350 MW超临界CFB脱硫脱硝一体化协同控制技术研究

2017-10-16于娜

山东电力技术 2017年9期

关键词：循环泵石灰石烟道

李鹏，于娜

（1.江苏华美热电有限公司，江苏徐州 221141；2.中国华电集团公司，北京 100031）

350 MW超临界CFB脱硫脱硝一体化协同控制技术研究

李鹏1，于娜2

（1.江苏华美热电有限公司，江苏徐州 221141；2.中国华电集团公司，北京 100031）

对350 MW超临界CFB锅炉进行燃烧调整试验，研究炉前喷钙系统的石灰石输入量与NOx原始排放的关系，并绘制石灰石输入量与NOx原始排放的关系曲线。基于试验结论，通过调整炉内石灰石的用量，控制进入脱硫塔原烟气SO2质量浓度，实现炉内喷钙系统、SNCR脱硝系统、尾部湿法脱硫系统的合理化匹配，获得最佳经济效益。

超临界；CFB锅炉；炉内喷钙；SNCR；湿法脱硫

Abstract:Combustion adjustment experiment was carried out in 350 MW supercritical CFB boiler，the relationship between the input of limestone and the original NOxemission was studied，and drawed the relation curve between the input of limestone and the original emission of NOx.Based on the experimental results，by adjusting the amount of limestone in the furnace，controlling the SO2content in the flue gas of desulfurization tower，realized the reasonable matching of the calcium injection system in the furnace，the SNCR denitration system and the tail wet desulfurization system，got the best economic benefits.

Key words:：supercritical；CFB boiler；the calcium injection；SNCR；the tail wet desulfurization

0 引言

350 MW超临界CFB锅炉在300 MW级亚临界锅炉的基础上进行了大量优化，如炉膛伸缩比优化、高位二次风技术、多并联扩展水冷屏技术、布风板分区技术、炉前均匀连续给煤技术等［1-2］，NOx及 SO2的原始排放值大大降低，特别是烟气中的NOx质量浓度，在不投入尿素、液氨等还原剂的前提下，原始排放可以达到 50 mg／m3以下［3］，这就为脱硫系统、脱硝系统的一体化协调控制创造了条件。主要就炉内输入石灰石对NOx原始排放的影响进行试验研究，并在此基础上通过调整炉内石灰石用量、SNCR系统尿素用量、尾部湿法脱硫系统设备投用率，实现最佳的运行经济效益。

1 试验过程

1.1 试验煤种及石灰石

本次试验煤种采用设计煤种，煤质分析见表1，石灰石的数据见表2。

表1 煤质分析

表2 石灰石成分分析

1.2 试验测点

试验测量项目、测点位置均依据ASME PTC4锅炉性能试验规程［4］、ASMEPTC4.3 空气加热器［5］等有关标准确定，锅炉性能考核试验所有测点如下。

烟气取样测点：布置在空气预热器进口烟道、布袋除尘器进口烟道，空气预热器进口烟道每侧12个测孔，A、B空预器共24个测孔；布袋除尘器进口烟道每侧为4个测孔，A、B布袋除尘器共8个测孔。

烟气温度测点：布置在空气预热器进口烟道、布袋除尘器进口烟道，同烟气取样测点共用。

空气温度测点：布置在一、二次冷风道，一次风道每侧2个测孔共4个测孔；二次风道每侧2个测孔共4个测孔。

环境温度压力测点：在送风机入口附近避风遮阳处。

1.3 试验仪器和方法

烟气分析仪器在每次试验前后进行现场标定和校核。主要仪器仪表如表3所示。

试验过程中，保持给煤均匀，调整上下二次风的风量在合适的位置，上层二次风门开度在50%～70%，下层80%～100%，保持炉内平均床温在850℃左右。

烟气成分测量，分别在空预器、布袋除尘器进口烟道按照网格法规定逐点测量烟气成分含量，以此获得截面烟气成分代表点，在代表点处采用取样管抽取烟气样品，抽取的烟气样品引至特制的烟气混合器进行预处理。然后将烟气样品引至烟气前处理装置清洁、除湿、冷却后接入NGA2000型烟气分析仪。典型的烟气取样分析系统如图1。烟气成份分析的主要项目有：O2、CO、CO2、NO，NGA2000 型烟气分析仪具有输出电流信号的功能，再辅之以IMP分散式数据采集系统，烟气成份分析数据采样周期为2 s，可对试验工况内烟气成分实现实时监测。

表3 试验主要仪器

图1 烟气取样分析系统

空预器进口烟气中NOx质量浓度（6%O2，标态，干基）［6-8］

式中：ρ（NOx）为标准状态、6%O2、干烟气下 NOx质量浓度，mg／m3；φ（NO）为实测干烟气中 NO 体积分数，μL／L；w（O2）为测干烟气中氧量，%。

2 石灰石给料量对NOx生成的影响

2.1 石灰石投运对NOx生成的影响

试验选择在江苏华美热电公司2号锅炉进行，在机组360 MW负荷时，逐渐投运石灰石，观察石灰石投运对锅炉出口NOx的影响［9］，调整石灰石旋转给料机转速，控制进入炉内的石灰石量。石灰石量的加入要少量并缓慢增加，观察空预器进口NO排放量的变化趋势，并记录结果试验结果如表4。

2.2 石灰石给料量和NOx的关系

为了更直观地体现石灰石给料量和NOx的关系，通过曲线图表示，如图2所示。

图2 NOx与石灰石给料量的关系

从图2可以看出，在不投入石灰石时，NOx的排放质量浓度较低，在50 mg／m3左右，随着石灰石给料量增加，NOx排放呈现总体上升的趋势，在石灰石量低于3 t／h时，NOx排放增长速度较缓慢；石灰石量高于4 t／h时，NOx排放增长速度急剧上升。

3 脱硫系统、脱硝系统的一体化协调控制

在单台350 MW超临界CFB机组进行了为期1个月的脱硝脱硝一体化协调控制试验，试验目的通过调整炉内脱硫石灰石的用量，控制进入脱硫塔原烟气SO2质量浓度，SNCR脱硝喷枪不投入或者仅投入一组的情况下，保证NOx排放达标，同时降低炉后湿法脱硫系统电耗，获得最佳经济效益。

3.1 试验情况

试验期间入炉煤空干基硫分在0.84%～1.51%之间，计算算术平均值在1.12%，机组电负荷在190～310 MW之间，平均热负荷折算电负荷约40～50 MW。

试验过程中，通过调节叶轮给粉机变频速率，调整炉前石灰石用量，投入一组或多组炉前石灰石系统，控制炉内 m（Ca）／m（S）在 1.5 左右，炉膛出口烟气SO2质量浓度在 800 mg／m3时经济性最好［10］。机组电负荷在240 MW以下，脱硝喷枪可以不投入，能保证NOx排放达标（低于 50 mg／m3），湿法脱硫浆液循环泵仅运行2台即可满足净烟气SO2排放达标（低于35 mg／m3）；电负荷 270～310 MW 时，需运行 3 台浆液循环泵。在进行脱硫脱硝一体化协调控制试验前，低负荷工况，尾部湿法脱硫系统需要运行4台浆液循环泵，高负荷工况需要5台浆液循环泵。