低負荷脫硝運行的相關問題及改善措施
摘要：本文對華能荊門熱電2×350MW超臨界機組脫硝系統低負荷運行時存在脫硝入口煙溫偏低、兩側煙溫偏差大，脫銷入口NOx偏高、噴氨量過大、局部氨逃逸率大等問題進行分析，通過優化運行方式，采取相關技術措施，逐步改善了低負荷脫銷系統安全運行相關問題，保證脫銷系統安全運行，機組排放合格。
關鍵詞：低負荷脫硝、煙溫低、噴氨量大、優化運行、空預器堵塞
1機組概況
華能荊門熱電1、2號鍋爐采用東方鍋爐廠生產的350MW超臨界直流鍋爐，鍋爐型號為DG1131/25.4-Ⅱ2，為超臨界壓力、一次中間再熱、變壓運行、單爐膛、平衡通風、采用低NOx旋流式、前后墻對沖布置燃燒器。20只HT-NR3型燃燒器分前三層（A、B、C）、后兩層（D、E）布置在爐膛前、后墻上，制粉系統采用冷一次風機正壓中速磨直吹系統，每臺爐配五臺制粉系統。鍋爐前墻A層燃燒器中布置了等離子點火裝置，其他各層燃燒器裝有1支簡單機械霧化點火油槍。每臺機組配置一臺100%B-MCR汽動給水泵和兩臺機組共用一臺30%B-MCR容量的定速電動給水泵。機組旁路系統采用一級高壓旁路系統裝置，容量為35%BMCR。機組啟動方式采用高壓缸啟動。鍋爐的啟動系統為不帶再循環泵的大氣擴容式啟動系統。系統包含1個汽水分離器、1個儲水罐、2個儲水罐液位調節閥(361閥）及1個361閥前電動隔離閥。鍋爐脫硝系統采用選擇性催化還原法（SCR）方式進行脫硝處理，脫硝催化劑設計運行溫度為295~430℃。脫硝設備布置包括二部分。脫硝設施本體布置在鍋爐省煤器和空預器之間，空預器鍋爐鋼架上方的布置。煙道分兩路從省煤器后接出，經過垂直上升后變為水平，接入SCR反應器，SCR反應器內裝有催化劑。反應器為垂直布置，經過脫硝以后的煙氣經垂直煙道接入空預器入口煙道。1、2爐分別于2017年5月、2016年12月分別完成超低排放改造，現階段執行的環保污染物控制標準為：NOx≤50mg/Nm3、SO2濃度≤35mg/Nm3、粉塵濃度≤10mg/Nm3。鍋爐尾部煙道采用雙煙道結構，其中低溫再熱器布置于前部煙道，低溫過熱器、省煤器布置于后部煙道。再熱汽溫度采用煙氣擋板輔以微量噴水作為調節手段。
2低負荷脫硝系統運行存在的問題及運行調整措施
2.1低負荷脫硝入口煙溫過低、偏差大
隨著機組負荷降低，鍋爐出口煙溫也隨之降低，導致尾部煙道煙溫都有不同程度的下降。而且低負荷時由于火焰充滿程度較弱，導致兩側煙溫也有所不同。煙溫降低對脫硝系統運行不利，煙溫過低，催化劑活性太低，導致脫硝系統運行效率下降，氨逃逸率上升。長時間運行會使空預器堵塞。若脫硝入口煙溫低于低限值295℃（三取二），保護動作關閉脫銷入口噴氨快關閥，若不及時調整則會導致凈煙氣NOx超排。
針對低負荷工況下，主要是煙溫偏低及兩側煙溫有偏差，降負荷過程脫硝有退出運行的可能性，因此在運行方式采取相關優化措施：
1）針對低負荷工況運行方式，結合爐膛結渣情況，對爐膛吹灰系統進行了相關優化，每天按照單雙號來進行爐膛吹灰。尾部煙道間隔一天來吹灰，空預器冷端采取2H吹灰一次。采取此種方式后低負荷運行下脫硝入口煙溫基本都能達到要求。同時也減少汽水損耗。
2）低負荷運行時加強監視，適當降低機組負荷率，避免煤量過減后導致煙溫下降，必要時解除協調方式手動調整。
3）低負荷運行下采用不同磨煤機組合，采用前墻ABD磨組合較后墻ADE磨組合對提升煙溫更有利。
4）針對脫硝入口兩側煙溫偏差，通過尾部煙氣擋板進行小幅度偏差調節，對煙溫調平有明顯效果。
5）低負荷運行，尾部煙道煙溫特點是前煙道布置為低再，汽溫煙溫均較高；后煙道中布置低過和省煤器，由于低負荷時給水溫度降低，導致換熱溫差增大。從而導致后煙道煙溫降低較多，最終的結果是混合后的煙溫偏低，影響到了脫硝入口的煙溫。所以低負荷運行，為保證脫硝安全運行，盡量關小過熱側的煙氣擋板。調節煙氣擋板時幅度也要緩慢，避免大幅度波動后導致煙溫下降。
6）在保證燃燒穩定的前提下，可適當提高磨煤機的一次風速，風粉出口溫度降低5℃左右。通過以上優化措施，基本能夠滿足低負荷脫硝系統運行的安全。
2.2低負荷運行，脫硝入口NOx偏大
低負荷運行下往往氧量偏大，導致脫硝入口的NOX折算值過高。結果導致噴氨量增大，存在局部氨逃逸過大現象。運行中采取以下措施：
1）控制總風量，嚴格按照氧量曲線來調整。避免氧量偏離目標值較多。
2）減少漏風，主要是爐膛漏風，檢查尾部煙道人孔門全部關嚴。合理控制爐底干排渣冷卻風門，規定爐底溫度低于100℃全關爐底冷卻風門。
3）定期對脫硝入口氧量顯示進行校驗。
4）由于脫硝噴氨量過度開大后，導致液氨消耗大不經濟且氨逃逸率增大。為規范運行人員操作，在經濟指標競賽中調整噴氨量權重，用氨量越大得分越低，加強值班員對液氨調整的重視，勤調整，減少液氨消耗量。低負荷控制好鍋爐氧量對NOx生成影響很大，所以低負荷階段盡量降低鍋爐總風量及氧量，對鍋爐NOx控制及低負荷鍋爐穩燃均有利。
2.3氨逃逸率過大，導致空預器堵塞
長期低負荷運行，存在空預器堵塞的情況。特別是在2017年9月-10月份機組長期在低負荷運行，環境溫度較往年偏低，且入爐摻燒煤硫份較大，導致空預器差壓逐漸增大。空預器煙氣差壓最大漲至2.1KPA左右。
根據相關數據統計，長期在低負荷運行，受環境溫度影響，空預器冷端綜合溫度偏低，導致燃用高硫煤后，空預器差壓呈逐漸上升趨勢，引風機電流上漲，導致電耗上升。停機后檢查確定是空預器冷端的結垢較多，為硫酸氫銨垢樣。短時間也難清理。因此在運行需要加強監視，調整配煤摻燒策略，盡量減少入爐煤硫份，同時提升負荷率，盡量在高負荷運行。嚴格控制噴氨量，根據環境溫度變化及時投入熱風再循環，提升空預器入口冷端風溫，加大吹灰頻率，提高蒸汽吹灰溫度等策略，減緩空預器上升速率。
3總結
針對機組低負荷工況下脫硝運行存在相關問題，經過優化吹灰方式，磨煤機組合方式，氧量控制，提高吹灰頻率，規范運行人員操作減少噴氨量等措施。保證了脫硝系統在低負荷工況下能夠安全穩定經濟運行。
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