1 000 MW超臨界鍋爐脫硝系統入口NOx影響因素分析

張冠群，付瓊

(神華國華永州發電有限責任公司，湖南永州425000)

1 000 MW超臨界鍋爐脫硝系統入口NOx影響因素分析

Influence factors analysis of denitration system inlet NOxvalues for 1 000 MW unit boilers

張冠群，付瓊

(神華國華永州發電有限責任公司，湖南永州425000)

本文分析探討1 000 MW鍋爐脫硝系統入口NOx影響因素，指出一次風壓、一次風量、不同磨煤機運行、負荷、燃盡風、氧量等對脫硝系統入口NOx的影響明顯。為減少NOx排放，提出應選擇下層磨煤機運行，減少上層磨煤機投運及出力；多臺機組運行時，優化調整機組負荷，減少機組的磨煤機啟動操作；減負荷時及時停磨煤機運行，減少其運行臺數。減少磨煤機一次風量和一次風壓能降低NOx的排放。運行中燃盡風控制在25%～50%，既有利于降低脫硝入口的NOx排放，又可保證鍋爐效率。

脫硝系統；氮氧化物NOx；磨煤機；運行；1 000 MW

火電廠NOx排放是環保的重要指標之一，其主要通過控制鍋爐尾部煙道脫硝催化劑前的氨氣噴入量來控制。在機組正常運行中，既要保證煙氣中NOx含量不超過環保要求，同時又要減少液氨的消耗量，因此煙氣中脫硝系統入口NOx已經成為鍋爐控制的一項重要指標。

1 設備概況

某廠1 000 MW超臨界鍋爐脫硝系統為干法脫硝工藝，用氨作還原劑，與煙氣中的NOx進行反應生成氮氣和水，從而降低煙氣中的NOx排放。SCR煙氣脫硝系統分為2個區域:SCR區和氨區，由一系列分系統組成:液氨卸料、存儲和蒸發系統；氨氣混合和蒸發系統；煙氣系統；蒸汽吹灰系統。鍋爐配置兩套煙氣系統，包括進、出口煙道、頂部煙道及反應器。

燃燒系統采用旋流低NOx燃燒器、前后墻對沖燃燒，分3層布置，每層8只，前后墻各24只；在前后墻距最上層燃燒器噴口上方設一層燃燼風噴口，各10只。前墻由上至下燃燒器對應4，3，2號磨煤機；后墻由上至下燃燒器對應1，5，6號磨煤機。

2 脫硝系統入口NOx影響因素分析

2.1 一次風壓對脫硝系統入口NOx的影響

負荷不變，對一次風壓進行調整，結果見表1。

表1 一次風壓對脫硝系統入口NOx的影響

可以看出，一次風壓提高脫硝系統入口NOx有上升，但影響小。

2.2 負荷對脫硝系統入口NOx的影響

不同負荷對脫硝系統入口NOx影響見表2。可以看出，脫硝系統入口NOx隨著鍋爐負荷的增加而增加，減負荷反之。

表2 不同負荷對脫硝系統入口NOx的影響

2.3 運行方式對脫硝系統入口NOx的影響

相同負荷下不同磨煤機運行方式對脫硝系統入口NOx的影響見表3。

表3 不同運行方式對脫硝系統入口NOx的影響

由表3可以看出，2，4，5，6號或3—6號運行磨煤機組合運行方式的NOx排放量要比2，3，5，6磨煤機組合運行方式的NOx排放量高，其主要原因是:對于2，4，5，6磨煤機組合運行方式，高溫區域沿爐膛高度方向比較長，而對于2，3，5，6磨煤機組合運行方式，高溫區域主要集中在下部，沿爐膛高度方向就比較短，所以NOx的生成量就比2，4，5，6磨煤機運行方式的少。而1，2，4，5號運行方式相比于其他組合NOx的生成量更高，因為1，4號磨煤機布置在最上層，高溫區域相對更高。

2.4 燃盡風對脫硝系統入口NOx的影響

表4 燃盡風對脫硝系統入口NOx的影響

由表4可知，開大燃盡風開度，可以使燃料層高溫區缺氧燃燒，在火焰上升過程溫度相對較低時提供富足氧量加以燃盡，整個過程可減少NOx的生成。因此，運行中可適當加大燃燼風風門的開度有利于降低脫硝入口的NOx含量。

但開大燃盡風會導致鍋爐的效率降低，燃盡風控制在25%－50%范圍變化時，對鍋爐效率影響較小，且控制NOx效果較好。而在50%～100%范圍內調整時，NOx值變化不大，且鍋爐效率降低幅度也較大。

2.5 鍋爐氧量對脫硝系統入口NOx的影響

鍋爐的負荷、磨煤機組合方式等不變，通過調節氧量偏置改變鍋爐的氧量，試驗結果見表5。

表5 氧量對脫硝系統入口NOx值的影響

氧量增加，脫硝入口NOx也增加。隨著氧量的增加，爐內燃燒區域的供氧量加強，燃燒強度加強，爐膛火焰溫度升高，NOx的生成量增大。

鍋爐運行氧量即爐內的氧化或還原性氣氛，對鍋爐的結焦有非常大的影響，如果鍋爐運行氧量偏低，爐內還原性氣氛較強，煤的灰熔點就會下降，鍋爐就容易結焦，因此不能單純的用氧量來調整脫硝入口NOx值。

2.6 運行磨煤機數量對脫硝系統入口NOx的影響

保持鍋爐的520 MW負荷、氧量等不變，通過改變磨煤機運行方式由4臺切換成3臺運行方式進行試驗，結果表明3臺制粉運行時脫硝入口的NOx明顯低于4臺制粉運行時脫硝入口的NOx。

不同負荷時制粉系統啟動的影響，同樣是4號磨煤機啟動，在較高負荷下脫硝入口NOx含量上升，但是上升的幅度并不是很大，之后又呈下降趨勢。而在較低負荷下 (530 MW)啟動磨煤機后，脫硝入口NOx上升幅度大，并且持續高位時間較長。這是因為:在較低負荷下，爐膛溫度相對較高負荷時要低，此時再啟動制粉系統，進入爐膛的冷風量和煤粉量增加，使燃燒工況趨于惡劣所致。因此，3臺或4臺磨煤機制粉能正常維持的負荷，就不啟動備用磨煤機。

2.7 磨煤機進口風量對脫硝系統入口NOx的影響

負荷560 MW時，2，4，5，6磨煤機運行，調整2，4，5號磨煤機一次風量。

結果表明，增加磨煤機一次風量，脫硝入口NOx增加。提高磨煤機一次風量后，其風粉濃度發生變化，二次風速相對較低，剛性相對較弱，二次風很快就與一次風混合，在煤燃燒初始階段，大部分的揮發分氮隨煤中其它揮發物一起釋放出來，形成中間產物，如NH，CH和HCN，在氧氣存在條件下，這些中間產物會進一步氧化成NOx，使NOx的生成量增大。

3 結論

1)鍋爐優化控制調整，可以減少 NOx的排放。

2)為減少NOx的排放，多臺機組運行時，優化調整機組負荷，減少機組的磨煤機啟動操作；減負荷時及時停磨，減少磨煤機的運行臺數，并盡量選擇下下層磨煤機運行，減少上層磨煤機投運及出力。

3)減少磨煤機一次風量和一次風壓能減少降低NOx的排放。

4)運行中燃盡風應控制在25%～50%，這樣既有利于降低脫硝入口的NOx排放，又可保證鍋爐效率。

〔1〕趙建新，林祥.淺談火電廠節能減排的措施〔J〕.山東電力技術，2009，36(3):77-80.

〔2〕劉志超.燃煤鍋爐NOx排放濃度影響因素的試驗和分析〔J〕.電站系統工程，2005，21(5):30-34.

〔3〕羅傳奎，李俊華，郝吉明.燃煤鍋爐煙氣脫硝控制技術〔J〕.工業催化，2005，13(增刊):416-421.

〔4〕王建新，孔令君，姜仕濤.青島電廠1 025 t/h鍋爐燃燒調整降低氮氧化物試驗分析〔J〕.山東電力技術，2003，(6): 37-39.

圖5 機組降負荷過程中，小機進汽溫度平穩

圖6 開機時用輔汽帶小機，在四抽和輔汽汽源切換時，小機進汽溫度平穩

6 結論和建議

通過以上措施，給水泵汽輪機進汽溫度再沒有出現異常下降現象，徹底解決了存在的安全隱患。

備用設備的重要性不言而喻，但由于設備沒有實際運行，所有常常被忽視。通過對給水泵汽輪機進汽溫度異常下降原因分析，公司舉一反三，加強了對備用設備的檢查和日常維護，避免相類似的事情發生。

參 考 文 獻

〔1〕哈爾濱汽輪機有限責任公司.亞臨界300 MW汽輪機主機說明書73B.000.ISM〔R〕.2001.

〔2〕華潤電力 (漣源)有限公司.集控運行規程〔S〕.2013.

〔3〕華潤電力 (漣源)有限公司.汽機系統圖〔R〕.2013.

〔4〕華潤電力 (漣源)有限公司.2B小機振動大不能正常投入運行分析報告〔R〕.2013.

〔5〕GB50660—2011大中型火力發電廠設計規范〔S〕.北京:中國計劃出版社，2011.

X701.7

B

1008-0198(2015)06-0058-03

10.3969/j.issn.1008-0198.2015.06.016

張冠群 (1984)，男，遼寧省沈陽市人，助理工程師，工學學士，長期從事火力發電廠生產運行工作。

2015-04-07 改回日期:2015-06-09