火电机组脱硝系统投入后相关问题探讨

卢小川 孙小锋

(四川广安发电有限责任公司,四川广安 638000)

火电机组脱硝系统投入后相关问题探讨

卢小川 孙小锋

(四川广安发电有限责任公司,四川广安 638000)

为了贯彻《中华人民共和国环境保护法》、《中华人民共和国大气污染防治法》和《火电厂大气污染物排放标准》,广安电厂600MW机组相继投入脱硝系统,伴随着脱硝系统的投入,电厂锅炉运行出现了很多隐患及问题,尤其是空预器的堵塞,以及如何降低氮氧化物产生量等等。

环保 脱硝 锅炉燃烧 技改

由于环保方面的要求，广安电厂三期#61、#62机组相继投入脱硝系统。由于脱硝系统的投入，面临两大问题需要解决:

首先安全方面，首先脱硝系统的投入加速了空预器的堵塞，其次就是经济方面，如何降低脱硝氨耗量也成为当前公司节能的一个新课题。以下引风机电流和空预器差压对比，可以看出脱硝系统投入一个月后空预器堵塞加重，各项经济指标下降。发电负荷380MW，同等送风情况下，引风机电流脱硝投运前205A，脱硝投运后216A，空预器压差投运前0.65Kpa，投入后1.43Kpa；发电负荷420MW，引风机电流脱硝投运前223A，脱硝投运后238A，空预器压差投运前0.71Kpa，投运后1.53Kpa；发电负荷450MW，引风机电流脱硝投运前231A，脱硝投运后248A，空预器压差投运前0.86Kpa，投运后1.76Kpa；发电负荷480MW，引风机电流脱硝投运前243A，脱硝投运后265A，空预器压差投运前0.97Kpa，投运后1.88Kpa。

经过研究分析发现空预器堵塞主要原因有2点:

(1)当前公司燃用的煤种硫份较高，冬季汽温较低，而暖风器投入率低(发生泄漏隔离)，导致空预器发生低温腐蚀，而脱硝系统的投入加剧了这一过程，导致空预器积灰严重。介于这种情况，机组的空预器冷端及热端吹灰压力由原先的1.5MPa提升至2.3MPa，每8个小时投入冷端及热端吹灰器一个流程。由于空预器冷端更容易积灰，如果空预器堵塞严重便对其冷端进行连续吹灰，直至空预器差压下降至正常范围。其次就是从燃运配煤方面着手，不仅热值、挥发分掺配，而且对其硫份进行掺配，同时满足环保及安全的要求。

(2)脱硝系统喷氨量的多少直接影响空预器的堵塞程度。因此在脱硝系统投入初期，应当重视脱硝系统氨耗量的分析研究。降低氨耗量不仅是经济方面的要求，也是安全方面的要求，通过分析发现氨耗量大的根本原因有以下几点:

(1)煤质因素；

(2)燃烧控制因素(包括各个负荷的配风及制粉系统运行方式)；

(3)人员调整因素:运行人员对新设备特性不熟调整幅度过大、运行人员对催化反应滞后把握不准；

(4)设备原因:喷氨管道管径大、调门精度差、喷氨调门自动投入率低。

降低氨耗量的重点就是降低氮氧化物产生量:介于煤质方面的影响因素解决问题主要方法就是配煤方面保证燃烧稳定，由于广安电厂三期600MW机组燃烧方式为前后墙直吹式对冲燃烧方式，燃烧器为低氮旋流燃烧器，而Nox主要生成区域就在燃烧器出口，因此稳定的燃烧下燃烧器区域产生的氮氧化物就会极大降低。

其次就是燃烧方式也是降低Nox排放量的最重要的一点，而从哪里着手调整首先就要知道Nox如何产生的，简单说就是空气中的氮气在高温有氧的地方就会发生反应生成氮氧化物。如何控制燃烧器出口区域的含氧量就是重点:

(1)合理优化磨煤机运行台数，低负荷情况下能运行4台磨煤机就不要运行5台磨煤机，因为集中燃烧情况下燃烧器区域相应剩余氧量较低，因此能极大降低Nox生成量。负荷360MW，5台磨煤机运行时炉膛出口Nox排放量为734mg/Nm3，4台磨煤机运行时为516mg/Nm3。(2)合理的配风也能极大降低Nox排放量:首先分级配风是关键，保证燃烧允许的情况下开大三次风及燃尽风，控制燃烧器区域相对缺氧状态也能控制Nox 生成量，但是对燃尽风也有一定要求，那就是燃尽风设计的刚性要足够，不然后期补氧不充分，会极大提高飞灰可燃物含量，降低锅炉燃烧效率。配风方式针对性要强，要做到分负荷段改变配风，高负荷情况下三次风及燃尽风开度需要逐渐开大，满负荷时燃尽风开度〉60%，三次风开度〉60%。以下是不同燃尽风情况下的Nox排放量，负荷500M，燃尽风开度30%开度下炉膛出口Nox排放量为892mg/Nm3，燃尽风开度60%开度下为827mg/Nm3。

鉴于以上的因素为了减少Nox生成我们对燃烧方面进行了如下优化:

(1)保证磨煤机处于高出力运行，避免出现高磨煤机台数、低磨煤机负荷这种工况出现。

(2)在燃烧允许的情况下开大各燃烧器三次门，控制燃尽风开度上限运行。

(3)燃烧稳定是关键，不稳定的燃烧会产生更多的Nox，因此以上两点也是相对的，只是一个调整方向。找到一个合适燃烧方式才是关键，因此各种调整也是相对的，不同的锅炉，不同的燃烧器调整区别也是很大的。

(4)加强燃运上煤和配煤系统的管理，和关联部门做好沟通协调，保证均匀煤质上仓，加强燃运系统缺陷管理，提高设备健康度，保证掺配质量也是很关键的。

从设备优化方面降低氨耗量，而当前设备有以下几个问题:

(1)喷氨管道管径过大，喷氨量控制精度低，控制氮氧化物排放合格就需要压低控制值，因此导致氨耗量增大。

(2)喷氨调门常处于非线性调整区，且机组正常运行时候喷氨调门开度〈5%，调整线性差不易控制。

对策措施:

(1)前期对喷氨调门前法兰加装120mm节流孔板，控制喷氨量，尽量使调门处于可调区间，扩大调整范围。

(2)在SCR区喷氨管道另装管径33mm小旁路及调门，以备低负荷使用，提高各负荷下调整精度减少液氨浪费。

设备角度解决调整困难问题，因此控制员能够精确调整，保证环保指标同时减少液氨浪费，缓解了空预器堵塞。 通过不断的提高与改进，三期机组液氨单耗由5.4Nm3/万KW.h降低至4.2Nm3/万KW.h，空预器堵塞情况也逐渐可控。由于当前国家环保力度逐渐加大，相信火电机组陆陆续续都会投入脱硝系统，因此如何安全经济运行脱硝系统是当前一个大课题，还需要不断摸索才能更加完善。