600MW发电机组深度调峰NOx排放控制策略分析

摘 要：通过对某电厂二期2*600MW汽轮发电机组燃煤锅炉燃烧时NOx的生成机理、控制措施、当前环保要求等进行分析，并且针对电网深度调峰时NOx排放变化趋势，得出在深度调峰时期有效降低NOx排放的控制策略。

关键词：600MW机组；深度调峰；NOx排放，控制策略

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

1 问题提出

为了满足新环保标准对NOx排放的要求，某电厂已对现役机组实施了环保改造，采用“双尺度低氮燃烧器”加“选择催化还原法（SCR）脱硝技术”来控制NOx的排放。但随电力市场持续走低，社会用电量峰谷时期不平衡随之加剧，需要更多火力电源项目参与电网深度调峰，对NOx排放控制要求更加严苛。

2 NOx的生成机理

热力型，是指空气中的氮在超过1500℃的高温下发生氧化反应，温度越高，NOx的生成量越多。要减少温度型NOx，就要求燃燒处于较低的燃烧水平，同时要求燃烧中心各处的火焰温度分布均匀。

燃料型，是指燃料中的氮受热分解和氧化生成NOx。主要指挥发分中的氮化合物生成NOx，这部分NOx在燃烧器出口处的火焰中心生成。要控制该区域中的NOx的生成量，就应控制燃料着火初期的过量空气系数，使煤粉在开始着火阶段处于缺氧状态，挥发分生成的一部分NOx被还原，这样实际生成的NOx数量可以明显减少。

快速型，是指空气中的氮和碳氢燃料先在高温下反应生成中间产物N、NCH、CN等，然后快速与氧反应，生成NOx。这部分NOx在煤燃料的燃烧中产生量极少，可忽略不计[1] 。

因此主要采取有效措施控制燃料型NOx及热力型NOx的生成。

3 环保排放要求标准

环保在线监测数据NOx排放量的折算值是一个基于实测值的折算值，其函数关系为：折算值=实测值*计算过剩系数/设定过生系数，即：折算值=实测值*21/（21-氧量）*1.4。其中：1.4为设定过剩系数，是根据环保CESM规程规定所得。由上述计算可得不同氧量标准下，计算过剩系数值如表1，若此时实测值较大，则折算值可能超限。

环保排放要求标准。依据《火电厂大气污染排放标准》GB 13223-2011中的排放要求，对于某电厂适用于大气排放控制指标为：烟尘<30mg/m3，二氧化硫 <200mg/m3，氮氧化物<100mg/m3。

4 深度调峰期间NOx变化规律

深调初期，负荷降低给煤量减少，总风量也随之减少，但为了保证锅炉低负荷的燃烧稳定，风量不是随着煤量成倍的减少，而是保证了一定风量以维持锅炉稳燃所需的动量。在主燃区就会形成贫煤富氧的充分燃烧过程，释放热力型NOx与燃料型NOx，导致SCR区域入口NOx排放量陡增，喷氨量陡增，并伴随着氧量的增加，出口NOx折算值在计算过剩系数飞涨的情况下，NOx突增超限。

5 深度调峰时期控制NOx排放措施

煤粉燃烧过程中生成的NOx大部分是燃料型NOx。煤中的氮生成NO是通过挥发分中氮的气相氧化和碳中的氮多相氧化两个途径。[2]，而在富燃料时，这个比例迅速降低，使碳中氮的多项氧化成为NO的主要来源。挥发分氮向NO的转化对于空燃比很敏感，通过合理调节燃烧过程形成贫氧富燃料区，可以大大减少这种转化。

（1）深度调峰时尽量保证中间层制粉系统B、C、D、E磨运行，保证SCR入口温度不低，保护SCR系统运行安全。

（2）控制总风量。在实际运行中，根据空预入口的氧量调节送风量，维持氧量在4%-6%，送风量不小于1200t/h。

（3）降低主燃区二次风率。主燃区二次风配风调整，AA层开度10%-15%，维持炉膛差压AB、BC层开度35%-50%，浓相区CD层开度40%-60%、EF层15%，DE层25%-35%，剩余FF层、OFA层开度10%，制造主燃区贫氧富燃料燃烧环境。

（4）各周界风投自动调节，燃用低发热量煤粉周界风可设置-5%负偏置。周界风有阻碍高温烟气与出口气流掺混、降低煤粉浓度的一面，在燃用低挥发分煤粉时，会影响燃烧的稳定性[3]。

（5）降低一次风率。一次风率越大，为达到煤粉气流着火所需要吸收的热量越大，达到着火所需的时间也越长，一次风率越大煤粉颗粒也越粗，同时煤粉浓度也因一次风率的增大而降低[3]。

（6）增大SOFA区燃尽风率。维持膛差压，开大SOFA1、2层的开度，在投自动情况下正偏置<40%（即开度<60%），其余层SOFA风开度10%。增加燃尽风率与动量。

（7）加强SCR区域喷氨控制。在深度调峰初期SCR入口NOx量突增，若喷氨调门调节性能较差，或目标值设定不合理，会造成SCR出口NOx排放控制困难。因此，在深度调峰开始初期，及时调整目标设定值。

（8）降低空预、脱硫等系统漏风率。因为空预与GGH等设备换热方式、运行方式、检修质量等因素导致漏风率大，出口氧量较空预器入口氧量高2%-4%，使得计算所得折算值高于实测值。如果能在设备选型、改造、运行、检修中设法减少漏风率，将对控制出口NOx排放十分有利。

6 结束语

深度调峰时期NOx排放的控制应从两方面着手，一是先期SCR区域喷氨控制调节，通过设定较低目标排放值可以快速的控制出口NOx值；二是通过燃烧调整，在保证锅炉运行燃烧安全的基础上建立富燃料贫氧主燃烧区，通过提早煤粉着火与扩大还原区控制NOx排放，同时增加燃尽区风率保证锅炉效率与降低出口NOx排放。

参考文献：

[1]蒋文举.烟气脱硫脱硝技术手册[M].北京：化学工业出版社，2006

（11）.

[2]钟秦.燃煤烟气脱硫脱硝技术及工程实例[M].北京：化学工业出版社，2002（05）.

[3]黄新元.电站锅炉运行与燃烧调整[M].第二版.北京：中国电力出版社，2007.

作者简介：郭彦飞（1985-），男，内蒙古人，双学士，助理工程师，从事电厂集控运行工作。