劉 彬, 郭 爽 , 王文生, 李瑞光, 邱國(guó)銘

(1.華電白音華金山發(fā)電有限公司，內(nèi)蒙古 錫林郭勒 026200；2.華電電力科學(xué)研究院東北分院，遼寧 沈陽(yáng) 110179)

一次風(fēng)母管壓力變化對(duì)大型鍋爐SCR系統(tǒng)運(yùn)行的影響

劉 彬1, 郭 爽1, 王文生2, 李瑞光1, 邱國(guó)銘1

(1.華電白音華金山發(fā)電有限公司，內(nèi)蒙古 錫林郭勒 026200；2.華電電力科學(xué)研究院東北分院，遼寧 沈陽(yáng) 110179)

針對(duì)發(fā)電廠600 MW機(jī)組SCR脫硝系統(tǒng)投產(chǎn)后出現(xiàn)氨消耗量明顯偏高的問題，在加強(qiáng)日常檢修管理的同時(shí)，開展了一次風(fēng)母管壓力優(yōu)化試驗(yàn)。通過試驗(yàn)尋找出一次風(fēng)母管壓力參數(shù)控制的最優(yōu)值，在不影響制粉和爐內(nèi)燃燒的同時(shí)，達(dá)到了降低SCR系統(tǒng)氨消耗量和廠用電率的目的，為同類型機(jī)組SCR系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行提供參考。

脫硝系統(tǒng)；一次風(fēng)；氨消耗量

NOx是造成大氣污染的主要污染物之一，也是產(chǎn)生酸雨、光化學(xué)煙霧的主要因素[1]。隨著我國(guó)對(duì)環(huán)保要求日益嚴(yán)格，SCR煙氣脫硝技術(shù)因脫除效率高、能適應(yīng)當(dāng)前環(huán)保要求而得到電力行業(yè)的高度重視，成為應(yīng)用最廣泛、最成熟的煙氣脫硝技術(shù)之一。但是，對(duì)于已投運(yùn)的大容量鍋爐，SCR脫硝系統(tǒng)出現(xiàn)了氨消耗量大、催化劑積灰等諸多問題[2]，這些問題也成為威脅火電機(jī)組經(jīng)濟(jì)、安全和環(huán)保運(yùn)行的主要隱患。針對(duì)上述問題，很多電廠采用了設(shè)備改造、優(yōu)化運(yùn)行等措施，取得了較大效果。

本文針對(duì)白音華發(fā)電廠1號(hào)機(jī)組氨消耗量偏大的問題，重點(diǎn)采用優(yōu)化一次風(fēng)母管壓力的運(yùn)行方式進(jìn)行了不同工況下的試驗(yàn)比較。通過試驗(yàn)選取了合理的一次風(fēng)母管壓力，在降低SCR系統(tǒng)氨消耗量的同時(shí)，也提高了機(jī)組運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性。對(duì)同類型機(jī)組優(yōu)化SCR系統(tǒng)運(yùn)行工作有一定借鑒意義。

1 設(shè)備概況

白音華發(fā)電廠2×600 MW機(jī)組鍋爐為北京B&W公司設(shè)計(jì)制造的B&WB-2080/17.5-M型亞臨界參數(shù)、一次中間再熱、平衡通風(fēng)、前后墻對(duì)沖燃燒、單爐膛、尾部雙煙道結(jié)構(gòu)的自然循環(huán)汽包爐。采用中速磨正壓直吹制粉系統(tǒng)，并配置B&W標(biāo)準(zhǔn)的DRB-XCL低NOx雙調(diào)風(fēng)旋流燃燒器，設(shè)計(jì)燃料為白音華褐煤?？疹A(yù)器選用豪頓華公司設(shè)計(jì)生產(chǎn)的32.5VNT20000(150)型三分倉(cāng)回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器，原設(shè)計(jì)旋轉(zhuǎn)方向選用煙氣/一次風(fēng)/二次風(fēng)。鍋爐主要設(shè)計(jì)參數(shù)見表1。

表1 鍋爐主要設(shè)計(jì)參數(shù)

2013年對(duì)2臺(tái)爐進(jìn)行了脫硝系統(tǒng)改造，同年12月2臺(tái)機(jī)組脫硝系統(tǒng)均通過168 h試運(yùn)行。采用選擇性催化還原法(SCR)脫硝裝置，還原劑為氨(液氨直接蒸發(fā)獲得)，安裝于鍋爐省煤器出口至空預(yù)器入口之間。在設(shè)計(jì)煤種、機(jī)組額定負(fù)荷工況(BRL、處理100%煙氣量)條件下，脫硝裝置入口NOx濃度按350 mg/Nm3，裝置效率按不小于72%(即脫硝裝置出口NOx排放濃度不大于100 mg/Nm3)進(jìn)行設(shè)計(jì)。噴氨量設(shè)計(jì)值在BRL(額定負(fù)荷)且原煙氣中NOx含量為350 mg/Nm3時(shí)，系統(tǒng)氨消耗量不大于206 kg/h。

2 存在問題

由于機(jī)組長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)運(yùn)行，SCR區(qū)催化劑表面積灰嚴(yán)重，催化劑有效反應(yīng)區(qū)減小，導(dǎo)致機(jī)組噴氨量有所增加，嚴(yán)重時(shí)氨消耗量已超出設(shè)計(jì)值。1號(hào)機(jī)組停機(jī)期間對(duì)SCR區(qū)催化劑進(jìn)行了清灰處理，啟動(dòng)后發(fā)現(xiàn)氨消耗量比停機(jī)前有所降低。其中，停機(jī)檢修前1號(hào)機(jī)組氨消耗量為0.59 g/kWh，啟機(jī)后相同機(jī)組負(fù)荷率下運(yùn)行時(shí)氨消耗量0.46 g/kWh，但仍高于2號(hào)機(jī)組的氨消耗量0.37 g/kWh。經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)統(tǒng)計(jì)分析發(fā)現(xiàn)，1號(hào)機(jī)組SCR系統(tǒng)氨消耗量仍有較大下降空間。

3 一次風(fēng)母管壓力優(yōu)化試驗(yàn)

燃煤鍋爐降低NOx排放量的關(guān)鍵技術(shù)是分級(jí)燃燒，其對(duì)于燃料氮的轉(zhuǎn)化有顯著的抑制作用[3]。由于一次風(fēng)處于主燃區(qū)，一次風(fēng)率的大小較大程度上影響著分級(jí)燃燒的效果。無論燃燒器功率如何，降低一次風(fēng)率一定程度上就等同于實(shí)現(xiàn)分級(jí)燃燒，對(duì)鍋爐NOx的生成量有較大抑制作用[4]。理論上講，一次風(fēng)量存在一個(gè)最佳值，在滿足制粉和爐內(nèi)燃燒的基礎(chǔ)上，使鍋爐NOx排放量最低，即氨消耗量達(dá)到最小。

經(jīng)過查閱相關(guān)資料發(fā)現(xiàn)，1號(hào)機(jī)組在500 MW以上負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，多數(shù)情況下一次風(fēng)母管壓力控制在9～10 kPa。1號(hào)機(jī)組帶500 MW負(fù)荷穩(wěn)定運(yùn)行，保持運(yùn)行氧量、磨煤機(jī)運(yùn)行方式相同的情況下，進(jìn)行了改變一次風(fēng)母管壓力對(duì)鍋爐NOx排放量及SCR系統(tǒng)氨消耗量影響幅度試驗(yàn)。主要試驗(yàn)結(jié)果見表2。

表2 變一次風(fēng)母管壓力試驗(yàn)結(jié)果

一次風(fēng)母管壓力調(diào)節(jié)原則如下：磨煤機(jī)運(yùn)行時(shí)保持磨煤機(jī)入口熱風(fēng)調(diào)節(jié)擋板全開，用一次風(fēng)母管風(fēng)壓控制磨煤機(jī)入口風(fēng)量，正常情況下磨煤機(jī)電流應(yīng)控制在39～44 A，對(duì)于出力不好的磨煤機(jī)可通過調(diào)節(jié)各臺(tái)磨煤機(jī)煤量偏差的方法進(jìn)行調(diào)整。在引風(fēng)機(jī)不超出力的情況下，應(yīng)按規(guī)定控制氧量和CO含量，以保證燃燒完全。結(jié)合表2的主要試驗(yàn)結(jié)果，主要從爐內(nèi)燃燒、輔機(jī)耗電和氨消耗量3個(gè)方面進(jìn)行說明。

a. 對(duì)爐內(nèi)燃燒情況的影響

在總風(fēng)量及磨煤機(jī)運(yùn)行方式基本相同的情況下，工況1的一次風(fēng)母管壓力和一次風(fēng)機(jī)電流均遠(yuǎn)高于工況2，造成工況1送風(fēng)機(jī)電流小于工況2，使得工況1的二次風(fēng)量偏小，燃燒不充分，導(dǎo)致工況1下凈煙氣側(cè)CO濃度達(dá)到滿量程。這極易造成爐內(nèi)出現(xiàn)還原性氣氛，使灰熔點(diǎn)溫度下降，引起爐內(nèi)結(jié)焦，不利于鍋爐的安全穩(wěn)定運(yùn)行[5]。

b. 對(duì)爐側(cè)主要輔機(jī)耗電的影響

3種試驗(yàn)工況風(fēng)機(jī)消耗電流總和分別為906 A、861.3 A和932.9 A，折算成廠用電率分別為2.98%、2.83%和3.07%。可見，工況2下廠用電率比工況1低0.15個(gè)百分點(diǎn)，比工況3低0.24個(gè)百分點(diǎn)。若按照全年常規(guī)發(fā)電量為50億kWh、電價(jià)0.3元/kWh計(jì)算，平均節(jié)省廠用電率為0.195個(gè)百分點(diǎn)，1年可降低發(fā)電成本約285萬元。

c. 對(duì)氨消耗量的影響

3種工況下氨消耗量分別為0.48 g/kWh、0.34 g/kWh和0.66 g/kWh。與工況2參數(shù)相比，工況1和工況3的一次風(fēng)量明顯偏大，導(dǎo)致燃燒推遲，爐膛出口溫度高，因此造成工況1和工況3的SCR區(qū)入口NOx濃度高，最終導(dǎo)致噴氨量增大?？梢?，一次風(fēng)母管壓力維持在8.1 kPa(工況2)附近時(shí)，氨消耗量基本可控制在0.34 g/kWh，比1號(hào)機(jī)組啟動(dòng)后平均降低了0.12 g/kWh，若按照全年常規(guī)發(fā)電量為50億kWh、液氨單價(jià)3 000元/t計(jì)算，全年可節(jié)省液氨600 t，降低發(fā)電成本180萬元。

4 結(jié)束語(yǔ)

通過一次風(fēng)母管壓力優(yōu)化試驗(yàn)，SCR脫硝系統(tǒng)氨消耗量可降低0.12 g/kWh，催化劑效率也可得到一定幅度的提升。在保證不堵磨的情況下，盡量降低一次風(fēng)量，鍋爐燃燒所需的空氣由熱二次風(fēng)進(jìn)行補(bǔ)充，這樣對(duì)鍋爐燃燒有利，同時(shí)能降低機(jī)組廠用電率和機(jī)組噴氨量，降低發(fā)電成本。

[1] 楊 超.SCR技術(shù)在電廠中的應(yīng)用[J].東北電力技術(shù)，2011，32(4)：19-20.

[2] 王 磊，李海軍，陳蘭鵬.1 000 MW機(jī)組SCR脫硝系統(tǒng)運(yùn)行中的問題分析[J].電力安全技術(shù)，2015，26(1)：44-45.

[3] 侯劍雄，劉 洋.電廠燃煤鍋爐降低NOx排放運(yùn)行調(diào)整[J].東北電力技術(shù)，2015，36(1)：26-27.

[4] 肖海平，張 千，王 磊，等.燃燒調(diào)整對(duì)NOx排放及鍋爐效率的影響[J].中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2011，48(3)：1-2.

[5] 王鶯歌.大型電站鍋爐飛灰含碳量的調(diào)整與控制[J].東北電力技術(shù)，2007，28(11)：26-27.

Influence of Primary Air Pressure Variation on SCR System of Large Boiler

LIU Bin1, GUO Shuang1, WANG Wensheng2, LI Ruiguang1, QIU Guoming1

(1. Huadian Baiyinhua Jinshan Power Generation Company Limited, Xilinguole,Inner Mongolia 026200,China; 2. HuaDian Electric Power Research Institute Neartheast Branch, Shenyang, Liaoning 110179,China)

The ammonia consumption is significantly higher after the SCR denitrification system production in the 600 MW unit of Baiyinhua power plant. According to the problem, the power plant strengthens the daily maintenance management and carries out a wind pipe pressure test optimization. Through the experiment, the power plant finds out the primary air pipe pressure control value of the optimal parameters without affecting the normal combustion and pulverizing. It reduces the consumption of ammonia SCR. These measures provides a reference for the optimization of the operation in the same type of unit SCR system.

denitrification system; primary air; ammonia consumption

TM621.2

A

1004-7913(2017)10-0044-03

劉 彬(1984)，男，學(xué)士，助理工程師，主要從事火力發(fā)電廠機(jī)組運(yùn)行工作。

2017-06-27)