火電廠氮氧化物排放實現(xiàn)排放標準50%限值控制研究

霍武軍

摘要：本文通過對脫硝執(zhí)行NOx排放濃度值低于國家規(guī)定的污染物排放標準50%的限值的控制措施進行探討研究，創(chuàng)造了“W”型火焰鍋爐執(zhí)行NOx濃度按排放標準50%限值控制的成功案例，大大減少了NOx排放量，大幅度降低了NOx排污費。

關(guān)鍵詞：脫硝；排放標準；50%限值；控制措施

1、前言及項目背景

隨著社會日益對環(huán)保的嚴要求、高標準，某火電廠三臺機組脫硝N0x濃度排放已實現(xiàn)“GB13223-2011”小于200mg/Nm3的標準。為了進一步降低脫硝出口NOx濃度的排放，爭取到湘發(fā)改價費[2015]306號文《關(guān)于調(diào)整排污費征收標準等有關(guān)問題的通知》中規(guī)定關(guān)于企業(yè)污染物排放濃度值低于國家或省規(guī)定的污染物排放限值50%以上的，減半征收排污費的優(yōu)惠政策，減輕企業(yè)經(jīng)營壓力，環(huán)保相關(guān)技術(shù)人員決定進行控制措施探討與研究，然而對于“W”火焰爐要執(zhí)行出口NOx排放濃度50%限值控制，確實存在很大困難，尤其3號機組低氮沒有改造，入口NOx濃度在500-1500 mg/Nm³的大幅度波動范圍，這無疑是難上加難！于是從2016年5月份開始，企業(yè)組織專業(yè)技術(shù)人員進行初步試驗和運行數(shù)據(jù)的收集，前后對比分析認為：50%限值的排放標準控制，在當(dāng)前不進行設(shè)備技術(shù)改造的前提下，經(jīng)采取一定的管理舉措，很有可能會實現(xiàn)，但在控制過程中不能采取簡單的“多噴點氨”的辦法，需要從實現(xiàn)這一目標不導(dǎo)致氨逃逸超標，不導(dǎo)致空氣預(yù)熱器堵塞，不影響催化劑的使用壽命等多方面來考慮應(yīng)對措施，也是本項目需解決的關(guān)鍵問題所在。

2、機組概況及管理創(chuàng)新舉措

2.1、機組概況

某火電廠裝機容量為180萬千瓦（1、2、3號機組），其中1、2號機組為60萬千瓦亞臨界機組，于2006年9月投產(chǎn)發(fā)電；3號機組為60萬千瓦超臨界機組，于2009年7月投入運行。一期2×600MW機組是東方鍋爐廠生產(chǎn)的亞臨界壓力、中間一次再熱、自然循環(huán)的DG2030/17.6-Ⅱ3型鍋爐，鍋爐雙拱單爐膛、燃燒器布置于爐膛前后拱上、燃燒器出口煤粉組成“w”型火焰的燃燒方式，制粉系統(tǒng)采用正壓直吹式制粉系統(tǒng)，配有進行改造過的低氮燃燒器；3號機組為600MW燃煤發(fā)電機組，鍋爐為北京B&W公司生產(chǎn)的超臨界參數(shù)、一次中間再熱、平衡通風(fēng)、露天布置的Ⅱ型鍋爐，鍋爐采用正壓直吹制粉系統(tǒng)，“W”火焰燃燒方式，并配置濃縮型EI-XCL低NOx雙調(diào)風(fēng)旋流燃燒器。

2.2、脫硝系統(tǒng)概況

1號機組脫硝投運時間為2012年12月，2號機組脫硝投運時間為2013年11月，3號機組脫硝投運時間為2009年8月份，與主機同步投運。

1、2、3號鍋爐煙氣脫硝裝置均采取選擇性催化還原（簡稱SCR）法來達到去除煙氣中NOx的目的。設(shè)計脫硝處理能力在鍋爐最大工況下脫硝效率不小于80%，脫硝裝置可用率不小于98%。催化劑采用平板式按2+1層設(shè)計，目前設(shè)計兩層催化劑，其中一層為預(yù)留層，其生產(chǎn)廠家為大唐南京環(huán)保科技工程有限責(zé)任公司。

2.3、脫硝出口NOx濃度排放按50%限值控制的各類措施

2.3.1、優(yōu)化脫硝AIG調(diào)整

1）1、2號機組脫硝AIG優(yōu)化調(diào)整

在機組負荷600MW情況下，調(diào)整前各支AIG分流管手動調(diào)門均為全開位置。根據(jù)稀釋后氨氣噴氨量進行對各個調(diào)門進行初步調(diào)整，平衡了各個AIG分流管流量，脫硝系統(tǒng)出口煙氣中NOx濃度基本可按50%限值調(diào)整，SCR反應(yīng)器出口氨氣逃逸濃度低于允許值2.27 mg/Nm3，達到設(shè)計要求。

經(jīng)過AIG噴氨格柵的優(yōu)化調(diào)整，提高了噴氨的均勻性，避免局部氨逃逸高，而影響下游設(shè)備安全穩(wěn)定運行，以及逃逸的氨與S03發(fā)生副反應(yīng)，生成硫酸氫銨，而堵塞空預(yù)器和降低催化劑活性的風(fēng)險。

2）3號機組脫硝AIG噴氨格柵優(yōu)化調(diào)整

3號爐低氮沒有改造，造成入口NOx濃度高在800-1500mg/Nm3，且上下變化快，特別是機組加減負荷期間，入口NOx濃度隨機組工況變化太大，并且兩側(cè)噴氨極不均勻，增加噴氨量時，氨逃逸增加，減少噴氨量時排放達不到要求，面臨這種局面環(huán)保部協(xié)調(diào)集團化中所在1、2號機組的調(diào)整基礎(chǔ)上進一步優(yōu)化對3號機AIG噴氨格柵的優(yōu)化調(diào)整。通過AIG優(yōu)化調(diào)整，兩側(cè)噴氨均勻性明顯提高，脫硝出口NOx分布均勻性明顯提高，NOx濃度排放基本可按50%限值控制。

2.3.2、優(yōu)化自動噴氨邏輯

自動控制存在滯后，也是實現(xiàn)50%排放限值排放的瓶頸。根據(jù)脫硝系統(tǒng)噴氨自動存在滯后，特別是在機組加減負荷期間出現(xiàn)過高調(diào)和過低調(diào)問題，多次對噴氨邏輯進行優(yōu)化調(diào)整，使出口設(shè)定的NOx值與實際出口的NOx值偏差在正負30rag/N3，有效控制噴氨的不均勻性，避免了自動噴氨不能隨主機工況變化而噴氨滯后的問題，控制和減少NOx瞬時超標。并在3號機創(chuàng)造了較好的經(jīng)濟性，優(yōu)化后比優(yōu)化前3號機脫硝效率高5.43個百分點，煙囪NOx濃度降低了31.79mg/Nm3，每億千瓦時液氨消耗減少了14.79噸。

2.3.3、優(yōu)化運行調(diào)整措施

為了使脫硝系統(tǒng)在安全、環(huán)保、經(jīng)濟運行的基礎(chǔ)上能很好的實現(xiàn)出口NOX排放實現(xiàn)50%限值控制，環(huán)保部在組織對脫硝系統(tǒng)進行AIG調(diào)整及噴氨邏輯優(yōu)化的基礎(chǔ)上，又分多次修改、討論完善技術(shù)調(diào)整措施，修改及完善后的措施詳如下：

1）優(yōu)化調(diào)整1、2、3號機組脫硝AIG噴氨格柵，提高煙氣NOx流場分布的均勻性和兩側(cè)噴氨的均勻性。

2）定運行精細化調(diào)整措施，根據(jù)1-3機組脫硝參數(shù)分析，確保煙囪NOx濃度排放控制均值在90-100mg/Nm3內(nèi)，制定調(diào)整措施如下：

3）各班密切監(jiān)視和分析參數(shù)變化趨勢，發(fā)現(xiàn)異常及時聯(lián)系處理，并切換手動調(diào)整噴氨量，防止監(jiān)視不到位或處理不當(dāng)導(dǎo)致NOx超標、超限。

4）一期兩臺機組脫硝入口NOx濃度較3號機組低，各班將煙囪NOx控制在90-110mg/Nm3區(qū)間，不得長期低于90mg/Nm3，也不能長時間高于100mg/Nm3，兩臺機組脫硝凈煙氣NOx要盡量控制平衡，不能偏差太大，防止小時均值大于100mg/Nm3和浪費液氨的使用；

5）3號脫硝稀釋風(fēng)量最大值只有8900m3/h，所以主機高負荷期間，務(wù)必控制噴氨量，防止氨，空比大于8%系統(tǒng)保護跳閘，防止環(huán)保設(shè)施非異停。

6）小時段前40分鐘NOx濃度排放不能控制太高，按50%限值控制好，給后續(xù)留有足夠的調(diào)整空間，防止后20分鐘出現(xiàn)瞬時超標時能均衡該小時均值。

2.3.5、盯守住各個可能導(dǎo)致50%限值控制失敗的環(huán)節(jié)，并將各環(huán)節(jié)的落實到位直接與績效獎金掛鉤

1）脫硝專責(zé)每天及時查看前一日和月累積煙囪CEMS的NOX日均排放值。如發(fā)現(xiàn)前一日和月累積煙囪CEMS的NOX日均排放值超過100mg/Nm3，立即分析原因并通報，采取直接有效的措施降低排放濃度，確保月累積平均濃度在100mg/Nm3以內(nèi)。

2）環(huán)保專責(zé)或統(tǒng)計專責(zé)每天8：30前公布前一日以及月度累計排放均值情況，非正常工作時間由部門值班負責(zé)人代替。

3）煙囪NOx濃度發(fā)生月均排放濃度值超過100 mg/Nm3，無法享受排污費減免的優(yōu)惠政策，由環(huán)保部組織分析，對于人為原因引起的直接進行績效兌現(xiàn)。

4）脫硝運行班組嚴格執(zhí)行50%限值排放的控制措施，無特殊原因不執(zhí)行該措施的班組扣除相應(yīng)的績效分。

5）脫硝日排放均值超過100 mg/Nm3或月度內(nèi)日累計排放均值超過100 mg/Nm3，專責(zé)及時組織分析并采取措施。

6）所有的措施執(zhí)行最終用績效分來進行衡量，績效分與月度獎金直接掛鉤，有效地促進各項措施的落實。

3、實施效果

通過“精細調(diào)整”、“嚴防盯守”、“績效考核”等管理模式，2015年7月-2016年7月，該火電廠3臺機組月均NOx濃度達到了50%的排放標準限值要求，煙囪NOx濃度排放值在90-100mg/Nm3范圍，率先成為湖南省“W”型鍋爐實現(xiàn)脫硝系統(tǒng)出口NOX濃度達50%限值排放標準的機組，為企業(yè)爭取到減半繳納排污費的優(yōu)惠政策。執(zhí)行脫硝出口NOx排放濃度50%限值排放標準以來，3臺機組脫硝氨逃逸控制在正常范圍，脫硝催化劑沒有發(fā)現(xiàn)磨損現(xiàn)象，下游設(shè)備空預(yù)器差壓正常，沒有發(fā)生堵塞現(xiàn)象；從2015年7月至2016年7月，該火電廠共排放氮氧化物約1699噸，比未執(zhí)行50%限值要減少氮氧化物排放量約1226噸，減少排污費約276萬元，成為湖南分公司五家企業(yè)中排污費最低的繳納單位，為企業(yè)三大污染物“零超排”做出了巨大貢獻，創(chuàng)造了很好的經(jīng)濟效益和環(huán)保效益。

4、結(jié)束語

某火電廠3臺機組脫硝出口NOx濃度執(zhí)行排放標準50%限值控制研究實施于2015年7月至2016年7月，在企業(yè)實際應(yīng)用1年零1個月。2015年7月份第一次實現(xiàn)了出口NOx濃度50%限值排放標準，月均值首次達到了100 mg/Nm3以內(nèi)，創(chuàng)造了“W”型火焰鍋爐執(zhí)行NOx濃度按排放標準50%限值控制的成功案例，不僅大大減少了NOx濃度排放量，也為排污費的大幅度減征邁開了成功的一步。在企業(yè)技術(shù)人員不斷摸索總結(jié)和運行人員一年來不懈努力下，克服了一道道障礙，順利獲得了國家減半征收排污費的優(yōu)惠政策，該項目不失為一個優(yōu)秀的管理創(chuàng)新項目，值得同類型機組借鑒和推廣。