摘要：本文针对1000MW机组在低负荷情况下如何解决脱硝装置的正常投运问题提出了0号高加的设计方案，并进行了充分认证，使得锅炉在参与深度调峰的情况下，脱硝系统催化剂仍能在允许的烟温区高效运行，降低了环保排放超标的风险。
关键词：脱硝 氮氧化物 0号高加
0 引言
随着国家环保政策和监督力度的加强，针对燃煤机组锅炉污染物排放指标要达到超低排放的要求，烟气中氮氧化物处理目前主流技术路线是采取低氮燃烧技术+脱硝装置，烟气脱硝多采用选择性催化还原法，经验表明，钒钨钛系催化剂活性反应窗口温度320℃～420℃，最佳反应温度窗口集中在340℃～380℃，当烟气温度低于催化剂反应的适宜温度时，催化剂会发生副反应，生成物会附着在催化剂的表面，堵塞催化剂的通道和微孔，降低催化剂的活性，温度过高又会使催化剂微观结构高温烧结现象，彻底丧失活性。因此如何保证锅炉在低负荷情况下烟气温度能满足催化剂运行温度成为关键。
1 机组概况
长治发电有限责任公司一期两台1000MW超超临界机组，锅炉为超超临界参数、单炉膛、一次再热、平衡通风、固态排渣、全钢结构、全悬吊半露天布置直流塔式炉。燃烧方式为四角切圆，燃烧器为高级复合强化低氮燃烧器，采用选择性催化还原法（SCR）脱硝装置，每炉1台反应器，催化剂层数按“3+1”模式布置，吸收还原剂采用气氨，由尿素热解装置制备；汽轮机为超超临界、一次中间再热、四缸四排汽、单轴、直接空冷凝汽式，型号为CZK1034-28/0.5/600/620，给水回热级数8级。
锅炉负荷在50%～40%THA工况下烟温不能满足脱硝装置运行条件，必须退出脱硝系统运行，这样就给锅炉排放指标带来极大考验，超标运行将受到环保部门的严厉考核，不仅给公司经济效益造成损失，而且带来环保涉事风险。
2 解决方案
锅炉在低负荷下给水温度相应降低，导致省煤器出口烟温也降低，造成脱硝系统不能正常运行。如能在低负荷下提高给水温度，那么烟气温度也就不至于降低很多。而提高给水温度只能通过采用回热抽汽，设置加热器的技术来实现。
在汽轮机高压缸选择一个合适的抽汽点，相应增加一个抽汽可调式的给水加热器。在负荷降低时，通过调节门控制该加热器的入口压力保持基本不变，从而维持给水温度基本不变。
可调式给水恒温回热系统是在常规的回热系统基础上，在高压缸上增设一抽汽压力较1段抽汽压力更高的抽汽口及相应抽汽管道并增设一个高压给水加热器。该系统将做过功的一部分蒸汽通过增设的抽汽管道引至增设高加，用以加热锅炉的给水，而其疏水流向1号高压加热器。在增设的抽汽管道上安装一个抽汽调节阀门，对抽汽进行调节。
在参与机组调频时，通过调节阀控制进入增设高加的抽汽暂态变化量，来调节汽轮机的暂态做功变化：当负荷降低时，开大调节阀直至全开，使抽汽量增加；当升负荷时，则关小调节阀，使抽汽量减少，排挤抽汽回高压缸多做功。
该方案从理论上保证机组低负荷下锅炉省煤器入口的给水温度与高负荷工况相当，从而保证机组低负荷下进入SCR的烟气温度与高负荷工况相当，SCR在全负荷范围内处于催化剂的高效区运行。
3 抽汽点选择
汽轮机现有3台高加、4台低加和一台除氧器，高压缸抽汽有两级，一级是补汽阀抽汽口，在调节级第五级后，一级是1号高加抽汽口。如果在高压缸上增加抽汽口必须征得汽轮机厂同意，还得重新进行热力计算和设计，这样不但对汽轮机本体影响大，而且又有不确定因素，根据汽轮机高压缸抽汽参数、设备构造并结合运行经验，在与上海汽轮机充分沟通交流的基础上，确定从补气阀管道上抽汽，通过减压阀给零号高加供汽。
4 0号高加设计技术参数
增加0号高加是为解决锅炉低负荷情况下给水温度低导致烟温低的问题，但并不适合高负荷，因为要保持省煤器中的水不发生沸腾现象。0号高加用于机组负荷小于75%THA工况，利用蒸汽加热进入省煤器的给水，避免进入省煤器的给水温度大幅波动。负荷大于75%THA工况时，0号高加的汽侧无蒸汽通过，但水侧通道依然畅通，作为给水管道使用。为了保持0号高加的管内流速符合规范要求，0号高加的换热管数量与1号高加相同。
5 投运0号高加对发电煤耗的影响
在75%THA和50%THA工况下分别投入0号高加做前后对比，机组经济性参数变化情况，加装0号高加后，脱硝入口烟气温度满足环保全负荷脱硝要求，并能降低部分负荷机组煤耗，发挥了节能降耗的作用。
6 环保收益
6.1提高脱硝装置入口烟气温度，相应提高了脱硝效率。
6.2加装0号高加后，提高了低负荷工况脱硝装置入口烟温，相应提高了脱硝效率，降低NOx排放量。
6.3加装0号高加后，脱硝效率及脱硝出口NOx排放浓度对比如下表
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7 结论
根据各工况计算数据分析，设置0号高加确实能降低部分负荷煤耗，发挥了节能降耗的作用；另外，采用加装0号高加方案，提高给水温度，提高脱硝烟气反应温度，从而满足全负荷脱硝烟气温度要求，并提高了脱硝效率，实现了减少NOx排放量的目的。基于以上分析研究，采用加装0号高加方案在节能和环保两方面均有益处。
参考文献：
[1]徐齐胜，余岳溪 锅炉设备及系统.中国电力出版社，2011
[2]赵朋山，锅炉产品说明书7012-1-8601.上海锅炉厂，2019
[3]田 丰，汽轮机设备及系统.中国电力出版社，2011
作者简介：
李岩波，男，1975出生，技师，长期从事锅炉运行工作，现任长治发电运行部锅炉专业工程师。