1 000 MW超临界锅炉脱硝系统入口NOx影响因素分析

张冠群，付琼

(神华国华永州发电有限责任公司，湖南永州425000)

1 000 MW超临界锅炉脱硝系统入口NOx影响因素分析

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

张冠群，付琼

(神华国华永州发电有限责任公司，湖南永州425000)

本文分析探讨1 000 MW锅炉脱硝系统入口NOx影响因素，指出一次风压、一次风量、不同磨煤机运行、负荷、燃尽风、氧量等对脱硝系统入口NOx的影响明显。为减少NOx排放，提出应选择下层磨煤机运行，减少上层磨煤机投运及出力；多台机组运行时，优化调整机组负荷，减少机组的磨煤机启动操作；减负荷时及时停磨煤机运行，减少其运行台数。减少磨煤机一次风量和一次风压能降低NOx的排放。运行中燃尽风控制在25%～50%，既有利于降低脱硝入口的NOx排放，又可保证锅炉效率。

脱硝系统；氮氧化物NOx；磨煤机；运行；1 000 MW

火电厂NOx排放是环保的重要指标之一，其主要通过控制锅炉尾部烟道脱硝催化剂前的氨气喷入量来控制。在机组正常运行中，既要保证烟气中NOx含量不超过环保要求，同时又要减少液氨的消耗量，因此烟气中脱硝系统入口NOx已经成为锅炉控制的一项重要指标。

1 设备概况

某厂1 000 MW超临界锅炉脱硝系统为干法脱硝工艺，用氨作还原剂，与烟气中的NOx进行反应生成氮气和水，从而降低烟气中的NOx排放。SCR烟气脱硝系统分为2个区域:SCR区和氨区，由一系列分系统组成:液氨卸料、存储和蒸发系统；氨气混合和蒸发系统；烟气系统；蒸汽吹灰系统。锅炉配置两套烟气系统，包括进、出口烟道、顶部烟道及反应器。

燃烧系统采用旋流低NOx燃烧器、前后墙对冲燃烧，分3层布置，每层8只，前后墙各24只；在前后墙距最上层燃烧器喷口上方设一层燃烬风喷口，各10只。前墙由上至下燃烧器对应4，3，2号磨煤机；后墙由上至下燃烧器对应1，5，6号磨煤机。

2 脱硝系统入口NOx影响因素分析

2.1 一次风压对脱硝系统入口NOx的影响

负荷不变，对一次风压进行调整，结果见表1。

表1 一次风压对脱硝系统入口NOx的影响

可以看出，一次风压提高脱硝系统入口NOx有上升，但影响小。

2.2 负荷对脱硝系统入口NOx的影响

不同负荷对脱硝系统入口NOx影响见表2。可以看出，脱硝系统入口NOx随着锅炉负荷的增加而增加，减负荷反之。

表2 不同负荷对脱硝系统入口NOx的影响

2.3 运行方式对脱硝系统入口NOx的影响

相同负荷下不同磨煤机运行方式对脱硝系统入口NOx的影响见表3。

表3 不同运行方式对脱硝系统入口NOx的影响

由表3可以看出，2，4，5，6号或3—6号运行磨煤机组合运行方式的NOx排放量要比2，3，5，6磨煤机组合运行方式的NOx排放量高，其主要原因是:对于2，4，5，6磨煤机组合运行方式，高温区域沿炉膛高度方向比较长，而对于2，3，5，6磨煤机组合运行方式，高温区域主要集中在下部，沿炉膛高度方向就比较短，所以NOx的生成量就比2，4，5，6磨煤机运行方式的少。而1，2，4，5号运行方式相比于其他组合NOx的生成量更高，因为1，4号磨煤机布置在最上层，高温区域相对更高。

2.4 燃尽风对脱硝系统入口NOx的影响

表4 燃尽风对脱硝系统入口NOx的影响

由表4可知，开大燃尽风开度，可以使燃料层高温区缺氧燃烧，在火焰上升过程温度相对较低时提供富足氧量加以燃尽，整个过程可减少NOx的生成。因此，运行中可适当加大燃烬风风门的开度有利于降低脱硝入口的NOx含量。

但开大燃尽风会导致锅炉的效率降低，燃尽风控制在25%－50%范围变化时，对锅炉效率影响较小，且控制NOx效果较好。而在50%～100%范围内调整时，NOx值变化不大，且锅炉效率降低幅度也较大。

2.5 锅炉氧量对脱硝系统入口NOx的影响

锅炉的负荷、磨煤机组合方式等不变，通过调节氧量偏置改变锅炉的氧量，试验结果见表5。

表5 氧量对脱硝系统入口NOx值的影响

氧量增加，脱硝入口NOx也增加。随着氧量的增加，炉内燃烧区域的供氧量加强，燃烧强度加强，炉膛火焰温度升高，NOx的生成量增大。

锅炉运行氧量即炉内的氧化或还原性气氛，对锅炉的结焦有非常大的影响，如果锅炉运行氧量偏低，炉内还原性气氛较强，煤的灰熔点就会下降，锅炉就容易结焦，因此不能单纯的用氧量来调整脱硝入口NOx值。

2.6 运行磨煤机数量对脱硝系统入口NOx的影响

保持锅炉的520 MW负荷、氧量等不变，通过改变磨煤机运行方式由4台切换成3台运行方式进行试验，结果表明3台制粉运行时脱硝入口的NOx明显低于4台制粉运行时脱硝入口的NOx。

不同负荷时制粉系统启动的影响，同样是4号磨煤机启动，在较高负荷下脱硝入口NOx含量上升，但是上升的幅度并不是很大，之后又呈下降趋势。而在较低负荷下 (530 MW)启动磨煤机后，脱硝入口NOx上升幅度大，并且持续高位时间较长。这是因为:在较低负荷下，炉膛温度相对较高负荷时要低，此时再启动制粉系统，进入炉膛的冷风量和煤粉量增加，使燃烧工况趋于恶劣所致。因此，3台或4台磨煤机制粉能正常维持的负荷，就不启动备用磨煤机。

2.7 磨煤机进口风量对脱硝系统入口NOx的影响

负荷560 MW时，2，4，5，6磨煤机运行，调整2，4，5号磨煤机一次风量。

结果表明，增加磨煤机一次风量，脱硝入口NOx增加。提高磨煤机一次风量后，其风粉浓度发生变化，二次风速相对较低，刚性相对较弱，二次风很快就与一次风混合，在煤燃烧初始阶段，大部分的挥发分氮随煤中其它挥发物一起释放出来，形成中间产物，如NH，CH和HCN，在氧气存在条件下，这些中间产物会进一步氧化成NOx，使NOx的生成量增大。

3 结论

1)锅炉优化控制调整，可以减少 NOx的排放。

2)为减少NOx的排放，多台机组运行时，优化调整机组负荷，减少机组的磨煤机启动操作；减负荷时及时停磨，减少磨煤机的运行台数，并尽量选择下下层磨煤机运行，减少上层磨煤机投运及出力。

3)减少磨煤机一次风量和一次风压能减少降低NOx的排放。

4)运行中燃尽风应控制在25%～50%，这样既有利于降低脱硝入口的NOx排放，又可保证锅炉效率。

〔1〕赵建新，林祥.浅谈火电厂节能减排的措施〔J〕.山东电力技术，2009，36(3):77-80.

〔2〕刘志超.燃煤锅炉NOx排放浓度影响因素的试验和分析〔J〕.电站系统工程，2005，21(5):30-34.

〔3〕罗传奎，李俊华，郝吉明.燃煤锅炉烟气脱硝控制技术〔J〕.工业催化，2005，13(增刊):416-421.

〔4〕王建新，孔令君，姜仕涛.青岛电厂1 025 t/h锅炉燃烧调整降低氮氧化物试验分析〔J〕.山东电力技术，2003，(6): 37-39.

图5 机组降负荷过程中，小机进汽温度平稳

图6 开机时用辅汽带小机，在四抽和辅汽汽源切换时，小机进汽温度平稳

6 结论和建议

通过以上措施，给水泵汽轮机进汽温度再没有出现异常下降现象，彻底解决了存在的安全隐患。

备用设备的重要性不言而喻，但由于设备没有实际运行，所有常常被忽视。通过对给水泵汽轮机进汽温度异常下降原因分析，公司举一反三，加强了对备用设备的检查和日常维护，避免相类似的事情发生。

参 考 文 献

〔1〕哈尔滨汽轮机有限责任公司.亚临界300 MW汽轮机主机说明书73B.000.ISM〔R〕.2001.

〔2〕华润电力 (涟源)有限公司.集控运行规程〔S〕.2013.

〔3〕华润电力 (涟源)有限公司.汽机系统图〔R〕.2013.

〔4〕华润电力 (涟源)有限公司.2B小机振动大不能正常投入运行分析报告〔R〕.2013.

〔5〕GB50660—2011大中型火力发电厂设计规范〔S〕.北京:中国计划出版社，2011.

X701.7

B

1008-0198(2015)06-0058-03

10.3969/j.issn.1008-0198.2015.06.016

张冠群 (1984)，男，辽宁省沈阳市人，助理工程师，工学学士，长期从事火力发电厂生产运行工作。

2015-04-07 改回日期:2015-06-09