一次風母管壓力變化對大型鍋爐SCR系統運行的影響

劉 彬, 郭 爽 , 王文生, 李瑞光, 邱國銘

(1.華電白音華金山發電有限公司，內蒙古 錫林郭勒 026200；2.華電電力科學研究院東北分院，遼寧 沈陽 110179)

一次風母管壓力變化對大型鍋爐SCR系統運行的影響

劉 彬1, 郭 爽1, 王文生2, 李瑞光1, 邱國銘1

(1.華電白音華金山發電有限公司，內蒙古 錫林郭勒 026200；2.華電電力科學研究院東北分院，遼寧 沈陽 110179)

針對發電廠600 MW機組SCR脫硝系統投產后出現氨消耗量明顯偏高的問題，在加強日常檢修管理的同時，開展了一次風母管壓力優化試驗。通過試驗尋找出一次風母管壓力參數控制的最優值，在不影響制粉和爐內燃燒的同時，達到了降低SCR系統氨消耗量和廠用電率的目的，為同類型機組SCR系統優化運行提供參考。

脫硝系統；一次風；氨消耗量

NOx是造成大氣污染的主要污染物之一，也是產生酸雨、光化學煙霧的主要因素[1]。隨著我國對環保要求日益嚴格，SCR煙氣脫硝技術因脫除效率高、能適應當前環保要求而得到電力行業的高度重視，成為應用最廣泛、最成熟的煙氣脫硝技術之一。但是，對于已投運的大容量鍋爐，SCR脫硝系統出現了氨消耗量大、催化劑積灰等諸多問題[2]，這些問題也成為威脅火電機組經濟、安全和環保運行的主要隱患。針對上述問題，很多電廠采用了設備改造、優化運行等措施，取得了較大效果。

本文針對白音華發電廠1號機組氨消耗量偏大的問題，重點采用優化一次風母管壓力的運行方式進行了不同工況下的試驗比較。通過試驗選取了合理的一次風母管壓力，在降低SCR系統氨消耗量的同時，也提高了機組運行經濟性。對同類型機組優化SCR系統運行工作有一定借鑒意義。

1 設備概況

白音華發電廠2×600 MW機組鍋爐為北京B&W公司設計制造的B&WB-2080/17.5-M型亞臨界參數、一次中間再熱、平衡通風、前后墻對沖燃燒、單爐膛、尾部雙煙道結構的自然循環汽包爐。采用中速磨正壓直吹制粉系統，并配置B&W標準的DRB-XCL低NOx雙調風旋流燃燒器，設計燃料為白音華褐煤。空預器選用豪頓華公司設計生產的32.5VNT20000(150)型三分倉回轉式空氣預熱器，原設計旋轉方向選用煙氣/一次風/二次風。鍋爐主要設計參數見表1。

表1 鍋爐主要設計參數

2013年對2臺爐進行了脫硝系統改造，同年12月2臺機組脫硝系統均通過168 h試運行。采用選擇性催化還原法(SCR)脫硝裝置，還原劑為氨(液氨直接蒸發獲得)，安裝于鍋爐省煤器出口至空預器入口之間。在設計煤種、機組額定負荷工況(BRL、處理100%煙氣量)條件下，脫硝裝置入口NOx濃度按350 mg/Nm3，裝置效率按不小于72%(即脫硝裝置出口NOx排放濃度不大于100 mg/Nm3)進行設計。噴氨量設計值在BRL(額定負荷)且原煙氣中NOx含量為350 mg/Nm3時，系統氨消耗量不大于206 kg/h。

2 存在問題

由于機組長時間連續運行，SCR區催化劑表面積灰嚴重，催化劑有效反應區減小，導致機組噴氨量有所增加，嚴重時氨消耗量已超出設計值。1號機組停機期間對SCR區催化劑進行了清灰處理，啟動后發現氨消耗量比停機前有所降低。其中，停機檢修前1號機組氨消耗量為0.59 g/kWh，啟機后相同機組負荷率下運行時氨消耗量0.46 g/kWh，但仍高于2號機組的氨消耗量0.37 g/kWh。經過現場統計分析發現，1號機組SCR系統氨消耗量仍有較大下降空間。

3 一次風母管壓力優化試驗

燃煤鍋爐降低NOx排放量的關鍵技術是分級燃燒，其對于燃料氮的轉化有顯著的抑制作用[3]。由于一次風處于主燃區，一次風率的大小較大程度上影響著分級燃燒的效果。無論燃燒器功率如何，降低一次風率一定程度上就等同于實現分級燃燒，對鍋爐NOx的生成量有較大抑制作用[4]。理論上講，一次風量存在一個最佳值，在滿足制粉和爐內燃燒的基礎上，使鍋爐NOx排放量最低，即氨消耗量達到最小。

經過查閱相關資料發現，1號機組在500 MW以上負荷運行時，多數情況下一次風母管壓力控制在9～10 kPa。1號機組帶500 MW負荷穩定運行，保持運行氧量、磨煤機運行方式相同的情況下，進行了改變一次風母管壓力對鍋爐NOx排放量及SCR系統氨消耗量影響幅度試驗。主要試驗結果見表2。

表2 變一次風母管壓力試驗結果

一次風母管壓力調節原則如下：磨煤機運行時保持磨煤機入口熱風調節擋板全開，用一次風母管風壓控制磨煤機入口風量，正常情況下磨煤機電流應控制在39～44 A，對于出力不好的磨煤機可通過調節各臺磨煤機煤量偏差的方法進行調整。在引風機不超出力的情況下，應按規定控制氧量和CO含量，以保證燃燒完全。結合表2的主要試驗結果，主要從爐內燃燒、輔機耗電和氨消耗量3個方面進行說明。

a. 對爐內燃燒情況的影響

在總風量及磨煤機運行方式基本相同的情況下，工況1的一次風母管壓力和一次風機電流均遠高于工況2，造成工況1送風機電流小于工況2，使得工況1的二次風量偏小，燃燒不充分，導致工況1下凈煙氣側CO濃度達到滿量程。這極易造成爐內出現還原性氣氛，使灰熔點溫度下降，引起爐內結焦，不利于鍋爐的安全穩定運行[5]。

b. 對爐側主要輔機耗電的影響

3種試驗工況風機消耗電流總和分別為906 A、861.3 A和932.9 A，折算成廠用電率分別為2.98%、2.83%和3.07%。可見，工況2下廠用電率比工況1低0.15個百分點，比工況3低0.24個百分點。若按照全年常規發電量為50億kWh、電價0.3元/kWh計算，平均節省廠用電率為0.195個百分點，1年可降低發電成本約285萬元。

c. 對氨消耗量的影響

3種工況下氨消耗量分別為0.48 g/kWh、0.34 g/kWh和0.66 g/kWh。與工況2參數相比，工況1和工況3的一次風量明顯偏大，導致燃燒推遲，爐膛出口溫度高，因此造成工況1和工況3的SCR區入口NOx濃度高，最終導致噴氨量增大。可見，一次風母管壓力維持在8.1 kPa(工況2)附近時，氨消耗量基本可控制在0.34 g/kWh，比1號機組啟動后平均降低了0.12 g/kWh，若按照全年常規發電量為50億kWh、液氨單價3 000元/t計算，全年可節省液氨600 t，降低發電成本180萬元。

4 結束語

通過一次風母管壓力優化試驗，SCR脫硝系統氨消耗量可降低0.12 g/kWh，催化劑效率也可得到一定幅度的提升。在保證不堵磨的情況下，盡量降低一次風量，鍋爐燃燒所需的空氣由熱二次風進行補充，這樣對鍋爐燃燒有利，同時能降低機組廠用電率和機組噴氨量，降低發電成本。

[1] 楊 超.SCR技術在電廠中的應用[J].東北電力技術，2011，32(4)：19-20.

[2] 王 磊，李海軍，陳蘭鵬.1 000 MW機組SCR脫硝系統運行中的問題分析[J].電力安全技術，2015，26(1)：44-45.

[3] 侯劍雄，劉 洋.電廠燃煤鍋爐降低NOx排放運行調整[J].東北電力技術，2015，36(1)：26-27.

[4] 肖海平，張 千，王 磊，等.燃燒調整對NOx排放及鍋爐效率的影響[J].中國電機工程學報，2011，48(3)：1-2.

[5] 王鶯歌.大型電站鍋爐飛灰含碳量的調整與控制[J].東北電力技術，2007，28(11)：26-27.

Influence of Primary Air Pressure Variation on SCR System of Large Boiler

LIU Bin1, GUO Shuang1, WANG Wensheng2, LI Ruiguang1, QIU Guoming1

(1. Huadian Baiyinhua Jinshan Power Generation Company Limited, Xilinguole,Inner Mongolia 026200,China; 2. HuaDian Electric Power Research Institute Neartheast Branch, Shenyang, Liaoning 110179,China)

The ammonia consumption is significantly higher after the SCR denitrification system production in the 600 MW unit of Baiyinhua power plant. According to the problem, the power plant strengthens the daily maintenance management and carries out a wind pipe pressure test optimization. Through the experiment, the power plant finds out the primary air pipe pressure control value of the optimal parameters without affecting the normal combustion and pulverizing. It reduces the consumption of ammonia SCR. These measures provides a reference for the optimization of the operation in the same type of unit SCR system.

denitrification system; primary air; ammonia consumption

TM621.2

A

1004-7913(2017)10-0044-03

劉 彬(1984)，男，學士，助理工程師，主要從事火力發電廠機組運行工作。

2017-06-27)