新環保政策下鍋爐風量控制的研究與應用

摘 要：隨著《華電山東公司2019年度火電企業績效管理辦法》的實施，對環保參數要求更加嚴格：二氧化硫、煙塵全時段小時均值、日均值合格;機組并網后氮氧化物小時均值合格。而氧量>19%，所有環保參數目前暫不考核，機組啟停時通過風量控制，是確保環保參數達標排放的有效手段。

關鍵詞：風量;氧量;19%;控制;氧量轉換;粉塵濃度小時均值;最大燃料量;理論空氣量

1 概述

鄒縣發電廠現有8臺機組，其中一、二期為4×335MW機組，三期為2×635MW機組，四期為2×1000機組，鍋爐均為煤粉爐。8臺機組脫硫系統均采用石灰石-石膏濕法脫硫工藝，主要脫硫設備有脫硫吸收塔、漿液循環泵等;入爐煤硫份設計值分別為：一二期機組1.3%、三期機組1.5%、四期機組1.2%。8臺機組脫硝系統均采用LNB+SCR工藝。一、二期除塵系統采用靜電除塵+濕式除塵;三四期除塵系統采用靜電除塵+MGGH。大氣污染物排放標準為：二氧化硫35mg/Nm3、煙塵5mg/Nm3、氮氧化物50mg/Nm3，均按6%O2折算。

2 問題的提出

2.1 機組正常運行時環保參數現狀

機組正常運行時，氧量升高，會造成脫硝入口NOx升高、煙囪出口NOx短時升高，對SO2、粉塵濃度等環保參數偏高甚至超標。可能原因有：煙囪出口CEMS測量誤差、制粉系統啟停、機組負荷偏低、電除塵缺陷、煙道積灰揚塵等等。因此，適當降低氧量對控制環保參數有利。

2.2 機組啟停時環保參數現狀

機組啟動通風前啟動脫硫系統、除塵系統;機組停運后，當環保參數正常后停運脫硫系統、除塵系統;機組啟停時鍋爐上優質煙煤，二氧化硫能控制在標準值以下。

機組啟停時，燃料量低、風量較大，造成粉塵小時均值頻繁超過標準值。而氧量控制是保證粉塵達標排放主要手段。

3 風量的控制研究

3.1 理論空氣量的研究基礎

理論空氣量一般采用元素分析結果來計算，已知大氣平均含氧量為21%。如燃料元素分析結果（重量%）為：C、H、O、N、S。對于C，有：C+O2=CO2，則C燃燒需氧氣量Oc=C*32/12/21%;對于H，有：4H+O2=2H2O，則H燃燒需氧氣量Oh=H*32/4//21%;對于S，有S+O2=SO2，則S燃燒需氧氣量Os=S*32/32/21%。

過剩空氣系數用“α”表示，計算公式為α=21/（21-O2實測值）。當氧量等于19%時，α=21/（21-19）=10.5。即：要控制氧量大于19%，鍋爐的過量空氣系數必須大于10.5倍，燃料量越大，鍋爐燃燒所需風量越大。

3.2 理論空氣量的計算公式

機組啟停時，一般采用煤、油混燃的方式。燃煤為優質煙煤，燃油為0號柴油。

3.2.1 燃煤的理論空氣量

優質煙煤以鮑店煤為研究對象，如表1所示。

3.2.2 燃油的理論空氣量

柴油是碳氫化合物燃料，其中碳約占86%，氫約占13%，氧約占1%。則1t燃油的理論空氣量：

=（86%×32÷12+13%*32/4-1%）÷21%=15.82t

3.3 環保參數的折算公式

國家環保部門要求環保參數均按6%O2進行折算，則折算倍數為：（21-6）/（21-O2）。當氧氣含量接近19%時，折算倍數最大為7.5倍。

4 鍋爐風量的控制應用

4.1 確定鍋爐氧量≥19%時最大燃料量

4.4 確定風量控制的原則

機組啟動時：

（1）應根據燃料量控制風量使煙囪出口氧量稍大于19%。

（2）控制較低風量對于加快機組啟動進程有利。

（3）氧量轉換的時機為：機組3000r/min暖機結束、準備并網時、燃料量大于“氧量≥19%時的最大煤量”并繼續增大燃煤量，10分鐘內將風量降至鍋爐最低允許風量，一般為35%額定風量，同時配合增開漿液循環泵來降低粉塵濃度。

機組停運時：

（1）應保持較低風量，控制較低氧量。

（2）氧量轉換的時機為燃料量低于氧量≥19%時的最大煤量，機組解列后，5分鐘內將風量增至“燃料量對應的氧量≥19%”時的最少風量以上，控制高粉塵濃度時間低于10分鐘。

5 應用效果

機組在機組啟動時，基本實現粉塵濃度達標排放。停機時粉塵濃度小時均值偶爾會超標。

6 結語

機組開機時應控制氧量大于19%，同時研究燃料量、高旁開度與蒸汽參數的對應關系，盡可能提高主蒸汽溫度。機組停機時，縮短最后兩臺磨的斷煤間隔，在停用最后一臺磨煤機前發電機解列、給煤機斷煤后5分鐘進行氧量轉換，可以減少粉塵超標的時間。

參考文獻：

[1]鄒縣發電廠《335MW機組集控運行規程》.

[2]鄒縣發電廠《635MW機組集控運行規程》.

[3]鄒縣發電廠《1000MW機組集控運行規程》.

[4]范仲元.用煤的工業分析數據計算煙氣參數[J].江蘇電機工程，2004（01）：36-37.

作者簡介：張浩然（1991-），本科，助理工程師，從事火電廠集控運行管理工作，研究方向：自動化。