浅谈利用邻机加热和烟气旁路优化机组启动

梁宏印，孟江华，魏志新

（内蒙古京能康巴什热电有限公司，内蒙古 鄂尔多斯 017010）

1 现场情况简介

内蒙古京能康巴什热电有限公司安装2 台350MW 超临界机组，汽轮机主要技术参数为：上海汽轮机厂制造，型号为CJK350-24.2/0.42/566/566，型式为超临界、一次中间再热、单轴、抽汽凝汽式间接空冷汽轮机，邻机加热系统是通过将邻机的冷再蒸汽引入本机的2#高加来加热给水，使给水可以满足热态冲洗的要求，以达到加快启动速度、改善启动条件和减少氮氧化物和燃料消耗的目的。

2 前期可研

超临界机组对水质要求较为严格，为了保证锅炉受热面内表面清洁，对停运时间150h 以上的机组应进行锅炉清洗。锅炉清洗先进行冷态清洗再进行热态清洗。在常规设计里，热态清洗前先启动燃油系统，锅炉点火后，工质温度逐渐升高，当分离器蒸汽温度达190℃进行热态清洗，水质合格后便可进行汽机冲转。而锅炉在点火后，燃烧不稳，容易使锅炉汽温及壁温的温度变化率较大，进而造成氧化皮的脱落，且由于烟气温度达不到投脱硝要求，使得氮氧化物环保参数长时间超标，给当地生态环境造成巨大压力。

邻机蒸汽加热系统就是利用其他正常运行机组的蒸汽，加热待启动机组的给水，由加热过的给水加热锅炉受热面，达到锅炉热态清洗的温度要求，由于邻机加热提前将锅炉预热，提高了锅炉点火燃烧效率，增强锅炉启动安全性，在用主再热蒸汽旁路吹扫氧化皮过程中，锅炉烟气温度大幅提高，配合改造后的脱硝旁路烟道，从而实现零负荷脱硝。

3 邻机加热和烟气旁路投运前数据分析

康巴什热电1#、2#机组脱硝均采用现阶段较为常见的SCR 法烟气脱硝工艺，即选择性催化还原技术，SCR是最成熟的烟气脱硝技术。康巴什热电采用的还原剂即NH3，通过SCR 反应器的喷氨格栅作为催化剂，与NOx 反应生成N2和H2O 降低污染物的排放，该法脱硝效率高，价格相对低廉，是电站烟气脱硝的主流技术。

但SCR 法脱硝对催化剂的反应温度有一定要求，SCR 反应器布置于锅炉省煤器与空气预热器之间，催化剂合适的反应温度在300 ～420℃，在机组负荷较高时，脱硝装置进口烟温正好在催化剂正常运行范围，而在机组负荷较低（低于50% 额定负荷）时，脱硝装置进口烟温较低，低于催化剂的正常使用温度。因此在机组启动过程中及机组在低负荷期间，烟气温度都无法满足脱硝催化剂温度要求，经数据试验表明，康巴什热电开始投产时机组锅炉省煤器出口烟温实际运行数据及设计数据如表1、2 所示。

表1 省煤器出口实际运行烟温

表2 省煤器出口设计运行烟温

从表1、2 数据可以看出，现场运行数据和设计计算数据表明50%THA 负荷以下，SCR 脱硝装置入口处烟气温度达不到催化剂反应温度要求，无法投运SCR 脱硝装置，因此在机组启动过程及深度调峰的过程中，脱硝系统无法正常投入运行。

为适应电力市场深度调峰情况，同时满足机组在启、停过程，低负荷运行时脱硝系统的正常投运，康巴什热电对1#、2#机组进行了全负荷SCR 脱硝改造，增加了省煤器烟气旁路系统。

具体改造情况如下：

在锅炉省煤器入口左、右侧加装旁路烟道，旁路烟道的出口连接至SCR 入口烟道（即省煤器出口水平原烟道），旁路烟道上加装关断挡板、调节挡板、补偿器及支吊装置等，省煤器出口左、右侧原烟道加装电动调节挡板门。机组启停机、低负荷运行（SCR 入口烟温低于300℃）时，将旁路烟道挡板门打开，按照设计部分烟气从该旁路烟道流通，实现SCR 入口烟气温度可调。实施该改造，机组启停机、低负荷运行，深度调峰时可较大程度提高SCR入口烟气温度。

当出现SCR 反应器入口烟气温度小于300℃时，首先打开省煤器烟气旁路调门前插板门，然后缓慢开启省煤器烟气旁路调门，调整过程中注意观察炉膛负压不要有大幅波动，且SCR 反应器入口烟气温度缓慢上升。待调门全开后仍不能满足烟温条件，可通过关小烟气主路调门来提升脱硝入口烟气温度，关闭过程中注意负压变化及SCR 反应器入口烟气温度情况，直至调整至烟温满足条件。

烟气旁路改造后1#机组参与了多次深度调峰，跟踪数据均能够满足脱硝系统的正常投运，具体数据如表3。

表3 1#机组2019 年度深度调峰数据

通过数据可以看出在电网要求的深度调峰范围内，全负荷脱硝旁路改造增加省煤器烟气旁路后完全能够满足SCR 反应器投入条件，并且有较大的余度，为更好地检验其极限值，我们通过跟踪自2020 年启机数据得到了以下的相关数据结果（表4）。

表4 1#、2#机组启动过程中脱硝系统投入时数据

由上述数据可以看出，在机组冷态启动过程中，基本维持在机组启动时28%额定负荷投运脱硝系统，此时烟气旁路系统全开，主路关至最小10%开度。虽然较旁路烟道改造前脱硝投入时间大幅度增加，但是距离零负荷脱硝还有较大差距。

4 邻机加热和烟气旁路投运的过程及参数

邻机加热系统是利用单元制机组系统互相连接的方式，在两台机组二段抽汽至2#高加管路抽汽逆止门前增设一条支路与相邻机组连接，接入2#高加抽汽电动门后的管路当中，抽汽支路增设电动门、手动门进行隔离，增设调门进行抽汽量调整，接入管路设置电动门进行隔离。这样可以有效的通过调门控制抽汽量，同时，配合机组的二段抽汽逆止门、电动门有效的进行隔离。临机加热系统投运时，考虑到运行机组和即将启动的特性，合理的控制运行机组抽汽，保证给水温度及汽轮机本体参数变化在合理范围内，保证即将投运机组的温升率及临机抽汽不进入汽轮机是控制的关键和难点。

4.1 根据系统投运特性，确定临机加热系统投运时注意事项

（1）两台机组临机加热系统长期未投运，本次投运期间供汽管道应充分疏水。

（2）临机加热系统投运期间应密切注意运行机组的真空，防止机组掉真空。

（3）临机加热系统投运前应确保投运机组高加保护传动正常、三台高加事故疏水手动门、调门开启，防止汽轮机进水。

（4）临机加热系统投运前应确保高加水侧已投入运行。

（5）在机组真空建立后方可投入临机加热系统。

（6）临机加热系统投运期间应密切关注汽轮机上下缸温差的变化，遇有缸温异常时及时退出临机加热系统。

（7）临机加热投运时控制2#高加出口给水温升率小于2℃/min。

（8）临机加热系统投运期间按照锅炉升温、升压速率控制进汽量。

（9）临机加热系统投运前检查关闭1#、2#、3#高加抽汽电动门、逆止门关闭。

（10）临机加热系统投运前检查关闭1#、2#、3#高加正常疏水调门、调门前后手动门。

4.2 机组启动过程中邻机加热系统及烟气旁路投入

在2021 年机组启动过程中，康巴什热电优化了机组启动方式，在运用原有的调整方法之外，利用邻机加热技术，利用运行机组的2 段抽汽加热启动机组的2#高加，引入邻机加热技术后，同比给水温度提高了60 ～80℃，炉膛温度较正常冷态启机提高40 ～60℃，同时为防止启机过程中氧化皮脱落及残留在受热面当中，机组在汽轮机定速3000r/min 后全开旁路系统进行氧化皮吹扫3h，吹扫过程中亦增加了暖炉时间，进一步使烟温上涨，配合烟气旁路系统脱硝温度达到了投运条件，因此，在上述综合因素的作用下，机组实现零负荷脱硝。具体数据如下。

5 邻机加热及烟气旁路投运后总结

（1）未投入邻机加热前机组启动给水温度主要靠投油来提升，使得炉膛壁温及给水温度变化率较大。邻机加热系统投入后，在不投油的情况下，给水温度的提升使得水冷壁温度全面提升且受热均匀，炉膛内温度也随之上升，较高的炉膛温度也使得锅炉点火更加顺利，蒸汽参数提升更加平稳迅速，减少了过热器管道氧化皮的脱落，提高了启动阶段的排烟温度，防止了油烟粘结在空预器等尾部受热面而危及锅炉安全，降低了空预器结露和堵灰的概率，使得机组启动时对锅炉更加安全。

（2）邻机加热系统的投入后将2#高加处温度提升80 ～130℃，按照投入4 支大油枪烘炉1h 计算，能节约燃油2.7t/h，同时缩短了机组启动时间约2h。

（3）邻机加热系统配合旁路烟道投入，使得机组首次实现零负荷脱硝，争取了环保电价补贴收入，同时为机组深度调峰奠定坚实的基础，为公司环保税减免申报工作创造了必要条件。