新环保政策下锅炉风量控制的研究与应用
2019-12-19张浩然
摘 要：随着《华电山东公司2019年度火电企业绩效管理办法》的实施，对环保参数要求更加严格：二氧化硫、烟尘全时段小时均值、日均值合格;机组并网后氮氧化物小时均值合格。而氧量>19%，所有环保参数目前暂不考核，机组启停时通过风量控制，是确保环保参数达标排放的有效手段。
关键词：风量;氧量;19%;控制;氧量转换;粉尘浓度小时均值;最大燃料量;理论空气量
1 概述
邹县发电厂现有8台机组，其中一、二期为4×335MW机组，三期为2×635MW机组，四期为2×1000机组，锅炉均为煤粉炉。8台机组脱硫系统均采用石灰石-石膏湿法脱硫工艺，主要脱硫设备有脱硫吸收塔、浆液循环泵等;入炉煤硫份设计值分别为：一二期机组1.3%、三期机组1.5%、四期机组1.2%。8台机组脱硝系统均采用LNB+SCR工艺。一、二期除尘系统采用静电除尘+湿式除尘;三四期除尘系统采用静电除尘+MGGH。大气污染物排放标准为：二氧化硫35mg/Nm3、烟尘5mg/Nm3、氮氧化物50mg/Nm3，均按6%O2折算。
2 问题的提出
2.1 机组正常运行时环保参数现状
机组正常运行时，氧量升高，会造成脱硝入口NOx升高、烟囱出口NOx短时升高，对SO2、粉尘浓度等环保参数偏高甚至超标。可能原因有：烟囱出口CEMS测量误差、制粉系统启停、机组负荷偏低、电除尘缺陷、烟道积灰扬尘等等。因此，适当降低氧量对控制环保参数有利。
2.2 机组启停时环保参数现状
机组启动通风前启动脱硫系统、除尘系统;机组停运后，当环保参数正常后停运脱硫系统、除尘系统;机组启停时锅炉上优质烟煤，二氧化硫能控制在标准值以下。
机组启停时，燃料量低、风量较大，造成粉尘小时均值频繁超过标准值。而氧量控制是保证粉尘达标排放主要手段。
3 风量的控制研究
3.1 理论空气量的研究基础
理论空气量一般采用元素分析结果来计算，已知大气平均含氧量为21%。如燃料元素分析结果（重量%）为：C、H、O、N、S。对于C，有：C+O2=CO2，则C燃烧需氧气量Oc=C*32/12/21%;对于H，有：4H+O2=2H2O，则H燃烧需氧气量Oh=H*32/4//21%;对于S，有S+O2=SO2，则S燃烧需氧气量Os=S*32/32/21%。
过剩空气系数用“α”表示，计算公式为α=21/（21-O2实测值）。当氧量等于19%时，α=21/（21-19）=10.5。即：要控制氧量大于19%，锅炉的过量空气系数必须大于10.5倍，燃料量越大，锅炉燃烧所需风量越大。
3.2 理论空气量的计算公式
机组启停时，一般采用煤、油混燃的方式。燃煤为优质烟煤，燃油为0号柴油。
3.2.1 燃煤的理论空气量
优质烟煤以鲍店煤为研究对象，如表1所示。
3.2.2 燃油的理论空气量
柴油是碳氢化合物燃料，其中碳约占86%，氢约占13%，氧约占1%。则1t燃油的理论空气量：
=（86%×32÷12+13%*32/4-1%）÷21%=15.82t
3.3 环保参数的折算公式
国家环保部门要求环保参数均按6%O2进行折算，则折算倍数为：（21-6）/（21-O2）。当氧气含量接近19%时，折算倍数最大为7.5倍。
4 锅炉风量的控制应用
4.1 确定锅炉氧量≥19%时最大燃料量
4.4 确定风量控制的原则
机组启动时：
（1）应根据燃料量控制风量使烟囱出口氧量稍大于19%。
（2）控制较低风量对于加快机组启动进程有利。
（3）氧量转换的时机为：机组3000r/min暖机结束、准备并网时、燃料量大于“氧量≥19%时的最大煤量”并继续增大燃煤量，10分钟内将风量降至锅炉最低允许风量，一般为35%额定风量，同时配合增开浆液循环泵来降低粉尘浓度。
机组停运时：
（1）应保持较低风量，控制较低氧量。
（2）氧量转换的时机为燃料量低于氧量≥19%时的最大煤量，机组解列后，5分钟内将风量增至“燃料量对应的氧量≥19%”时的最少风量以上，控制高粉尘浓度时间低于10分钟。
5 应用效果
机组在机组启动时，基本实现粉尘浓度达标排放。停机时粉尘浓度小时均值偶尔会超标。
6 结语
机组开机时应控制氧量大于19%，同时研究燃料量、高旁开度与蒸汽参数的对应关系，尽可能提高主蒸汽温度。机组停机时，缩短最后两台磨的断煤间隔，在停用最后一台磨煤机前发电机解列、给煤机断煤后5分钟进行氧量转换，可以减少粉尘超标的时间。
参考文献：
[1]邹县发电厂《335MW机组集控运行规程》.
[2]邹县发电厂《635MW机组集控运行规程》.
[3]邹县发电厂《1000MW机组集控运行规程》.
[4]范仲元.用煤的工业分析数据计算烟气参数[J].江苏电机工程，2004（01）：36-37.
作者简介：张浩然（1991-），本科，助理工程師，从事火电厂集控运行管理工作，研究方向：自动化。
