330 MW燃煤机组NOx排放值超标控制方法研究分析

刘元斐

(华电国际莱城发电厂，济南 271100)

0 引 言

国家环保形势的需要,坚持“人与自然和谐发展”的发展理念，强调“守护青山绿水，建设美丽中国”。降低粉尘等污染物的排放、防止酸雨等有害物质的产生，环保排放达标是企业可持续发展的必然之路。

环保意识提升的需要。由于莱城电厂地处济南莱芜主城区，周边生活小区逐渐增多，居民环保意识逐渐提高；同时上级公司对环保要求越来越高，监督和处罚都越来越严。因此，需要进一步提升环保意识，确保环保设备的安全可靠运行。

提升环保工作水平的需要。莱城电厂各级部门越来越重视环保参数的控制，在控制好脱硝入口NOx生成的前提下，进一步控制脱硝出口NOx的排放，将环保外传超标等同于一类障碍，考核堪比非停。

1 机组NOx排放状况

根据DL/T296—2011《火电厂烟气脱硝技术导则》，莱城电厂能够达标排放，但近几年环保部门为了适应社会发展的需要要求超低排放，莱城电厂规定NOx超低排放低于50(mg·m-3)/h[1]。但由于参数失真、管路堵塞、负荷大幅波动等原因，排放外传值超标状况时有发生，为环保工作带来压力。精准化调整脱硝排放小时值，降低排放超标小时数甚至零超标是企业今后持续发展的长期目标。为达到节能环保的目的，深挖节能降耗潜力，对2018年以来该厂影响超标的原因进行统计，见表1。

表1 影响外传分钟值超标的原因统计

探讨降低入口NOx数值的同时，选择最佳的喷氨量，防止过量的喷氨造成空预器生成硫酸氢铵堵塞空预器，不利于经济运行。综合考虑喷氨的利弊，将NOx出口小时值定为35～40(mg·m-3)/h，运行指标评价系统将NOx出口分钟排放值控制在35±1(mg·m-3)/h满分考评。

2 原因分析

分析超标因素和机组运行过程中引起参数波动的工况等因素，对影响外传分钟值超标的原因进行剖析[2]。查找可控控制因素，见表2。

表2 影响外传排放分钟值的末端因素可控分析表

3 改进措施

在煤质无法干预情况下，运行调整操作中防止NOx超标，通过2018年超标分析，提高喷氨可控度，制定改进措施。

3.1 优化调阀程序与增加外传小时值显示

在确认DCS画面各个数据显示正常情况下，建议在电脑屏幕增加环保网站的同步小时值，光子牌显示外传小时值超标报警(超标发红)以及脱硝画面两侧NOx出口数值；同时建议热控部门在不增加就地设备的前提下，在原脱硝系统对喷氨调阀增加优化调整程序，在原脱硝系统画面增设投停模块，方便运行人员根据实际状态进行解投操作。

增加电脑显示屏，显示与环保网站实时的NOx小时值，便于运行人员实时分析调整NOx分钟值，及时调整喷氨量定值，保证整个时段的外传可靠。

3.2 配合热控增加调阀控制优化程序

如图1所示，将入口NOx作为前馈量引入调阀动作程序中，入口NOx浓度预估：锅炉燃烧产生的NOx量与锅炉燃烧的各种参量相关，在锅炉负荷较大时，产生的NOx量较大。根据锅炉燃烧状态和出口NOx量的相关性分析，建立锅炉燃烧与NOx产生量模型，从而预估出口NOx量，减少NOx含量测量延迟对控制系统的影响。前馈量的补偿优化调阀动作，集控画面增加调阀按钮，方便操作。

图1 调阀控制逻辑示意图

3.3 滤网结晶，异物堵塞：运行人员就地紧急处理

随着阀门的增多，结晶或异物堵塞管路，造成喷氨降低。需要及时准确判断出堵塞部位，及时隔离，调整相应阀门，保证供氨量，防止排放超标。这需要运行人员就地快速操作，否则SCR入口NOx在300～500 mg/m3运行状态下，10 min左右可造成排放超标[3]。

3号、4号机组距离液氨站相对较远，供氨管路距离长，易发生压力降低等异常。根据以往检修经验，敲击管路易出现堵塞部位，压力会出现回升。曾经出现脱硝喷氨母管隔离门后法兰处未检测到漏汽及滴水现象，管路完全堵塞。冬季喷氨管路更易发生结晶，需要引起相关部门重视，同时化学工作人员对蒸发器的操作也会易引发管路供氨压力波动。

在确认各项DCS数据显示无误的状况下，管路堵塞时(主要发生在管路截止阀部位)，运行就地进行调整。

检查发现A侧出口NOx持续升高时，投自动的喷氨调阀开大，喷氨量不升反降。判断A侧喷氨管路出现堵塞，立即敲击管路易出现堵塞部位，压力若未出现回升，联系检修处理。

就地打开A侧喷氨调阀旁路门，注意喷氨量的变化，若喷氨量增加，则表明喷氨调阀处出现堵塞，关闭喷氨调阀前后隔离门，利用旁路阀手动调节喷氨量。手动控制喷氨量时，应缓慢调整，防止旁路阀开关幅度过大。

若旁路阀打开后喷氨量无变化，则判断为喷氨管路三通后逆止门发生堵塞，此时应关闭A氨/空气混合器供氨逆止门后隔离门，打开A、B供氨管道联络门，通过B侧供氨管路向两侧喷氨。

单侧供氨期间，应通过燃烧调整，适当降低脱硝入口NOx，尽量降低两侧的喷氨量，防止脱硝参数超标。同时关小B侧供氨联络门后隔离门，保证A侧流量。

若上述操作仍不能降低SCR出口数值，则判断为联络门后阀门及管路堵塞，将堵塞部位隔离后，确保氨气无泄漏情况下，联系检修处理。

3.4 优化探讨机组运行方式，提高SCR入口温度

改进措施：C1小油枪点火开机，2019年为了提高机组调峰时脱硝入口烟温及再热蒸汽温度，在3号、4号炉小修期间，改进低负荷稳燃燃烧器：C1层换成富氧微油燃烧器；C2层分级成C21和C22两层一次风燃烧器为高位燃烧分级燃烧器，用煤粉分级转换器将顶部一路煤粉燃料分为纯浓、纯淡两路，煤粉燃烧器由原先的6层改造为7层，保证高效、低氮燃烧[4]。在各部门的配合下，进行了启动参数对比。2019年将3号机组C1小油枪点火启动与A2小油枪点火启动过程的脱硝入口温度进行对比，见表3。

表3 脱硝入口烟温不同启动方式对照表

从表3数据对比分析，采用C1小油枪启动比A2小油枪点火启动时，脱硝入口烟温升高20 ℃以上。提前投入脱硝系统，进一步提高了催化剂的效率，降低了外传NOx超标量。

3.5 优化配风方式

二次风系统改为“缩腰型”配风[5]。因投运脱硝系统炉膛改变了原有设计，二次风配风发生变化。提出风箱配风方式的改进方法：尽量控制两侧SOFA风开度在60%以上。SOFA风开大的过程中，监视炉膛各角风箱压力，控制风箱压力不低于0.5 kPa。辅助风风门在60%左右，同时根据负荷及SCR入口NOx浓度状况确定具体的开度，保持“缩腰型”配风。通常，低负荷开大AA风门对降低SCR入口NOx浓度的影响比高负荷时大，及时地调整二次风挡板开度。由数据统计表明，能有效地降低了NOx的生成，如图2所示。

图2 二次风系统调整图

4 实施效果

运行人员根据负荷和相关的测点显示，对SCR入口NOx排放量波动趋势预判，对喷氨量进行动态预估，以及仪表吹扫工况下分钟值控制更加精细，与2018年同期比较，震荡波幅显著减小，防止小时值超标成效显著。2019年上半年2台机组均无NOx小时值超标发生，环保压力减小。

2019年上半年日均喷氨量统计数据见表4。

表4 3号、4号炉日均喷氨量对比表

由表4可知，在调整运行操作后，2台炉喷氨量下降明显，因为目前只有3号炉加装脱硝优化逻辑，相比4号炉降低明显，加上4号机组在一季度多次参与低负荷调峰，喷氨量偏大，其中3号炉日均喷氨量5个月减少603 kg，每月日均喷氨量减少约120 kg，半年可节约成本6.48万元。通过精细化调整的实施，节省了发电成本，达到节能环保目的。

采用改进措施后，正常调整后，2台机组全年可节约液氨支出25.9万元。

精益调整锅炉配风，应用“束腰型”配风，保持最佳炉膛氧量，及时调节风量，保证了二次风刚性与燃烧的完全性，确保了喷氨量的有效下降和环保参数的“零”次超标，机组运行稳定。

2台机组外传NOx全年无超标，环保压力降低，企业获得较高的社会认可度。

5 结 语

通过综合改进优化，莱城电厂二期2台330 MW燃煤发电机组脱硝NOx外传超标次数明显降低，并取得了较好的经济价值和安全价值，企业社会效益提高。此应用实例，经验证改进和规范整理，形成标准化措施文件，为一期2台机组规范化运行管理提供指导。