600MW發電機組深度調峰NOx排放控制策略分析

摘 要：通過對某電廠二期2*600MW汽輪發電機組燃煤鍋爐燃燒時NOx的生成機理、控制措施、當前環保要求等進行分析，并且針對電網深度調峰時NOx排放變化趨勢，得出在深度調峰時期有效降低NOx排放的控制策略。

關鍵詞：600MW機組；深度調峰；NOx排放，控制策略

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.19.132

1 問題提出

為了滿足新環保標準對NOx排放的要求，某電廠已對現役機組實施了環保改造，采用“雙尺度低氮燃燒器”加“選擇催化還原法（SCR）脫硝技術”來控制NOx的排放。但隨電力市場持續走低，社會用電量峰谷時期不平衡隨之加劇，需要更多火力電源項目參與電網深度調峰，對NOx排放控制要求更加嚴苛。

2 NOx的生成機理

熱力型，是指空氣中的氮在超過1500℃的高溫下發生氧化反應，溫度越高，NOx的生成量越多。要減少溫度型NOx，就要求燃燒處于較低的燃燒水平，同時要求燃燒中心各處的火焰溫度分布均勻。

燃料型，是指燃料中的氮受熱分解和氧化生成NOx。主要指揮發分中的氮化合物生成NOx，這部分NOx在燃燒器出口處的火焰中心生成。要控制該區域中的NOx的生成量，就應控制燃料著火初期的過量空氣系數，使煤粉在開始著火階段處于缺氧狀態，揮發分生成的一部分NOx被還原，這樣實際生成的NOx數量可以明顯減少。

快速型，是指空氣中的氮和碳氫燃料先在高溫下反應生成中間產物N、NCH、CN等，然后快速與氧反應，生成NOx。這部分NOx在煤燃料的燃燒中產生量極少，可忽略不計[1] 。

因此主要采取有效措施控制燃料型NOx及熱力型NOx的生成。

3 環保排放要求標準

環保在線監測數據NOx排放量的折算值是一個基于實測值的折算值，其函數關系為：折算值=實測值*計算過剩系數/設定過生系數，即：折算值=實測值*21/（21-氧量）*1.4。其中：1.4為設定過剩系數，是根據環保CESM規程規定所得。由上述計算可得不同氧量標準下，計算過剩系數值如表1，若此時實測值較大，則折算值可能超限。

環保排放要求標準。依據《火電廠大氣污染排放標準》GB 13223-2011中的排放要求，對于某電廠適用于大氣排放控制指標為：煙塵<30mg/m3，二氧化硫 <200mg/m3，氮氧化物<100mg/m3。

4 深度調峰期間NOx變化規律

深調初期，負荷降低給煤量減少，總風量也隨之減少，但為了保證鍋爐低負荷的燃燒穩定，風量不是隨著煤量成倍的減少，而是保證了一定風量以維持鍋爐穩燃所需的動量。在主燃區就會形成貧煤富氧的充分燃燒過程，釋放熱力型NOx與燃料型NOx，導致SCR區域入口NOx排放量陡增，噴氨量陡增，并伴隨著氧量的增加，出口NOx折算值在計算過剩系數飛漲的情況下，NOx突增超限。

5 深度調峰時期控制NOx排放措施

煤粉燃燒過程中生成的NOx大部分是燃料型NOx。煤中的氮生成NO是通過揮發分中氮的氣相氧化和碳中的氮多相氧化兩個途徑。[2]，而在富燃料時，這個比例迅速降低，使碳中氮的多項氧化成為NO的主要來源。揮發分氮向NO的轉化對于空燃比很敏感，通過合理調節燃燒過程形成貧氧富燃料區，可以大大減少這種轉化。

（1）深度調峰時盡量保證中間層制粉系統B、C、D、E磨運行，保證SCR入口溫度不低，保護SCR系統運行安全。

（2）控制總風量。在實際運行中，根據空預入口的氧量調節送風量，維持氧量在4%-6%，送風量不小于1200t/h。

（3）降低主燃區二次風率。主燃區二次風配風調整，AA層開度10%-15%，維持爐膛差壓AB、BC層開度35%-50%，濃相區CD層開度40%-60%、EF層15%，DE層25%-35%，剩余FF層、OFA層開度10%，制造主燃區貧氧富燃料燃燒環境。

（4）各周界風投自動調節，燃用低發熱量煤粉周界風可設置-5%負偏置。周界風有阻礙高溫煙氣與出口氣流摻混、降低煤粉濃度的一面，在燃用低揮發分煤粉時，會影響燃燒的穩定性[3]。

（5）降低一次風率。一次風率越大，為達到煤粉氣流著火所需要吸收的熱量越大，達到著火所需的時間也越長，一次風率越大煤粉顆粒也越粗，同時煤粉濃度也因一次風率的增大而降低[3]。

（6）增大SOFA區燃盡風率。維持膛差壓，開大SOFA1、2層的開度，在投自動情況下正偏置<40%（即開度<60%），其余層SOFA風開度10%。增加燃盡風率與動量。

（7）加強SCR區域噴氨控制。在深度調峰初期SCR入口NOx量突增，若噴氨調門調節性能較差，或目標值設定不合理，會造成SCR出口NOx排放控制困難。因此，在深度調峰開始初期，及時調整目標設定值。

（8）降低空預、脫硫等系統漏風率。因為空預與GGH等設備換熱方式、運行方式、檢修質量等因素導致漏風率大，出口氧量較空預器入口氧量高2%-4%，使得計算所得折算值高于實測值。如果能在設備選型、改造、運行、檢修中設法減少漏風率，將對控制出口NOx排放十分有利。

6 結束語

深度調峰時期NOx排放的控制應從兩方面著手，一是先期SCR區域噴氨控制調節，通過設定較低目標排放值可以快速的控制出口NOx值；二是通過燃燒調整，在保證鍋爐運行燃燒安全的基礎上建立富燃料貧氧主燃燒區，通過提早煤粉著火與擴大還原區控制NOx排放，同時增加燃盡區風率保證鍋爐效率與降低出口NOx排放。

參考文獻：

[1]蔣文舉.煙氣脫硫脫硝技術手冊[M].北京：化學工業出版社，2006

（11）.

[2]鐘秦.燃煤煙氣脫硫脫硝技術及工程實例[M].北京：化學工業出版社，2002（05）.

[3]黃新元.電站鍋爐運行與燃燒調整[M].第二版.北京：中國電力出版社，2007.

作者簡介：郭彥飛（1985-），男，內蒙古人，雙學士，助理工程師，從事電廠集控運行工作。