330 MW燃煤機組NOx排放值超標控制方法研究分析

劉元斐

(華電國際萊城發電廠，濟南 271100)

0 引 言

國家環保形勢的需要,堅持“人與自然和諧發展”的發展理念，強調“守護青山綠水，建設美麗中國”。降低粉塵等污染物的排放、防止酸雨等有害物質的產生，環保排放達標是企業可持續發展的必然之路。

環保意識提升的需要。由于萊城電廠地處濟南萊蕪主城區，周邊生活小區逐漸增多，居民環保意識逐漸提高；同時上級公司對環保要求越來越高，監督和處罰都越來越嚴。因此，需要進一步提升環保意識，確保環保設備的安全可靠運行。

提升環保工作水平的需要。萊城電廠各級部門越來越重視環保參數的控制，在控制好脫硝入口NOx生成的前提下，進一步控制脫硝出口NOx的排放，將環保外傳超標等同于一類障礙，考核堪比非停。

1 機組NOx排放狀況

根據DL/T296—2011《火電廠煙氣脫硝技術導則》，萊城電廠能夠達標排放，但近幾年環保部門為了適應社會發展的需要要求超低排放，萊城電廠規定NOx超低排放低于50(mg·m-3)/h[1]。但由于參數失真、管路堵塞、負荷大幅波動等原因，排放外傳值超標狀況時有發生，為環保工作帶來壓力。精準化調整脫硝排放小時值，降低排放超標小時數甚至零超標是企業今后持續發展的長期目標。為達到節能環保的目的，深挖節能降耗潛力，對2018年以來該廠影響超標的原因進行統計，見表1。

表1 影響外傳分鐘值超標的原因統計

探討降低入口NOx數值的同時，選擇最佳的噴氨量，防止過量的噴氨造成空預器生成硫酸氫銨堵塞空預器，不利于經濟運行。綜合考慮噴氨的利弊，將NOx出口小時值定為35～40(mg·m-3)/h，運行指標評價系統將NOx出口分鐘排放值控制在35±1(mg·m-3)/h滿分考評。

2 原因分析

分析超標因素和機組運行過程中引起參數波動的工況等因素，對影響外傳分鐘值超標的原因進行剖析[2]。查找可控控制因素，見表2。

表2 影響外傳排放分鐘值的末端因素可控分析表

3 改進措施

在煤質無法干預情況下，運行調整操作中防止NOx超標，通過2018年超標分析，提高噴氨可控度，制定改進措施。

3.1 優化調閥程序與增加外傳小時值顯示

在確認DCS畫面各個數據顯示正常情況下，建議在電腦屏幕增加環保網站的同步小時值，光子牌顯示外傳小時值超標報警(超標發紅)以及脫硝畫面兩側NOx出口數值；同時建議熱控部門在不增加就地設備的前提下，在原脫硝系統對噴氨調閥增加優化調整程序，在原脫硝系統畫面增設投停模塊，方便運行人員根據實際狀態進行解投操作。

增加電腦顯示屏，顯示與環保網站實時的NOx小時值，便于運行人員實時分析調整NOx分鐘值，及時調整噴氨量定值，保證整個時段的外傳可靠。

3.2 配合熱控增加調閥控制優化程序

如圖1所示，將入口NOx作為前饋量引入調閥動作程序中，入口NOx濃度預估：鍋爐燃燒產生的NOx量與鍋爐燃燒的各種參量相關，在鍋爐負荷較大時，產生的NOx量較大。根據鍋爐燃燒狀態和出口NOx量的相關性分析，建立鍋爐燃燒與NOx產生量模型，從而預估出口NOx量，減少NOx含量測量延遲對控制系統的影響。前饋量的補償優化調閥動作，集控畫面增加調閥按鈕，方便操作。

圖1 調閥控制邏輯示意圖

3.3 濾網結晶，異物堵塞：運行人員就地緊急處理

隨著閥門的增多，結晶或異物堵塞管路，造成噴氨降低。需要及時準確判斷出堵塞部位，及時隔離，調整相應閥門，保證供氨量，防止排放超標。這需要運行人員就地快速操作，否則SCR入口NOx在300～500 mg/m3運行狀態下，10 min左右可造成排放超標[3]。

3號、4號機組距離液氨站相對較遠，供氨管路距離長，易發生壓力降低等異常。根據以往檢修經驗，敲擊管路易出現堵塞部位，壓力會出現回升。曾經出現脫硝噴氨母管隔離門后法蘭處未檢測到漏汽及滴水現象，管路完全堵塞。冬季噴氨管路更易發生結晶，需要引起相關部門重視，同時化學工作人員對蒸發器的操作也會易引發管路供氨壓力波動。

在確認各項DCS數據顯示無誤的狀況下，管路堵塞時(主要發生在管路截止閥部位)，運行就地進行調整。

檢查發現A側出口NOx持續升高時，投自動的噴氨調閥開大，噴氨量不升反降。判斷A側噴氨管路出現堵塞，立即敲擊管路易出現堵塞部位，壓力若未出現回升，聯系檢修處理。

就地打開A側噴氨調閥旁路門，注意噴氨量的變化，若噴氨量增加，則表明噴氨調閥處出現堵塞，關閉噴氨調閥前后隔離門，利用旁路閥手動調節噴氨量。手動控制噴氨量時，應緩慢調整，防止旁路閥開關幅度過大。

若旁路閥打開后噴氨量無變化，則判斷為噴氨管路三通后逆止門發生堵塞，此時應關閉A氨/空氣混合器供氨逆止門后隔離門，打開A、B供氨管道聯絡門，通過B側供氨管路向兩側噴氨。

單側供氨期間，應通過燃燒調整，適當降低脫硝入口NOx，盡量降低兩側的噴氨量，防止脫硝參數超標。同時關小B側供氨聯絡門后隔離門，保證A側流量。

若上述操作仍不能降低SCR出口數值，則判斷為聯絡門后閥門及管路堵塞，將堵塞部位隔離后，確保氨氣無泄漏情況下，聯系檢修處理。

3.4 優化探討機組運行方式，提高SCR入口溫度

改進措施：C1小油槍點火開機，2019年為了提高機組調峰時脫硝入口煙溫及再熱蒸汽溫度，在3號、4號爐小修期間，改進低負荷穩燃燃燒器：C1層換成富氧微油燃燒器；C2層分級成C21和C22兩層一次風燃燒器為高位燃燒分級燃燒器，用煤粉分級轉換器將頂部一路煤粉燃料分為純濃、純淡兩路，煤粉燃燒器由原先的6層改造為7層，保證高效、低氮燃燒[4]。在各部門的配合下，進行了啟動參數對比。2019年將3號機組C1小油槍點火啟動與A2小油槍點火啟動過程的脫硝入口溫度進行對比，見表3。

表3 脫硝入口煙溫不同啟動方式對照表

從表3數據對比分析，采用C1小油槍啟動比A2小油槍點火啟動時，脫硝入口煙溫升高20 ℃以上。提前投入脫硝系統，進一步提高了催化劑的效率，降低了外傳NOx超標量。

3.5 優化配風方式

二次風系統改為“縮腰型”配風[5]。因投運脫硝系統爐膛改變了原有設計，二次風配風發生變化。提出風箱配風方式的改進方法：盡量控制兩側SOFA風開度在60%以上。SOFA風開大的過程中，監視爐膛各角風箱壓力，控制風箱壓力不低于0.5 kPa。輔助風風門在60%左右，同時根據負荷及SCR入口NOx濃度狀況確定具體的開度，保持“縮腰型”配風。通常，低負荷開大AA風門對降低SCR入口NOx濃度的影響比高負荷時大，及時地調整二次風擋板開度。由數據統計表明，能有效地降低了NOx的生成，如圖2所示。

圖2 二次風系統調整圖

4 實施效果

運行人員根據負荷和相關的測點顯示，對SCR入口NOx排放量波動趨勢預判，對噴氨量進行動態預估，以及儀表吹掃工況下分鐘值控制更加精細，與2018年同期比較，震蕩波幅顯著減小，防止小時值超標成效顯著。2019年上半年2臺機組均無NOx小時值超標發生，環保壓力減小。

2019年上半年日均噴氨量統計數據見表4。

表4 3號、4號爐日均噴氨量對比表

由表4可知，在調整運行操作后，2臺爐噴氨量下降明顯，因為目前只有3號爐加裝脫硝優化邏輯，相比4號爐降低明顯，加上4號機組在一季度多次參與低負荷調峰，噴氨量偏大，其中3號爐日均噴氨量5個月減少603 kg，每月日均噴氨量減少約120 kg，半年可節約成本6.48萬元。通過精細化調整的實施，節省了發電成本，達到節能環保目的。

采用改進措施后，正常調整后，2臺機組全年可節約液氨支出25.9萬元。

精益調整鍋爐配風，應用“束腰型”配風，保持最佳爐膛氧量，及時調節風量，保證了二次風剛性與燃燒的完全性，確保了噴氨量的有效下降和環保參數的“零”次超標，機組運行穩定。

2臺機組外傳NOx全年無超標，環保壓力降低，企業獲得較高的社會認可度。

5 結 語

通過綜合改進優化，萊城電廠二期2臺330 MW燃煤發電機組脫硝NOx外傳超標次數明顯降低，并取得了較好的經濟價值和安全價值，企業社會效益提高。此應用實例，經驗證改進和規范整理，形成標準化措施文件，為一期2臺機組規范化運行管理提供指導。