某900 MW 超临界锅炉脱硝系统的节能优化

0 引言

随着火电行业发电量逐步被新能源替代及上网电价的放开竞价，燃煤发电公司只有不断降低成本和灵活经营才能保持其竞争力。

1 原脱硝系统概况

某公司拥有两台900 MW超临界机组。塔式直流炉由法国ALSTOM 设计，脱硝采用选择性还原法，还原剂采用尿素热解法得到，热解炉内尿素溶液裂解所需的热能来自电加热器加热后的热一次风。脱硝电加热器平均用电功率700 kW，控制方式单一，经常故障。为此，公司于2019年起逐步对脱硝系统进行了改造，方案为在电加热器前增加蒸汽加热器以降低厂用电。

“人类在农业发展过程中面临着一些非常现实的问题，”美国种子贸易协会国内和国际政策高级副总裁伯尼斯·斯卢茨基（Bernice Slutsky）评论说，“这些农作物进行基因编辑后，可应对干旱、作物病虫害压力和气候变化。”

蒸汽加热器以六抽作为汽源，可将热一次风风温提高至400～410 ℃。蒸汽加热器加热功率约800 kW，高负荷下可停用电加热器。

改造后，经一段时间的观测，发现即使在低氮燃烧器改造完成且成功降低进口NOx 浓度的情况下

，电加热器仍未能停用，且平均功率超过200 kW，故仍有较大优化空间。

2 脱硝系统电功率影响因素

图1 为脱硝系统热解流程图。热一次风经蒸汽加热器和电加热器两级加热后达到所需的400 ℃高温，控制器根据进口NOx 浓度计算出所需喷氨量，尿素溶液被平均分配后经十根喷枪雾化喷入热解炉，在热解炉内被热一次风加热产生裂解反应并送入脱硝反应器。因此，脱硝进口NOx 浓度和蒸汽加热器的加热效率对电加热器功率起到了决定性作用。

公式（1）表明，当NO 实际采样浓度不变时，烟气氧量O

含量在一定数值区间内增长幅度越高，NOx 浓度越大。这种情况在加减负荷及开、停磨煤机过程中表现明显。

2.1 燃料N

根据NOx 生成原理，NOx 主要分为热力型、快速型和燃料型三种，其中，热力型约占25%，快速型5%，燃料型70%。燃料型NOx 通常作为锅炉NOx调整的首选方案。

实际运行中脱硝系统A、B 两侧进/出口NOx浓度存在偏差，即使CEMS 维护人员多次将两侧进口浓度调整一致，但出口仍偏差较大，见表1。

1.1 对象 选择2008年9月—2009年12月在上海交通大学附属第六人民医院中医痔科住院的手术患者120例。随机分为s-100止血绫护理组和明胶海绵护理组各60例。s-100止血绫护理组中，男50例，女10例，年龄55～65岁，平均年龄(35.4 ±8.2)岁;明胶海绵护理组中男53例，女7例，年龄55～65岁，平均年龄(31.6±4.2)岁。两组患者一般资料比较差异无统计学意义(P＞0.05)，具有可比性。

2.2 配风

(1)多样性。新时代背景下，社会发展过程中新技术日新月异，造就了自动化技术的多样性，煤矿机电自动化产品种类是多样化的，在机械产品的系统方面均趋于多样化，推动了煤矿机电设备自动化、智能化发展进程。

第二，地方财政支持力度使合作项目受限。三地经济发展的水平决定了财政对高校师资培训的支持力度。北京市中心开展的一些师资培训项目中，北京市教委或高校给予了全额的资金拨付，津冀两地的项目开展则会采取部分财政支持部分自付或者完全自付的方式，全额资金支持比例较低。这就造成在一些有合作意向的培训项目上，由于资金配套不足而只能有限合作，影响了师资培训项目的开展和师资间的交流。

2.3 测量误差

1）灵活调整掺烧比例，满足负荷与环保指标

燃料N 分为挥发分N 与焦炭N 两种，从初期燃烧到生成NOx 和N

一般又分为分解燃烧和还原燃烧。含N 量大且挥发分高的低阶煤在控制NOx 浓度方面有两个优势：低阶煤分解产生NH

含量高，且易于还原为N

；热解燃烧后空隙多、表面积大，易于与NO产生还原反应生成N

。

2.4 再热汽温

脱硝蒸汽加热器为表面式加热器，汽源来自六抽，采用回汽调节门调节流量。目前运行中回汽调节门已开足，流量达最大，因此对蒸汽加热器换热起到决定性作用的是汽源初参数。由于六抽从汽轮机中压缸第六级引出，再热蒸汽温度每升高1 ℃，其焓值明显提高，直接影响脱硝蒸汽加热器出口热一次风温和热解炉内的热平衡，对蒸汽加热器后串联的电加热器的加热功耗有着至关重要的影响。

3 优化方案及效果

例 2 考虑文献[18]中例3,运用同样方法,将系统(9)—(10)用于图像恢复问题。图3为像素64×64的原图,图4为图3经图像滤波器滤波后所观测到的图像。滤波器为规模和标准差分别为7×7和3的高斯滤波。此时B为该标准高斯滤波生成的稀疏矩阵,b为图4依照文献[18]中例3中的方法拉成的列向量。取X、Θ如例1所示,设

根据表2和表3，再结合锅炉运行特点，制定了以下措施。

目前，公司NOx 浓度测量采用单点式抽取法，其准确性和可靠性明显不足（业内普遍存在这种情况）

，主要原因是根据国家环保政策安装了多层脱硝反应器，造成烟道内烟气流场紊流受到影响，烟气流场分布不均。

因此，也可以尝试得出这样的结论：即便没有科学技术对调查的支持，理论上也能突破案件。说明以人为核心构建起来的调查技术体系，对于作为人的嫌疑人而言，仍属于对症下药的良方。这种特殊的对合性并不因为时间变迁或环境更迭而失效。人文技术在保持其基本内核稳定之下，不断延伸其外延，甚而汲取各种学科的知识以丰富技术体系。

由煤种特性可知高挥发分煤有改善NOx 排放的特点，但应综合考虑负荷要求，合理安排经济煤种掺烧，提前预测当季负荷。若负荷低可提高低热值高挥发分煤的掺烧比例，负荷高可增加高热值高挥发分煤种以调整NOx 浓度。表4 为掺烧经济煤种对NOx 浓度的影响。

随着掺烧比例的增加，脱硝入口NOx 浓度明显下降且烟囱内烟气流场扰动少，为紊流状态，因此，烟囱出口NOx比脱硝入口和出口控制得更稳定，且喷氨量相同时呈下降趋势。因此运行中可通过调整脱硝设定值来减少喷氨量，以减少热解炉内裂解所需的能量。

根据NOx 生成原理，氧量O

越富足，燃烧就越充分；燃烧区域温度越高，生成的NOx 浓度就越高。公司脱硝系统CEMS 采取完全抽取法在线检测，分析仪采用非分散红外光谱法技术。在测量NO浓度后，经过公式（1）换算得出NOx 浓度。

2）提高欠氧环境，降低NOx浓度

正常运行时，为降低炉膛氧量，设定氧量偏置为-0.6，这样可降低10%～20%全负荷段脱硝入口NOx 浓度。此外，提高大风箱差压使燃料辅助风门关小，可进一步提高欠氧深度，降低主燃烧区域NOx 的生成，提高HSOFA 风区域的还原能力。

根据脱硝化学反应试验得知尿素液滴升华及气相尿素裂解所需的热量

，再计算出脱硝系统正常流量时所需的加热功率，见表2和表3。

减负荷停磨过程中，由于磨煤机出力分配改变，燃烧器分级燃烧配风受到影响，出口NOx 浓度大幅波动。因此，应加快停磨速度，收到停磨指令后立刻使用冷一次风进行吹扫，且磨煤机电流达到空载值时立刻停磨以防烟囱出口NOx 扰动幅度增大，并防止喷氨的大幅增加造成热解炉出口温度跌至设定值而引起电加热器的启动。

3)合理测量，精细喷氨

在单点测量法升级改造前，按线式测量法选择多个测量点探测不同的深度，对同等工况下NOx浓度进行对比。该脱硝系统两侧烟道的烟气流场NOx 浓度呈中间高两边低的分布，为预防空预器ABS 生成，将测量探针插入浓度较低侧，使正常运行中氨逃逸浓度小于1 ppm。

当大比例掺烧经济煤种后，脱硝入口NOx浓度明显降低。由于阀门调节特性，每根喷氨枪存在最小流量限制，使喷氨容易出现过喷，且虽然烟囱出口NOx排放值极低，但氨逃逸现象仍明显。为此规定单根尿素喷枪流量≮0.03 m

/h，并按最小流量轮流投退，保证热解炉内氨浓度的合理。

4）优化吹灰策略，提高再热汽温

过去的吹灰是根据烟气流向从水冷壁、过热器、再热器、省煤器等受热面依次执行，且连续吹灰对再热汽温影响较大，容易长时间无法恢复至合理温度，导致脱硝蒸汽加热器加热效果不佳而启动电加热器。

直线与平面(40)：平面位置的确定，直线与直线、直线与平面、平面与平面的平行关系，平面的垂线和斜线，直线和平面的互相平行和互相垂直间的关系，二面角、平面与平面的垂直关系，多面角.

为此，对吹灰策略进行了优化，包括提前查阅当班负荷曲线以避免对水冷壁和过热器连续吹灰，选择在加负荷和高负荷阶段对再热汽温影响较大的受热面吹灰，吹灰过程及时调整摆角，从消除再热汽温四点偏差角度选择过热器和再热器受热面相关的吹灰枪等。

4 结语

目前锅炉烟囱出口NOx 排放浓度平均值已降低到10 mg/Nm

，同时通过灵活配煤、合理配风、调整测量误差、保证再热汽温等一系列措施，成功地将脱硝电加热器功率降至80 kW以下。

① 顾忌从来都不是强者顾全大局规避风险的能力，而是弱者胆小怕事优柔寡断的借口，而被牵绊便是弱者为此而付出的代价。② 内心足够强大，便可无所顾忌，因为你完全可以做到兵来将挡，水来土掩；而相反的，若你总是怕这怕那，生怕自己少了根汗毛，那么你将顾忌的便越来越多，牵绊也因而愈来愈多。③ 总是觉得自己的状态是干出来的，而不是等出来的，太多顾忌都将你牵制住了，你又怎么拥有良好的状态？④ 因此，胆子大一点，将腿迈出去，别为自己设置太多牵绊而最终寸步难行。

本文总结了降低脱硝电加热器功率的方法，从脱硝系统入口NOx 生成及出口排放两方面阐述了影响因素，为燃煤电厂提供了新思路，有一定积极的作用。

［1］金闪，郭正飙.某900MW超临界机组低氮燃烧器改造后存在的问题及优化［J］.电力与能源，2020，41（3），361-364.

［2］周英贵，金保昇.尿素水溶液雾化热分解特性的建模及模拟研究［J］.中国电机工程学报，2012，32（26），37-42.

［3］刘增斌.燃煤机组SCR脱硝出口NOx浓度分布和催化剂成分分析［J］.工业炉，2019，41（3），51-59.