600MW發(fā)電機(jī)組深度調(diào)峰NOx排放控制策略分析

摘 要：通過對(duì)某電廠二期2*600MW汽輪發(fā)電機(jī)組燃煤鍋爐燃燒時(shí)NOx的生成機(jī)理、控制措施、當(dāng)前環(huán)保要求等進(jìn)行分析，并且針對(duì)電網(wǎng)深度調(diào)峰時(shí)NOx排放變化趨勢(shì)，得出在深度調(diào)峰時(shí)期有效降低NOx排放的控制策略。

關(guān)鍵詞：600MW機(jī)組；深度調(diào)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(huán)保標(biāo)準(zhǔn)對(duì)NOx排放的要求，某電廠已對(duì)現(xiàn)役機(jī)組實(shí)施了環(huán)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(shù)”來控制NOx的排放。但隨電力市場(chǎng)持續(xù)走低，社會(huì)用電量峰谷時(shí)期不平衡隨之加劇，需要更多火力電源項(xiàng)目參與電網(wǎng)深度調(diào)峰，對(duì)NOx排放控制要求更加嚴(yán)苛。

2 NOx的生成機(jī)理

熱力型，是指空氣中的氮在超過1500℃的高溫下發(fā)生氧化反應(yīng)，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(shí)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(fā)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(qū)域中的NOx的生成量，就應(yīng)控制燃料著火初期的過量空氣系數(shù)，使煤粉在開始著火階段處于缺氧狀態(tài)，揮發(fā)分生成的一部分NOx被還原，這樣實(shí)際生成的NOx數(shù)量可以明顯減少。

快速型，是指空氣中的氮和碳?xì)淙剂舷仍诟邷叵路磻?yīng)生成中間產(chǎn)物N、NCH、CN等，然后快速與氧反應(yīng)，生成NOx。這部分NOx在煤燃料的燃燒中產(chǎn)生量極少，可忽略不計(jì)[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(huán)保排放要求標(biāo)準(zhǔn)

環(huán)保在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)NOx排放量的折算值是一個(gè)基于實(shí)測(cè)值的折算值，其函數(shù)關(guān)系為：折算值=實(shí)測(cè)值*計(jì)算過剩系數(shù)/設(shè)定過生系數(shù)，即：折算值=實(shí)測(cè)值*21/（21-氧量）*1.4。其中：1.4為設(shè)定過剩系數(shù)，是根據(jù)環(huán)保CESM規(guī)程規(guī)定所得。由上述計(jì)算可得不同氧量標(biāo)準(zhǔn)下，計(jì)算過剩系數(shù)值如表1，若此時(shí)實(shí)測(cè)值較大，則折算值可能超限。

環(huán)保排放要求標(biāo)準(zhǔn)。依據(jù)《火電廠大氣污染排放標(biāo)準(zhǔn)》GB 13223-2011中的排放要求，對(duì)于某電廠適用于大氣排放控制指標(biāo)為：煙塵<30mg/m3，二氧化硫 <200mg/m3，氮氧化物<100mg/m3。

4 深度調(diào)峰期間NOx變化規(guī)律

深調(diào)初期，負(fù)荷降低給煤量減少，總風(fēng)量也隨之減少，但為了保證鍋爐低負(fù)荷的燃燒穩(wěn)定，風(fēng)量不是隨著煤量成倍的減少，而是保證了一定風(fēng)量以維持鍋爐穩(wěn)燃所需的動(dòng)量。在主燃區(qū)就會(huì)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(dǎo)致SCR區(qū)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(jì)算過剩系數(shù)飛漲的情況下，NOx突增超限。

5 深度調(diào)峰時(shí)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(fā)分中氮的氣相氧化和碳中的氮多相氧化兩個(gè)途徑。[2]，而在富燃料時(shí)，這個(gè)比例迅速降低，使碳中氮的多項(xiàng)氧化成為NO的主要來源。揮發(fā)分氮向NO的轉(zhuǎn)化對(duì)于空燃比很敏感，通過合理調(diào)節(jié)燃燒過程形成貧氧富燃料區(qū)，可以大大減少這種轉(zhuǎn)化。

（1）深度調(diào)峰時(shí)盡量保證中間層制粉系統(tǒng)B、C、D、E磨運(yùn)行，保證SCR入口溫度不低，保護(hù)SCR系統(tǒng)運(yùn)行安全。

（2）控制總風(fēng)量。在實(shí)際運(yùn)行中，根據(jù)空預(yù)入口的氧量調(diào)節(jié)送風(fēng)量，維持氧量在4%-6%，送風(fēng)量不小于1200t/h。

（3）降低主燃區(qū)二次風(fēng)率。主燃區(qū)二次風(fēng)配風(fēng)調(diào)整，AA層開度10%-15%，維持爐膛差壓AB、BC層開度35%-50%，濃相區(qū)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(qū)貧氧富燃料燃燒環(huán)境。

（4）各周界風(fēng)投自動(dòng)調(diào)節(jié)，燃用低發(fā)熱量煤粉周界風(fēng)可設(shè)置-5%負(fù)偏置。周界風(fēng)有阻礙高溫?zé)煔馀c出口氣流摻混、降低煤粉濃度的一面，在燃用低揮發(fā)分煤粉時(shí)，會(huì)影響燃燒的穩(wěn)定性[3]。

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

（6）增大SOFA區(qū)燃盡風(fēng)率。維持膛差壓，開大SOFA1、2層的開度，在投自動(dòng)情況下正偏置<40%（即開度<60%），其余層SOFA風(fēng)開度10%。增加燃盡風(fēng)率與動(dòng)量。

（7）加強(qiáng)SCR區(qū)域噴氨控制。在深度調(diào)峰初期SCR入口NOx量突增，若噴氨調(diào)門調(diào)節(jié)性能較差，或目標(biāo)值設(shè)定不合理，會(huì)造成SCR出口NOx排放控制困難。因此，在深度調(diào)峰開始初期，及時(shí)調(diào)整目標(biāo)設(shè)定值。

（8）降低空預(yù)、脫硫等系統(tǒng)漏風(fēng)率。因?yàn)榭疹A(yù)與GGH等設(shè)備換熱方式、運(yùn)行方式、檢修質(zhì)量等因素導(dǎo)致漏風(fēng)率大，出口氧量較空預(yù)器入口氧量高2%-4%，使得計(jì)算所得折算值高于實(shí)測(cè)值。如果能在設(shè)備選型、改造、運(yùn)行、檢修中設(shè)法減少漏風(fēng)率，將對(duì)控制出口NOx排放十分有利。

6 結(jié)束語

深度調(diào)峰時(shí)期NOx排放的控制應(yīng)從兩方面著手，一是先期SCR區(qū)域噴氨控制調(diào)節(jié)，通過設(shè)定較低目標(biāo)排放值可以快速的控制出口NOx值；二是通過燃燒調(diào)整，在保證鍋爐運(yùn)行燃燒安全的基礎(chǔ)上建立富燃料貧氧主燃燒區(qū)，通過提早煤粉著火與擴(kuò)大還原區(qū)控制NOx排放，同時(shí)增加燃盡區(qū)風(fēng)率保證鍋爐效率與降低出口NOx排放。

參考文獻(xiàn)：

[1]蔣文舉.煙氣脫硫脫硝技術(shù)手冊(cè)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2006

（11）.

[2]鐘秦.燃煤煙氣脫硫脫硝技術(shù)及工程實(shí)例[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2002（05）.

[3]黃新元.電站鍋爐運(yùn)行與燃燒調(diào)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(nèi)蒙古人，雙學(xué)士，助理工程師，從事電廠集控運(yùn)行工作。