火電機組脫硝系統投入后相關問題探討

盧小川 孫小鋒

(四川廣安發電有限責任公司,四川廣安 638000)

火電機組脫硝系統投入后相關問題探討

盧小川 孫小鋒

(四川廣安發電有限責任公司,四川廣安 638000)

為了貫徹《中華人民共和國環境保護法》、《中華人民共和國大氣污染防治法》和《火電廠大氣污染物排放標準》,廣安電廠600MW機組相繼投入脫硝系統,伴隨著脫硝系統的投入,電廠鍋爐運行出現了很多隱患及問題,尤其是空預器的堵塞,以及如何降低氮氧化物產生量等等。

環保 脫硝 鍋爐燃燒 技改

由于環保方面的要求，廣安電廠三期#61、#62機組相繼投入脫硝系統。由于脫硝系統的投入，面臨兩大問題需要解決:

首先安全方面，首先脫硝系統的投入加速了空預器的堵塞，其次就是經濟方面，如何降低脫硝氨耗量也成為當前公司節能的一個新課題。以下引風機電流和空預器差壓對比，可以看出脫硝系統投入一個月后空預器堵塞加重，各項經濟指標下降。發電負荷380MW，同等送風情況下，引風機電流脫硝投運前205A，脫硝投運后216A，空預器壓差投運前0.65Kpa，投入后1.43Kpa；發電負荷420MW，引風機電流脫硝投運前223A，脫硝投運后238A，空預器壓差投運前0.71Kpa，投運后1.53Kpa；發電負荷450MW，引風機電流脫硝投運前231A，脫硝投運后248A，空預器壓差投運前0.86Kpa，投運后1.76Kpa；發電負荷480MW，引風機電流脫硝投運前243A，脫硝投運后265A，空預器壓差投運前0.97Kpa，投運后1.88Kpa。

經過研究分析發現空預器堵塞主要原因有2點:

(1)當前公司燃用的煤種硫份較高，冬季汽溫較低，而暖風器投入率低(發生泄漏隔離)，導致空預器發生低溫腐蝕，而脫硝系統的投入加劇了這一過程，導致空預器積灰嚴重。介于這種情況，機組的空預器冷端及熱端吹灰壓力由原先的1.5MPa提升至2.3MPa，每8個小時投入冷端及熱端吹灰器一個流程。由于空預器冷端更容易積灰，如果空預器堵塞嚴重便對其冷端進行連續吹灰，直至空預器差壓下降至正常范圍。其次就是從燃運配煤方面著手，不僅熱值、揮發分摻配，而且對其硫份進行摻配，同時滿足環保及安全的要求。

(2)脫硝系統噴氨量的多少直接影響空預器的堵塞程度。因此在脫硝系統投入初期，應當重視脫硝系統氨耗量的分析研究。降低氨耗量不僅是經濟方面的要求，也是安全方面的要求，通過分析發現氨耗量大的根本原因有以下幾點:

(1)煤質因素；

(2)燃燒控制因素(包括各個負荷的配風及制粉系統運行方式)；

(3)人員調整因素:運行人員對新設備特性不熟調整幅度過大、運行人員對催化反應滯后把握不準；

(4)設備原因:噴氨管道管徑大、調門精度差、噴氨調門自動投入率低。

降低氨耗量的重點就是降低氮氧化物產生量:介于煤質方面的影響因素解決問題主要方法就是配煤方面保證燃燒穩定，由于廣安電廠三期600MW機組燃燒方式為前后墻直吹式對沖燃燒方式，燃燒器為低氮旋流燃燒器，而Nox主要生成區域就在燃燒器出口，因此穩定的燃燒下燃燒器區域產生的氮氧化物就會極大降低。

其次就是燃燒方式也是降低Nox排放量的最重要的一點，而從哪里著手調整首先就要知道Nox如何產生的，簡單說就是空氣中的氮氣在高溫有氧的地方就會發生反應生成氮氧化物。如何控制燃燒器出口區域的含氧量就是重點:

(1)合理優化磨煤機運行臺數，低負荷情況下能運行4臺磨煤機就不要運行5臺磨煤機，因為集中燃燒情況下燃燒器區域相應剩余氧量較低，因此能極大降低Nox生成量。負荷360MW，5臺磨煤機運行時爐膛出口Nox排放量為734mg/Nm3，4臺磨煤機運行時為516mg/Nm3。(2)合理的配風也能極大降低Nox排放量:首先分級配風是關鍵，保證燃燒允許的情況下開大三次風及燃盡風，控制燃燒器區域相對缺氧狀態也能控制Nox 生成量，但是對燃盡風也有一定要求，那就是燃盡風設計的剛性要足夠，不然后期補氧不充分，會極大提高飛灰可燃物含量，降低鍋爐燃燒效率。配風方式針對性要強，要做到分負荷段改變配風，高負荷情況下三次風及燃盡風開度需要逐漸開大，滿負荷時燃盡風開度〉60%，三次風開度〉60%。以下是不同燃盡風情況下的Nox排放量，負荷500M，燃盡風開度30%開度下爐膛出口Nox排放量為892mg/Nm3，燃盡風開度60%開度下為827mg/Nm3。

鑒于以上的因素為了減少Nox生成我們對燃燒方面進行了如下優化:

(1)保證磨煤機處于高出力運行，避免出現高磨煤機臺數、低磨煤機負荷這種工況出現。

(2)在燃燒允許的情況下開大各燃燒器三次門，控制燃盡風開度上限運行。

(3)燃燒穩定是關鍵，不穩定的燃燒會產生更多的Nox，因此以上兩點也是相對的，只是一個調整方向。找到一個合適燃燒方式才是關鍵，因此各種調整也是相對的，不同的鍋爐，不同的燃燒器調整區別也是很大的。

(4)加強燃運上煤和配煤系統的管理，和關聯部門做好溝通協調，保證均勻煤質上倉，加強燃運系統缺陷管理，提高設備健康度，保證摻配質量也是很關鍵的。

從設備優化方面降低氨耗量，而當前設備有以下幾個問題:

(1)噴氨管道管徑過大，噴氨量控制精度低，控制氮氧化物排放合格就需要壓低控制值，因此導致氨耗量增大。

(2)噴氨調門常處于非線性調整區，且機組正常運行時候噴氨調門開度〈5%，調整線性差不易控制。

對策措施:

(1)前期對噴氨調門前法蘭加裝120mm節流孔板，控制噴氨量，盡量使調門處于可調區間，擴大調整范圍。

(2)在SCR區噴氨管道另裝管徑33mm小旁路及調門，以備低負荷使用，提高各負荷下調整精度減少液氨浪費。

設備角度解決調整困難問題，因此控制員能夠精確調整，保證環保指標同時減少液氨浪費，緩解了空預器堵塞。 通過不斷的提高與改進，三期機組液氨單耗由5.4Nm3/萬KW.h降低至4.2Nm3/萬KW.h，空預器堵塞情況也逐漸可控。由于當前國家環保力度逐漸加大，相信火電機組陸陸續續都會投入脫硝系統，因此如何安全經濟運行脫硝系統是當前一個大課題，還需要不斷摸索才能更加完善。