作者：魏刚 蔡继东

　　根据国家最新的环保要求，在投运锅炉面临着更宽负荷下的脱硝设备投运的需求。以国投天津北疆电厂为案例，介绍了烟气旁路作为一种实现更宽负荷下脱硝设备投运解决方案的应用及实际效果，为今后在役电厂实施宽负荷脱硝改造提供了可供选择的方案和参考依据。

　　国投天津北疆电厂一期选用的是上海锅炉厂有限公司设计、制造的1000MW超临界锅炉，2台锅炉分别于2009年9月24日及2009年11月30日投入商业运行。2台机组投运后无论是锅炉效率、污染物的排放等都达到或超过设计值，锅炉运行情况良好。

　　2014年《火电厂大气污染物排放标准》(GB13223—2011)、《环境空气质量标准》(GB3095—2012)等一系列环保标准与文件的陆续实施，我国火电厂相关主要大气污染物排放指标进一步大幅收紧，尤其是加强了对机组低负荷工况下环保指标的监测。

　　随着目前的机组运行小时数的下降，锅炉运行在低负荷工况的情况较多，国投天津北疆电厂2013年～2015年运行情况统计见表1，从表中数据可以看出机组运行在低负荷时的时间约占总运行时间的40%～50%。

　　由于原锅炉设计时并未要求宽负荷脱硝，因此锅炉设计时对省煤器出口烟温的设计重点考虑满足燃烧所需风温的基础上尽量降低，以达到更低排烟温度、更高锅炉效率的目的。原设计省煤器出口烟温如表2所示。

　　按脱硝催化剂反应温度大于305℃的要求，则机组负荷在60%以下时脱硝装置无法投入运行。

　　在实际运行中，负荷低于600MW时烟气温度已经逐渐低于305℃，装置温度保护动作使得脱硝装置自动退出运行。如何能有效解决低负荷下脱硝入口温度较低的问题，是目前国投天津北疆电厂为了适应新的环保条件下遇到的新难题。

　　1方案比选

　　国投天津北疆电厂一期项目目前各负荷下锅炉省煤器出口烟温(脱硝系统入口烟温)如表3

　　机组负荷低于600MW时烟气温度为300℃，无法满足脱硝装置投运要求。基于国投天津北疆电厂实际运行时间及负荷特点，需要通过改造方案的实施解决450MW以上负荷脱硝系统入口烟气温度≥305℃要求，同时考虑冬季工况的运行特点。

　　2014年新的环保要求机组在运行期间要实现脱硝装置100%投入运行，不再考虑低负荷阶段脱硝装置催化剂入口烟温低需要退出的问题，退出就会受到环保部门的严格考核。

　　为了满足低负荷下脱硝入口烟气温度满足催化剂投运的要求，各种提高脱硝入口烟气温度的措施应运而生，目前主要有分级省煤器方案、省煤器水侧旁路方案、烟气侧旁路方案、提高给水温度方案等。为了选择一种适合国投天津北疆电厂的宽负荷脱硝解决方案，分别对不同的方案进行了比选，具体如表4所示。

　　由于国投天津北疆电厂一期属于在运行的项目，对于实施方案周期、空间等都需要重点考虑，同时国投天津北疆电厂在低负荷下对于温度的提升要求不高。通过对不同实施方案的比选、调研，结合国投天津北疆电厂一期锅炉空间情况、烟气温度略有提升及改造周期要求，选择烟气旁路的宽负荷脱硝方案。

　　虽然烟气旁路方案存在低负荷锅炉效率略有降低和高负荷挡板可能泄漏烟气导致锅炉效率降低的情况，但考虑国投天津北疆电厂在空气预热器出口加装了低温省煤器，可以回收锅炉排烟余热提高发电机组整体效率。

　　至于在高负荷情况下挡板的漏风可能会导致脱硝进口烟温超温的问题，我们也做了校核计算，由于旁路烟道和尾部烟道阻力的差别，即便满负荷下高温漏风在省煤器后与低温烟气混合后也不会超过脱硝所要求的温度，最终选择采用烟气旁路的方案解决脱硝入口烟气温度。

　　2方案实施

　　2.1烟气旁路工作原理

　　采用旁路烟道将一部分烟气在低负荷下越过部分受热面，直接引至脱硝系统，在脱硝系统入口处混合，从而提高进入脱硝系统的烟气的温度，以满足脱硝系统正常工作的温度要求。旁路烟道入口处设置关闭挡板，在省煤器出口烟道处设置调节挡板，用于控制主烟道的阻力，调节旁路烟气量。省煤器烟气旁路方案示意图见图1。

　　2.2烟气旁路改造范围

　　抽烟口设置在尾部后烟井省煤器进口以获得高温的烟气，在后烟井后墙包覆管上开孔将烟气引出，并连接至省煤器出口烟道上，以满足将高温烟气与低温烟气混合的目的。在旁路烟道上设置挡板门以达到高负荷运行时关闭的需要。

　　设计同时考虑烟道的合理布置、膨胀、支吊等问题。对相应的钢架进行受力计算及补强，增加相应的检修平台。对控制系统进行相应改造。

　　2.3方案实施过程

　　2015年4月该方案完成技改设计和施工招标，6月完成设计，9月完成设备制造和采购，利用北疆电厂2号机组大修，在10月开始在2号锅炉上进行改造实施，2015年11月中旬安装完毕。

　　3改造效果

　　2015年11月23日，国投天津北疆电厂一期2号锅炉烟气旁路改造项目正式投入运行，2015年12月3日委托华北电力科学研究院对该项目的改造进行了性能验收试验，具体试验数据见表5。

　　从性能测试数据来看，在外部环境温度接近0℃的条件下，通过实施烟气旁路改造，机组在450MW至600MW负荷情况下，烟气温度高于310℃，达到脱硝投运的温度要求，在400MW负荷时也基本接近305℃。

　　4结语

　　对于在役机组实施宽负荷脱硝改造是新的环保政策的要求，也是火力发电厂为环保工作添砖加瓦的实事工程。目前可以采用的宽负荷脱硝改造方案较多，改造要求、改造效果、工程造价各不相同，需要基于改造电厂的实际情况考虑选择适用的解决方案。

　　国投天津北疆电厂一期2号锅炉选择烟气旁路作为宽负荷脱硝解决方案是充分考虑了其自身特点及运行要求而确定的。

　　从国投天津北疆电厂一期2号锅炉烟气旁路方案实施来看，烟气旁路方案在安装周期上具有较大的优势，前期可以不停炉安装，因此对机组运行的时间影响较小。

　　国投天津北疆电厂一期2号锅炉烟气旁路解决方案是国内烟气旁路解决宽负荷脱硝投运首次在1000MW容量等级的锅炉上进行的尝试，本次改造的成功可以为其他同类电厂解决宽负荷脱硝系统投运问题提供可以借鉴的解决方案。