600MW超臨界機組并網后噴氨快速投入方法

江兆鑫

摘要：現如今，我國是科技快速發展的新時期，對燃煤發電機組進行超低排放改造，但在機組啟動過程中不可避免存在煙溫低現象，導致脫硝噴氨不能盡快投入?，F行環保法規從機組并網開始對NOx排放進行考核，通過對機組啟動過程中重要操作進行優化和調整，實現機組并網加負荷時間縮短，減少污染物排放。

關鍵詞：超臨界;機組啟動;煙溫;脫硝噴氨

引言

伴隨著工業的發展，近年來環境污染問題越來越嚴重，世界上人們對環境污染越來越來越關注，特別是大氣環境污染更是重中這重。我國的環境污染問題也越來越嚴重，國家對環境污染的治理更加重視。對于燃煤電廠對大氣造成的污染主要二氧化硫及氮氧化物，對于脫硫技術我國已有很多成熟的經驗，但對于脫硝技術（氮氧化物）卻是才剛剛開始。從2011年起，國家規定脫硝項目必須和主體工程同時設計、同時施工、同時投入運行。在這種情況下，我廠的600MW機組在工程建設的同時也投入脫硝項目的建設并隨機組同時投入了運行，但是在最初投入的階段卻未能投入自動運行，而是運行人員手動進行噴氨量的控制，這就要求我們必須有一套自動控制噴量的邏輯策略。此控制策略避免了需要增加專門的PID調節器即可實現較好的自動控制噴氨量。

1設備概況

某電廠600MW超臨界燃煤機組作為上海鍋爐廠有限公司生產的SG-1913/25.4-M960超臨界參數變壓運行螺旋管圈直流爐，單爐膛、一次中間再熱、四角切園燃燒方式，平衡通風、∏型露天布置、固態排渣、全鋼架懸吊結構燃煤鍋爐，設計煤種為神府東勝煤，2臺機組于2007年初投產。機組安裝的SCR脫硝系統由脫硝反應器、液氨儲槽、氨噴射器、混合器、氮氧化物監測裝置等組成，其中氨噴射器布置在反應器的水平入口煙道里。每臺機組省煤器和空預器之間煙道上配備2臺SCR脫硝系統，各處理50%的鍋爐煙氣量，屬于高溫高塵布置，此處煙道溫度為280～420℃，能夠滿足脫硝反應所需溫度。2臺機組分別于2014、2015年進行了超低排放改造，吸收塔進行了擴容，加裝濕式電除塵器，省煤器進行了高低溫分級改造，實現了在220MW以上負荷脫硝噴氨保持投入。

2影響機組并網問題及解決方法

2.1首先確定給定值氨需量

根據給煤量計算煙氣量：（1）理論干空氣量V0（空氣過剩系數a-1）的計算：V0=（1÷0.21）*（1.866*Car÷100+5.55*Har÷100+0.7*Sar÷100-0.7*Oar÷100）=0.0889*（Car+0.375*Sar）+0.2643*Har-0.0333*Oar=0.0889*Kar+0.2643*Har-0.0333*Oar其中Kar=Car+0.375*Sar，Car，Har，Sar，Oar均與燃煤煤質有關，當鍋爐燃煤一定時，理論干空氣量V0為一常量，DCS廠家可根據以上公式通過DCS模塊實現理論干空氣量V0的計算，其單位為m3（標準）/kg。（2）干煙氣容積Vgy的計算：Vgy=（1.866*Car÷100+0.7*Sar÷100）+（0.79*V0+0.8*Nar÷100）+（a-1）*V0=1.866*（Car+0.375*Sar）÷100+（0.79*V0+0.8*Nar÷100）+（a-1）*V0=1.866*Kar÷100+（0.79*V0+0.8*Nar÷100）+（a-1）*V0上式中Kar=Car+0.375*Sar，Car，Har，Sar，Oar，Nar均與燃煤煤質有關，空氣過剩系數a取1.4（根據實際情況也可設定為其他值），當鍋爐燃煤煤質一定時，干煙氣容積Vgy可通過上式計算，DCS廠家可根據以上公式通過DCS模塊實現理論干煙氣容積Vgy的計算，其單位為m3（標準）/kg。（3）根據給煤量（由機組DCS發出）可計算出一臺機組燃煤產生的干煙氣量：干煙氣量（m3（標準）/h）=干煙氣容積（m3（標準）/kg）*給煤量（kg/h）。（4）一臺反應器的干煙氣量為一臺機組的干煙氣量除以2，調試時根據調試測得的兩臺反應器的煙氣流量比進行修正。（說明：DCS實現的功能為在DCS操作屏上輸入燃煤煤質相關參數即可求得上述公式中的相關量，并在DCS上顯示脫硫效率。）（5）根據公式Fnh3=V*（CNO入口-CNOX出口）*（0.95*17/1.53*30+0.05*2*17/46）*10-6CNOX=CNO*1.53/0.95*15/（21-O2）（其中：CNO、O2為現場來的測量值）計算出所需要的噴氨量。

2.2盡量提高除氧器水溫

鍋爐上水通過采用臨機輔汽對除氧器進行加熱，鍋爐點火升壓后盡量多回收啟動分離器疏水回除氧器。汽輪機掛閘后打開四段抽汽電動閥和四段抽汽供除氧器電動閥，使四段抽汽管路隨機滑啟。由于采取了點火后投入2號高加及1、3號高加隨機滑啟操作，機組并網后可逐步提前回收高加疏水至除氧器。經過試驗，機組負荷150MW高加疏水完全實現逐級自流轉為正常運行方式。采用以上舉措后除氧器水溫保持不低于150℃，使鍋爐給水溫度始終保持在較高水平，有利于煙溫提高。當除氧器水位由120℃提升至150℃，可提高排煙溫度約10℃。

2.3采用汽動給水泵全程調節

機組給水系統配置2臺50%容量的汽動給水泵（以下簡稱汽泵）和1臺30%容量的電動給水泵（以下簡稱電泵）。按照原設計，機組啟動時，從鍋爐上水到并網帶負荷至150MW由電泵給水，然后并入1臺汽泵運行，加負荷至300MW后并入另外1臺汽泵退出電泵，給水系統轉至正常方式運行。這就導致機組加負荷至150MW時不得不停下來，等待汽泵沖轉正常并入給水系統才能繼續加負荷，嚴重拖慢了加負荷提高煙溫的節奏。從2015年起，實施汽泵全程調節技術。鍋爐上水時，只需啟動1臺汽泵前置泵運行，通過省煤器進口電動閥節流維持10%BMCR的流量上水。上水完成后全開省煤器進口電動閥，啟動第2臺汽泵前置泵并列運行，通過開關1臺汽泵出口閥實現鍋爐變流量沖洗，沖洗完成后全開2臺汽泵出口閥建立啟動給水流量，鍋爐點火。點火后利用臨機輔汽沖轉1臺小機，鍋爐起壓后逐漸提高小機轉速維持給水流量，停運另1臺汽泵前置泵。鍋爐繼續升壓，再熱器壓力建立后投入在運小機高壓汽源。

2.4優化控制策略的實現

由于DCS中無法實現預測控制等先進控制模塊，本文采用了由東南大學研制的電廠實時優化控制平臺INFIT來實現新型的SCR脫硝優化控制系統，INFIT控制平臺不僅具有各種常規的經典控制模塊，還具有如廣義預測控制、自適應smith補償控制、模糊智能前饋控制等各種先進的現代控制算法模塊，可以實現基于經典控制算法和現代控制算法的各類優化控制方案，專門用于解決火電機組中的各種難點控制問題。

結語

由于脫硝項目屬于國家新型的剛剛起步的項目，而噴氨量自動控制系統尚未有完全成熟的控制策略，很多廠是增加了專門的裝置來控制的，此套控制策略在我廠完美的實現的噴氨量的自動控制，實際運行效果相當好，屬于有創造性的控制策略，在當前電廠行業中有一定的先進性和可借鑒性。本技術在我廠的應用情況反應很好，但由于受現場測量技術的影響，有時運行人員需要設置的偏差比較大，希望同仁們能找到更加理想的控制策略。

參考文獻

〔1〕侯劍雄，劉志東.超臨界機組啟停過程節能及環保策略〔J〕.電力科技與環保.2017（3）：52-55.

〔2〕任紹軍.國產600MW超臨界機組無電泵啟動的分析〔J〕.能源與節能.2016（9）：167-168.