淺談電廠在大氣污染中氮氧化物管控的研究與應用

鄭建 木忠 郭能東

摘 要 本文主要介紹了新礦集團電廠管理分公司，根據DB37/ 664—2019火電廠大氣污染物排放標準，結合各電廠設備配置和企業自身基礎條件不同特點。各電廠內部挖潛、在減少或不投資的基礎上，通過技改、調整測試，有效管控，把各電廠大氣污染物氮氧化物控制在50mg/m3合格范圍。

關鍵詞 大氣污染物氮氧化物;方法和原理;技改管控;處理效果

1概況

伴隨著國家環保管控不斷完善，標準不斷提升。尤其，電力行業作為推進國家環保政策落實的“前行者”，由起始火電廠大氣污染物達標排放，提高至火電廠大氣污染物超低排放，直至2020年1月1日起，所有鍋爐或燃氣輪機組執行DB37/ 664—2019火電廠大氣污染物排放標準，特別是氮氧化物控制由100mg/m3提升至50mg/m3。

尤其近幾年來，各電廠根據上級環保部門的標準要求，先后自籌資金進行了環保設施的升級改造，針對循環流化床鍋爐采取SNCR脫硝技術對煙氣進行氮氧化物脫除，符合現階段執行氮氧化物排放標準100mg/m3。作為新礦集團電廠管理分公司，根據DB37/ 664—2019火電廠大氣污染物排放標準，結合電廠設備配置和企業自身基礎條件不同特點;內部挖潛、在減少或不投資的基礎上，通過技改、調整測試，有效管控，把各電廠大氣污染物氮氧化物控制在50mg/m3合格范圍。

為此，通過研究不同型號循環流化床鍋爐氮氧化物在生成、控制的機理及考察借鑒其他電廠低氮燃燒改造方案、運行方式，結合各電廠設備實際狀況分析生成易操作、低投入改造的優化方案，分階段實施：

第一階段，結合各電廠設備實際狀況，摸排運行測試，制訂優化方案。

第二階段，作為深入調整和實施技改的階段，各電廠結合第一階段測試情況以及新礦集團電廠管理分公司下發的一企一策，組織落實，控制節點，完成需要技改的設備。

第三階段，全面穩定調整再測試，處理存在問題或缺陷，從細節上注重運行管理，動態管控、超前預控，保證氮氧化物在新排放標準范圍內有效運行，達到50mg/m3新排放標準。

2技術原則

2.1 預控管理、有效調整

（1）以理論知識做支撐，以強化人員意識為抓手，以測試過程技術分析調整為依據。

①事前：查閱資料，分析影響因素。

從循環流化床燃煤燃燒過程中氮氧化物的來源，生成機理，還原過程，排放量影響因素等方面，全面了解系統原理，為調試做好理論知識儲備。NOx排放濃度最終取決于以下幾個因素：

一是在O2濃度小于1.5%或CO濃度≈1%的區域在900度或更高溫度下，N2O的分解只需100ms時間。低氧燃燒可減少50%～75%氮氧化物排放。

二是當過量空氣系數一定時，二次風率增大，一次風率減小，NOx生成量也隨之下降，并在某一分配下達到最低點。

②事中：影響運行因素控制。

一是運行值長動態調度。當出現小時值>50mg/m3形成分析記錄，要求寫明超標上傳數值、超標過程、原因、采取的措施、措施后效果。

二是嚴格控制煤泥泵切換時間與末煤給煤比例配合，有效利用時間差預控管理。煤泥泵定期切換需提前1小時通知值長，值長調整鍋爐運行工況，小時值前半小時低控數據，后半小時切換煤泥泵，保證數據高值合理分配在兩個小時內，確保小時值不超標。

三是煤泥下料口清理時間控制。采取動態方式，根據環保在線上傳小時數據達標情況，煤泥泵給料及爐前倉給煤情況，當日煤泥熱值情況確定清理時間節點。

四是當出現煤泥泵故障等情況。必須臨時切換時，鍋爐運行人員立即調控給煤量，一人在給煤機保證給煤下料正常，最短時間內降低鍋爐氧量，降低過剩空氣系數，保證數據上傳不超50mg/m3。

五是運行人員對于環保在線上傳小時平均值把控是關鍵。當出現小時超標可能時，匯報值長，值長第一時間要求鍋爐控制燃燒氧量，保證鍋爐運行正常前提下，保持低氧量運行，確保小時值不超標，當出現小時超過100mg/m3的可能性時，啟氨水泵，投入氨水調整，數據降低后及時停泵，及時調整變頻開度。

③事后：分析總結，提高運行人員分析調整主動性。

一是值長分析不徹底的，分析結果不符合實際的，重新分析。

二是部室、專業互相監督，值長分析結果是否合理屬實，存在爭議進行溝通，相互吸取經驗，溝通交流測試情況，超標原因，預控措施;公司、車間給予指導協助，進行點評，對于分析不到位、運行調整有問題或制約環節，給予綜合分析意見和建議。

2.2 基礎條件穩固先行、突出典型

通過第一階段各電廠氮氧化物運行調整，有效測試，摸排出不同型號鍋爐的特性，循環流化床床溫控制在850-920℃較為適宜。降低床溫不僅可有效地降低NOx的排放，而且有利于脫硫，但不利的影響是會使N2O排放量上升，而且CO濃度增加，燃燒效率會下降;并結合燃燒煤種不同特點，煙煤、無煙煤中燃料氮的主要存在形態， 因此NOx 排放量較少，而N2O很高，O/N比越大，NOx排放量較高的特性，以及各電廠運行工況氧量都偏高大于10%，高于折算氧量標準值6%，整體系統漏風等因素影響，加以系統治理、動態調整管控，“量身定做”優化方案，逐步推進。

①鍋爐分離器入口斷面縮小及燃燒室風帽封堵

主推循環流化床鍋爐縮小分離器兩側切入口截面積，75噸鍋爐去除率約占10%～12%，130噸鍋爐去除率約占18.1%;縮小布風板面積、封堵2～3排風帽，75噸鍋爐去除率約占12%，130噸鍋爐去除率約占16.9%。

②煙氣再循環技術有效利用

利用煙氣所具有的低溫低氧特點，將部分煙氣再次噴入爐膛，可有效降低最高溫度區域的溫度，從而減少熱力型氮氧化物的產生。從75噸鍋爐增壓風機出口引一路DN600的管道，分別接至一次風機入口，利用增壓風機出口和一次風機入口的差壓，讓一部分煙氣回流至爐膛參與燃燒。

③共性問題治理管控

a.排查處理系統漏風。利用手持式檢測儀分段檢測鍋爐尾部至脫硫塔入口系統存在漏風部位，漏風治理，降低氧量。

b.粉灰再燃燒。通過除塵器灰斗引至二次風爐膛入口處，調控料層差壓及爐床溫度，提高鍋爐負荷的穩定性。

3效果評價

新礦集團電廠管理分公司各電廠低氮燃燒改造168運行效果良好，氮氧化物日均值合格率100%，全部實現達標排放。

（1）改造工藝：主推循環流化床鍋爐縮小分離器兩側切入口截面積，75噸鍋爐去除率約占10-12%，130噸鍋爐去除率約占18.1%;縮小布風板面積、封堵2-3排風帽，75噸鍋爐去除率約占12%，130噸鍋爐去除率約占16.9%;電廠停止煙氣再循環改造工藝，減少或不投運煙氣再循環系統，降低回流煙氣腐蝕性以及投運后一次風機耗電量增加，鍋爐產汽量降低等因素。

（2）SNCR配置：控制脫硝噴槍壓縮空氣運行壓力不低于0.4Mpa，噴頭采用單孔霧化。實際運行數據TX3-F40-310S 耐溫1200℃雙流體霧化氨水噴槍的實用性較明顯，20%的氨水脫硝劑用量單項指標可以控制在2噸/天以內，具有經濟性。

（3）運行控制：電廠合理調整一次風與二次風配比，控制氧量在2-3%，使煙氣中氧含量與SNCR脫除效率成正比，穩定壓紅線運行，預控氮氧化物在線上傳數據在40～50mg/m3區間，保證氮氧化物的達標排放。

（4）全面檢查封堵尾部煙道漏風點，降低在線煙氣含氧量不高于10%，控制折標系數。

4結束語

（1）數據結論：電廠管理分公司各電廠低氮燃燒改造168運行效果明顯，氮氧化物日均值合格率100%，達標排放。各電廠主要采取循環流化床鍋爐縮小分離器兩側切入口截面積和縮小布風板面積、封堵風帽及煙氣再循環改造工藝，經過運行調整鍋爐負荷基本穩定，氨水使用量控制在穩定不增長的趨勢并逐漸減少。以及TX3-F40-310S 耐溫1200℃雙流體霧化氨水噴槍的實用性，提高壓縮空氣壓力不低于0.4Mpa，噴嘴長度伸入煙道控制在5-8厘米之間，避免產生盲區，利于煙氣更好混合，達到提高SNCR效率的目的。

（2）經濟合理性結論：穩定低氮燃燒改造運行平衡點，查找封堵鍋爐空預器漏風部位，合理調整一次風與二次風配比，控制氧量在2-3%，使煙氣中氧含量與SNCR脫除效率成正比;優化調整脫硝系統投入率及霧化效果，推廣借鑒TX3-F40-310S 耐溫1200℃雙流體霧化氨水噴槍的實用性，可控制20%的氨水脫硝劑用量單項指標在2噸/天以內，使其在煙道內充分擴散開有效反應，控制氮氧化物在線上傳數據在40～50mg/m3區間，壓紅線運行。

通過技術改造、有效管控、超前預控，2020年1月1日電廠煙氣排放物氮氧化物全部達到DB37/ 664—2019火電廠大氣污染物排放標準，實現了大氣污染治理的再次提升，具有推廣價值、環境效益和社會效益。