超超临界机组脱硝系统宽负荷的改造和优化

0 引言

在电力需求增长放缓、发电装机区域性过剩的情况下，行业投资的效果开始显现。数据显示，全国火电占比达71%，因此煤电机组的达标排放对环境改善具有重要的意义。

2014 年9 月12 日发布的《煤电节能减排升级与改造行动计划（2014-2020 年）》要求现役燃煤机组需推进环保设施改造，确保满足最低技术出力以上全负荷、全时段稳定达标排放要求；稳步推进东部地区30 万kW 及以上公用燃煤发电机组实施大气污染物排放浓度基本达到燃气轮机组排放限值的环保改造。为此，电厂须进行低氮燃烧器的改造、烟气脱硝装置的安装工作等才能满足上述要求。

通常烟气脱硝SCR 的最佳反应温度范围为320～420 ℃。当锅炉低负荷运行时，省煤器出口烟气温度会低于该下限值，而目前机组运行在中低负荷已成新常态，这对脱硝带来了很大的挑战。

1) 建立信息共享中心。可在所确立的海上搜救责任区内设立信息共享中心，各救助方共享海上险情信息，协调行动，及时做出应急处理。各缔约国可以指定国内相应的救助机构作为信息联络点，并向海上信息共享中心派驻协调员，负责与本国的救助机构联系，共同承担海上人命救助责任。

本文以某电厂超超临界机组脱硝系统宽负荷改造及优化为例，总结了改造中的问题，并辅以多个方案进行比较，对同类型电厂脱硝改造提供了参考和借鉴。

1 脱硝系统宽负荷改造技术原理及技术路线

1.1 脱硝系统宽负荷改造技术原理及意义

根据电力系统负荷实时变化要求，发电厂须及时改变机组出力以满足电网的调度。

根据发改委《可再生能源调峰机组优先发电试行办法》（发改运行[2016]1558 号文件），电厂调峰区间和调峰能力要求如下：

1)单机容量30 万kW 及以下的常规煤电机组，出力至少能降到额定容量50%以下;30 万kW 以上的机组，出力至少能降到额定容量60%以下，出力低于60%的部分视为可再生能源调峰的压减出力部分。

2)在保证运行稳定和满足环保要求的前提下，争取提升机组调峰能力10%～20%。

3)对于可再生能源调峰机组，按照高于上年本地火电平均利用小时一定水平安排发电计划，增加的利用小时数与承诺的调峰次数和调峰深度挂钩。

针对该原因，制定了4种优化方案，见表7。

鉴于目前已有多台超超临界机组（660 MW 和1 000 MW），根据厂家热平衡图对#0高加进行过改造，其中补汽口蒸汽参数都比较接近，最高温度均在510～515 ℃间，热平衡图参数一致。故厂家提供的热平衡图与汽缸内抽出的蒸汽参数不一致原因可排除。

其中:Ps为地面气压(hPa);f(φ,h0)=(0.002 66cos2φ-0.000 28h0),φ为GPS接收站的纬度,h0为相对于旋转椭球体的地基GPS测站高度(km)。

1.2 脱硝系统宽负荷改造技术路线

根据厂家提供的热平衡图，高压缸第七级后（对应补汽口位置）的蒸汽温度最高应为515 ℃，初步判断0 级抽汽超温原因是补汽阀内漏导致主蒸汽窜入0 级抽汽，故在补汽阀前设置堵板以验证，见图5。

提升SCR烟温需引入外部热源，可通过省煤器本体改造（改变省煤器管排和流程）、省煤器烟气侧改造（改变烟气的流通）和水侧改造（改变水的温度、流量和流程）完成。各方案详情见表1，改造流程图见图1、2、3。

从施工工期、改造难度、投资规模、改造效果等衡量，水侧改造方案具有明显优势

。

2 改造工程实践及遗留问题

2.1 改造方案及效果

基于某台660 MW超超临界机组汽轮机汽缸配有补汽阀，故选择水侧改造方案中的方法1，即增加#0 高加以提高给水温度(见流程图3)，从而提高SCR烟温。

改造后，机组运行正常。改造前后锅炉和汽轮机性能计算结果见表2。

由表2数据可见，#0高加的投运对SCR入口烟温有明显的提高，机组工况满足SCR投运要求。

3.1 课前准备 提前一周建立正、反方各四人的学生辩论队，明确辩题及各方观点。课前两天，各方将一辩发言稿交对方，据此有针对性地准备驳论和自由辩论。另选出主持人，负责流程推进和时间控制。并准备微辩论的席卡和计时器等。布置无线网以方便现场查阅资料。设计思维导图框架(图1)，准备好学生上课用的带有预设内容的不干胶贴纸(图2)。

2.2 工程实践中存在的问题及原因分析

本次改造是通过增加一台高压加热器来提高给水温度从而提高SCR 烟温的方法。改造后的前期，#0高压加热器运行在安全范围内，但不久发现0级抽汽调阀前温度高于设计值，且超过许用极限。

实际运行中，当机组负荷最高达665.68 MW时，0 级抽汽调阀前蒸汽压力高达16.38 MPa，温度558.45 ℃（设计参数为16.786 MPa/520 ℃），运行温度超过设计值。而0 级抽汽调阀后管道压力和温度均未超限，可安全运行，具体运行参数见图4。

将运行参数与0级抽汽调阀前各种管道和阀门参数比较（见表3 至表5），发现部分管道和阀门已接近或超过许用极限。

针对我们职业学校学生的现状，教师应该在平时的数学课堂教学中有意识地培养学生的自主学习能力。我们可以从这几个方面入手：①培养学生学习兴趣，激发学生的学习动机；②教会学生多种自主学习的方法；③在教学中营造民主和谐的学习氛围；④施行分层教学模式，⑤让学生学会总结、自我评价。

1）补汽阀内漏排查

要解决低烟温状态下催化剂活性降低问题，有催化剂改型和低负荷状态下SCR 烟温提升两种办法。但实际应用中，催化剂改型很难解决硫酸氢铵问题，因此提升SCR 烟温是更实际的解决办法。

封堵前后0级抽汽温度对比表见表6。

刘海16岁时到扬州学习玉石雕刻，拜扬寿宝和戴微微两位颇有名气的宝石雕刻大师学习技艺，最初从雕刻中国元素龙开始，再到后来学习雕刻人物，刘海通过刻苦钻研，形成自己的风格。但玉石和蓝宝石的硬度存在巨大差异，这对刘海的雕刻技艺是一个挑战。经过多次琢磨和反复研究，刘海完全掌握了蓝宝石雕刻要领，并在近几年的宝石博览会和国内一些大赛中多次获奖。刘海直言，开放、创新的发展环境使得他有了更加细致的雕刻技术，更有了继续从事蓝宝石雕刻的底气。

从上述定义可以看出，这里的样本值与随机试验的样本点有关但又有所不同，从随机试验的角度看，所谓总体实际上是随机试验所有可能的结果，也就是样本空间，由于随机变量是样本空间到实数域的映射，所以也把随机变量称为总体．这里的随机样本指的是n个随机变量的笛卡尔积，所以也可以说随机样本是一个随机向量(X1, X2, …, Xn)，且每一个随机分量都有相同的分布函数．这样说可能会让人难以理解，通俗地说，所谓随机样本就是从总体中随机抽取n个样本点构成的集合．

2）热平衡图与抽汽参数不一致问题的排查

从表6 可看出，封堵前低负荷段（436 MW）温度为555.2 ℃，封堵后高负荷段（628 MW）温度为548.4 ℃，对超温问题未产生重要影响，故补汽阀内漏的可能性被排除。

低负荷状态下，SCR 脱硝设备运行在低烟温区，此时脱硝装置内的催化剂活性降低并产生硫酸氢铵，造成堵塞，致使催化剂的活性不能完全恢复。因此，脱硝系统宽负荷改造迫在眉睫。

3）高压缸级间漏汽原因排除

该机组性能试验汽机效率符合设计，故该问题不存在。

(1)地质资料的准确性是煤矿地质测量的基础和保障，也是煤矿安全生产有效的预防工具。煤矿资源处于地下比较深的地方，因此地质条件和环境条件比较复杂，情况多变。在开采和挖掘的过程中会碰到诸多变化因素，影响对煤矿地质的测量工作以及下一步的安全生产。因此，地质勘测人员在进行工作之前要搜集和准备好充分的地质资料，比如相关的解析数学知识以及煤层底板等高线知识内容，工作人员可以根据这些地质资料，推测出钻孔在煤层底板上的偏离曲线，并且在曲线两侧设置保护煤柱，这样一来工作人员在对煤矿进行掘进和回采的过程中就可以进入保护煤柱范围内。下一步可根据地质资料使用先挖后掘的理念，使地质测量为煤矿的掘进和回采工作提供参考。

4）以上问题一一排除后，只剩下汽缸内部高温蒸汽进入抽汽口造成超温的可能性。通过对厂家和部分改造电厂的调研，决定对该原因进行优化。

3 优化方案及实施后的运行效果

3.1 优化方案

如何满足上述要求，确保低负荷状态下脱硝系统的安全运行是燃煤电厂需要重点解决的问题

。

经运行可靠性和经济性评估，决定采用旁路改造方案对#0 高加进行优化，同时配合“热态高退低投”运行方式。

（1）沉桩过程中，开口桩桩端部分土不可避免的将涌入管桩内壁形成土塞，土塞的形成、闭塞程度与桩端土性（应力状态和密实度）、桩基的几何特征（如桩径、壁厚、桩靴类型等）、成桩方法（打入桩或静压桩）、桩基入土深度及进入桩端持力层深度等诸多因素有关。土塞效应影响因素复杂，尚缺乏完善的理论与方法，建议从细观力学机制出发，结合室内试验、理论分析与数值模拟各方面因素，研究土塞效应力学机制，全面指导工程应用。

1986年1月7日，在710所正式开始了“系统学讨论班”学术活动（研究会是重要组织者和参与者）。在这次讨论班上，钱学森亲自作了关于建立系统学的学术报告。从1986年到1992年的7年时间里，每次讨论班钱学森都亲自参加，和大家一起进行深入研讨，最后钱学森还进行总结。每次钱学森的总结，都能使研讨结果得到升华，与会专家学者及青年学子都能感到钱学森的渊博学识和超人智慧。

3.2 优化改造后运行效果

综合计算分析认为，#0 高加系统优化改造后，机组在70%以上负荷运行时发电煤耗基本不变，60%以下时可降低发电煤耗约1.0 g/kWh。

机组实际运行后，初步性能试验结果与综合计算分析一致。

我国中南地区土壤重金属污染状况及其空间分布研究……………………………………… 徐启胜，李雨晴，陈 燕，马秀花（93）

3.3 优化改造后的运行控制

优化改造后，#0高加采用“热态高退低投”的方式运行，即负荷低于60%时投入，高于60%时切除，全负荷时小旁路开启。

其它子系统可能是一个也可能是几个，如人员考勤系统等，是留给未来拓展使用的。现阶段并不重点建设，或者较少涉及，未来有需要再进行补充。

#0 高加切除或投运时，由于给水正常投运，管板温度仍维持在#1 高加出口水温。随着汽侧的切除和投运，壳程饱和温度缓慢波动20 ℃左右，蒸汽入口管接头温度在280～520 ℃之间缓慢波动，因此，管板及蒸汽入口管接头基本不受热冲击影响。

4 总结

超超临界机组通过增加#0 高加系统来提高给水温度从而提高脱硝温度的方法，解决了燃煤机组低负荷工况时脱硝系统不能正常运行的问题，提高了机组循环效率，降低了汽轮机热耗。

本文通过排故分析，比较多种可行性方案，选择了适用现有系统的改造，并优化了运行策略，使经济性和节能效果最大化，对同类电厂的脱硝改造及优化控制有一定参考和借鉴意义。

[1]张国柱，张钧泰，李亚维，等.燃煤发电机组深度调峰运行的能耗特性分析[J].电力建设，2017，38(10):56-61.

[2]火力发电厂节能技术.中国电力出版社，2013.

[3]章良利，李敏，周晓蒙，等.深度调峰下燃煤机组运行方式对能耗的影响[J].中国电力，2017，50(7):85-89.

[4]郑晓彤，崔尧，谢广庆.脱硝宽负荷运行的水侧改造方法研究与实践[J].上海节能，2016.