催化剂、除尘设备和浆液的污染。

（3）安全效益。燃油的减少使用减轻了对电除尘和脱硫浆液的污染，提高了环保设备运行的安全性，降低环保风险。

锅炉點火前，汽包压力0.47MPa，温度148.95℃，整个锅炉由常温提升到148.95℃，炉水系统充满加热均匀的炉水。

系统投入前的点火初期，锅炉汽水循环未完全建立，受热面处于干烧状态。在投入炉温提升系统以后，可以大大减少过热器、再热器的干烧程度，延长设备寿命，减少爆管几率[3]。

4 结论

#4机组高效炉温提升技术，充分利用了除氧器等设备，在除氧器—省煤器—水冷壁间建立闭式循环，使得点火前锅炉已经由冷态加热为温态，具有投资少、系统简单、不改变锅炉原有结构等优点，实现了加热由炉侧到汽机侧的转移，减少了传统炉底加热锅炉振动对炉水泵的危害，实现了开机全过程NOx均值不超标，点火时间减少3h，单次开机节油16吨，具有显著的节能、环保和安全效益，取得巨大的经济效益。

同时较低品质的辅助蒸汽和管路冲洗水的合理使用，符合了“温度对口、梯级利用”原则[4]。在节能降耗、实现能源梯级利用、延长设备寿命方面，取得了良好效果，对同类型机组的技术改造具有借鉴意义。

参考文献：

[1]山东省固定污染源废气 氮氧化物的测定 紫外吸收法[S].

[2]段君寨，任尚坤，李忠江等.锅炉深度降烟温及烟气余热利用系统，CN204301104U[P].2015.

[3]孟建国.亚临界控制循环锅炉邻炉底部蒸汽加热改造方案的研究与实施[J.华北电力技术，2012（12）.

[4]戈志华，胡学伟，杨志平.能量梯级利用在热电联产中的应用[J].华北电力大学学报，2010（01）.

作者简介：孟凡亮（1987-），男，山东潍坊人，本科，主要从事火电厂节能管理工作。