低负荷脱硝烟气温度与再热蒸汽指标的优化研究

摘 要： 根据托克托发电公司（下称托电）三期2台600MW直接空冷机组锅炉脱硝设备投运以来的实际运行情况，发现锅炉低负荷运行时脱硝系统因反应器烟气温度低频繁事故退出，造成脱硝系统非同步运行甚至环保超标事故。通过对锅炉低负荷运行时参数分析与研究发现，再热汽温指标调整不当，将造成脱硝反应器烟气温度快速下降，从而造成脱硝系统事故退出。本文通过实际的运行分析与研究总结出有效提高脱硝反应器烟气温度的可行措施，为脱硝系统的稳定运行提供了可行方法。

关键词：锅炉 脱硝系统 再热汽温 优化研究

中圖分类号：X701 文献标识码：A 文章编号：1003-9082（2017）01-0308-01

引言

在人类活动产生的氮氧化物中，燃料高温燃烧产生的占90%以上。据统计，我国氮氧化物的排放量中70%来自于煤炭的直接燃烧，电力工业又是我国的燃煤大户，因此火力发电厂是氮氧化物排放的主要来源之一。近期北方大面积地区受雾霾天气笼罩，国家更是对火电企业严格管控，要求在2020年前，对燃煤机组全面实施超低排放和节能改造，使所有现役电厂每千瓦时平均煤耗低于310克，新建电厂平均煤耗低于300克，对落后产能不符合相关强制标准要求的坚决淘汰、关停。

托电公司的总装机容量已经达到540万千瓦，8台600MW机组，2台300MW机组，五期2×660MW目前正在筹建，建成后，托电公司的装机总容量将达到672万千瓦，成为亚洲最大的火力发电基地。目前8台600MW机组及2台300MW机组均安装了脱硫、脱硝装置，效率领先，排放率远低于国家标准。

一、脱硝机理介绍

发电厂脱硝反应装置主要是去除烟气中的氮氧化物，最终生成氮气和水，脱硝反应装置的核心构件就是催化剂，脱硝反应装置的催化剂以TiO2为载体，以V2O5为活性成分，制成蜂窝式、平板式和波纹式。我厂采用的是平板式。催化剂在不同温度下，活性不同。若温度过低，活性下降，脱硝效率下降，如果在低温环境下持续运行会使催化剂永久性损坏。若反应温度过高，NH3容易被氧化，氮氧化物生成量增加，且活性会退化。反应温度区间在300-400 ℃为宜（我厂温度高保护为400℃，温度低保护为300℃）。为了保护催化剂，锅炉加装了烟气温度高、低脱硝反应器退出的保护。脱硝系统退出需向地方环保部门申请，若脱硝非计划退出可能会造成恶性的环保事件。

二、脱硝烟温与再热指标调节存在的矛盾

发电机组的能效指标不达标不但浪费了煤炭资源还可能将自己送上关停的绝路。机组的设备结构直接影响着机组的效率，但机组的优化运行与调整也是提高效率的重要途径，要想将低效率的发电机组能耗指标达到国家要求的标准只能从以下两个方面进行加强。

1）进行设备改造，提升机组效率

2）加强运行优化，使各参数争取达到设计值

响应集团公司“达设计值”活动的相关要求和托电公司“优化运行、降本增效”号召，更好地推进节能的工作，在日常工作中的小指标调整中，应需求合理的调整方式，寻求最优的调整手段。

从小指标对机组煤耗影响图表中可以看出机组效率受多项指标影响，除了日常我们调节的主汽压力，主、再热蒸汽温度，凝汽器背压等主要指标外，过热器减温水量与再热器减温水量对机组效率、煤耗也有着重要的影响，尤其是再热器减温水量每增加1t/h，机组每千瓦时电量增加0.033g标煤，影响煤耗约为过热器减温水量的5倍，因为在额定蒸汽流量下再热蒸汽减温水量越大，蒸汽在汽轮机高压缸内做功越小，所以严重影响机组能耗，降低再热蒸汽减温水量是运行优化的重中之重，在日常蒸汽参数调整中，争取在保证额定蒸汽温度的同时，尽量减小再热器减温水量，可以适当提高主汽压力，提高蒸汽在高压缸内的焓降，以降低高压缸排汽温度，从而降低再热汽温，以至于减少再热器减温水量。但是当负荷较低时，尤其是承担调峰任务的机组在进行270MW左右深度调峰时，因为炉膛热负荷低，再热器减温水门全部关闭，而再热蒸汽温度依然偏低，此时需开启再热器烟气挡板来提高受热面温度来增加再热器的换热以提高再热蒸汽温度，而再热器烟气挡板因长期关闭，磨损量小较为严密，在用再热器烟气挡板调节再热器蒸汽温度时，造成脱硝反应器因烟气温度低频繁跳闸。后来经过对脱硝反应器跳闸的原因进行分析发现，在低负荷稳定运行时，脱硝反应器退出除了和燃烧方式、风量调整等有直接关系外，再热器烟气挡板的大幅开关对排烟温度影响较大，而低负荷稳定运行时造成脱硝跳闸直接原因为再热器烟气挡板开度过大，脱硝入口烟温快速降低，低于保护动作值，脱硝保护动作跳闸。

三、脱硝烟温与再热指标矛盾的优化

通过对我厂三期5、6号机组自锅炉安装脱硝设备以来，脱硝退出的情况进行统计分析，发现脱硝反应器退出90%的情况都是由于烟气温度低且均发生在低负荷燃烧时（事故和启停机情况未作统计）。低负荷运行时，再热器烟气挡板开度成为影响脱硝反应器烟温的重要因素之一，并且影响较为敏感，反应速度快。

四、总结

按照国家对火电厂环保要求，应树立环保指标重于负荷的理念，所以低负荷运行时，在调节再热蒸汽温度的同时要注意监视脱硝反应器烟气温度，在低负荷300MW稳定运行时，5号锅炉再热器烟气挡板开度最大不超过40%，最好控制在20%以内，而6号锅炉再热器烟气挡板最好控制在80%以内，宁可损失汽温指标也不能造成脱硝反应器非计划退出。不同的锅炉由于炉内结构、燃烧方式、配风、受热面积灰等因素不同造成同负荷、同样的燃烧方式下（下层4台磨煤机运行），脱硝反应器的烟温不同。若网调要求机组降负荷至270MW参与深度调峰，尽量安排脱硝反应器温度高的6号机组参与。除调节再热器烟气挡板之外还可通过下列措施有效提高脱硝反应器烟气温度。

1.锅炉烟气系统改造，增加省煤器烟气旁路。

2.适当降低主汽压力，减小蒸汽在汽轮机高压缸内的焓降，以提高高压缸排温度，从而提高再热蒸汽温度，减小再热器烟气挡板开度。

3.利用磨煤机运行方式的变化，保留1台上层磨运行，增加排烟温度。

4.适当关小过热器烟气挡板。

5.适当调整风量。

6.其它有效措施。

通过采取上述措施，在机组低负荷300MW稳定运行时，三期5、6号锅炉脱硝反应器烟气温度有了有效的调节手段，低负荷时脱硝反应器事故退出得到了有效的控制。此外，在保证脱硝反应器烟气温度的情况下将再热器烟气挡板开启至合适开度，增加再热器蒸汽温度，有效的提高了机组效率，减少锅炉煤耗指标，还避免了脱硝反应器因烟气温度低造成的非计划退出，引起的脱硝非同步、环保超标等事件。

参考文献

[1]中国大唐集团公司烟气脱硝系统培训教材.2014修订版，2014

[2]托克托发电公司三、四期集控运行规程. 2012修订版，2012

作者简介：禹志刚，（1987-），男，工程师 ，本科，长期从事集控运行生产工作。