1引言p>

沿海某電廠1000MW機組鍋爐采用東方鍋爐廠生產(chǎn)的超超臨界參數(shù)直流爐、單爐膛、前后墻對沖燃燒、一次再熱、平衡通風、固態(tài)排渣、露天布置、全鋼構(gòu)架、全懸吊結(jié)構(gòu)，Π型鍋爐。在鍋爐的空預(yù)器入口設(shè)置了選擇性催化還原法脫硝裝置，催化劑采用蜂窩式。脫硝裝置使用高含塵布置方式，也就是將SCR反應(yīng)器布置在省煤器后，空氣預(yù)熱器之前的煙道內(nèi)。由于煙氣還未經(jīng)過電除塵器，煙氣中灰濃度較高。

SCR反應(yīng)器位于空氣預(yù)熱器之前，其運行溫度與省煤器出口的煙氣溫度相關(guān)。采用陶瓷材質(zhì)的蜂窩式催化劑需要在特定溫度范圍內(nèi)工作才有最佳的催化效率，若煙氣溫度超過催化劑的工作溫度的高限值時，催化劑存在發(fā)生燒結(jié)和脆裂的危險；若煙氣溫度低于催化劑的工作溫度的低限值時，較易出現(xiàn)氨氣逃逸現(xiàn)象，會與煙氣中的SO3反應(yīng)形成硫酸氫銨，附著在催化劑的表面。當過多的硫酸氫銨堵塞催化劑孔，會使得催化劑的活性降低，進而影響脫硝效率，同時會影響到下游空氣預(yù)熱器的性能。SCR運行溫度不得低于催化劑的最低溫度限值，否則應(yīng)停止噴入氨，停運SCR裝置。因此，催化劑的最低工作溫度很關(guān)鍵。催化劑的最低工作溫度與煙氣中NH3及SO3的濃度成正相關(guān)性，當煙氣中兩者濃度越高，催化劑對最低工作溫度的要求也越高。正是因為催化劑對煙氣溫度的有一定要求，運行中SCR脫硝裝置無法實現(xiàn)全工況投入。

在機組啟停過程中煙氣溫度低脫硝裝置無法投入時，NOx的排放濃度也就無法精確控制。近年來為追求環(huán)保對大氣污染物的排放要求越來越嚴格，這要求火電廠必須在任何運行負荷都得達標排放，并受電力過剩的影響，火電廠機組啟停調(diào)峰次數(shù)明顯增多，因此探討如何降低燃煤機組啟停過程中NOx排放濃度很有必要。本文從NOx生成機理以及運行調(diào)節(jié)手段倆方面著手，分析了在機組啟停過程盡量降低NOx的排放控制策略。

2NOx

燃煤在燃燒過程中產(chǎn)生的NOx主要是NO和NO2，以及少量N2O。據(jù)相關(guān)研究，燃煤鍋爐煙氣中NOx生成機理及途徑主要有燃料型、熱力型和快速型3種。

燃料型指的是燃煤內(nèi)部本來就含有的氮化合物在劇烈的燃燒過程中受熱分解析出并進而氧化后生成NOx， 此類NOx生成大致占總生成量的70%～80%。燃料型NOx的生成機理復(fù)雜，與燃煤的組成特性燃料比Fc/V( 固定碳含量/揮發(fā)分)有關(guān)。同種燃煤NOx的生成量與爐膛過量空氣系數(shù)以及煤粉在著火區(qū)停留時間成正比關(guān)系。

熱力型是指爐膛內(nèi)的氮氣因高溫氧化而成NOx。在燃燒區(qū)域溫度在1350℃以下時，生成的NOx幾近全部是燃料型NOx。隨著燃燒區(qū)域溫度的上升，熱力型NOx生成量增加迅速，當燃燒區(qū)域溫度大于1600℃時，熱力型NOx占所有NOx生成總量的25%~30%。熱力型NOx的生成量不受燃煤化學成分的影響，主要與燃煤在燃燒過程時燃燒區(qū)域溫度、氧濃度以及燃燒高溫區(qū)停留時間成正相關(guān)性，即燃燒區(qū)域的溫度越高、燃燒區(qū)域的氧濃度越高、在燃燒高溫區(qū)停留的時間越長，生成的NOx 量就越多。

快速型指的是燃料在劇烈燃燒過程中產(chǎn)生的碳氫離子團和空氣中的氮氣反應(yīng)生成NOx，生成量一般小于5%，一般可忽略不計。快速型NOx的生成量與爐內(nèi)壓力的0.5次方成正比例關(guān)系，與爐膛內(nèi)燃燒區(qū)域溫度關(guān)系不大。

由此可見，NOx生成主要與煤種含氮量、煤的燃燒方式、燃燒工況相關(guān)。NOx生成量主要決定于燃燒區(qū)域的局部溫度水平，此外它還與煤種、風煤比、傳熱以及煤、空氣和燃燒產(chǎn)物的混合程度有關(guān)。當煤種含氮一定時，可以通過改善燃燒方式，改變鍋爐運行條件來降低NOx生成量。

3啟停機過程NOx數(shù)據(jù)分析p>

沿海某大型燃煤電廠采用選擇性催化還原法脫硝裝置，液態(tài)NH3經(jīng)液氨蒸發(fā)系統(tǒng)加熱成為氣態(tài)NH3。由一次風稀釋到安全濃度（5%體積濃度）以下后通過固定于注氨格柵上的噴嘴噴入煙氣中，與煙氣混合均勻后一起進入填充有催化劑的脫硝反應(yīng)器中，反應(yīng)器垂直放置，催化劑分上中下三層，在催化劑的作用下，煙氣中的NOx和氨在催化劑表面發(fā)生充分的還原反應(yīng)生成N2和H2O，達到脫除煙氣中NOx的目的。脫硝系統(tǒng)由SCR反應(yīng)器和氨稀釋系統(tǒng)組成如圖1所示。

圖1SCR反應(yīng)器和氨稀釋系統(tǒng)組成p>

催化劑受煙氣溫度影響，在鍋爐點火及機組并網(wǎng)初期低負荷階段，脫硝裝置是無法投入運行的。但近年來電力裝機過剩，燃煤電廠面臨發(fā)電小時下降以及汽輪發(fā)電機組啟停調(diào)峰的情況越來越多。本文以沿海某大型燃煤電廠近期啟、停機工況為例，對脫硝系統(tǒng)的各參數(shù)數(shù)據(jù)進行簡要分析，在機組啟停過程中煙氣溫度不穩(wěn)定，脫硝系統(tǒng)還沒有投入時，減少NOx排放相關(guān)結(jié)論。以2015年11月份鍋爐點火至脫硝投入列出NO
b>x相關(guān)數(shù)據(jù)見表1；以2015年11月份停機后脫硝的退出后列出NOx相關(guān)數(shù)據(jù)見表2。

表1 啟機工況NOx排放數(shù)據(jù)p>

工況煤量t/h總風量%脫硝入口mg/Nm3煙囪出口mg/Nm3出口折算后mg/Nm3出口氧量%Q134.23616813594018.8Q234.532.419115295218.7Q347.832.424319372417Q46037.327422872316.2Q57437.936030675214.9Q611038.840235965512.9Q71464423723733110.2Q81794536446588.7

表2 停機工況NOx排放數(shù)據(jù)p>

工況煤量t/h總風量%脫硝入口mg/Nm3煙囪出口mg/Nm3出口折算后mg/Nm3出口氧量%T110854.430233.374.914.4T29554.4
32320852215.1T36854325210723.216.7T4405115612466718.3

分別從啟停機過程中脫硝系統(tǒng)的相關(guān)數(shù)據(jù)分析，可以得出以下結(jié)論：

啟機過程中工況Q1和Q2，分別為點火半小時和一小時的數(shù)據(jù)，可以看出在點火初期，在煤量一定時，NOx的生成量在逐漸增加。主要原因是著火區(qū)域的溫度上升，熱力型的NOx在增加；

啟機過程中工況Q2到Q5燃料逐漸增加，且只有單臺磨運行時的數(shù)據(jù)，可以看出煙囪出口NOx在小幅度增加，主要是因為爐膛溫度的升高以及燃料的增加，使得對應(yīng)熱力型的NOx以及燃料型的NOx共同增加而引起。在總風量變化不大的情況下，燃料的增加消耗部分氧量后，使得煙囪出口氧量的下降，折算后的NOx下降明顯；

啟機過程中工況Q6和Q7是并網(wǎng)后兩臺磨煤機運行的工況，可以看出工況Q7脫硝入口以及煙囪出口NOx濃度較工況Q6低不少，這是由于底層兩臺磨都在70t/h煤以上，形成缺氧環(huán)境從而導致熱力型NOx下降引起；

啟機過程中工況Q8是脫硝剛投入后的工況，脫硝投入即使煙囪出口氧量較高也可以很好的控制NOx排放濃度；

啟機過程，綜合以上可以得出結(jié)論是，因為送風量很大，單臺磨煤機運行時，通過提高煤量，提高煤粉濃度形成缺氧環(huán)境來降低NOx的生成是不可取的，兩臺磨煤機運行時，通過提高煤量，提高煤濃度，由于都是底層磨，局部區(qū)域會形成一定的缺氧環(huán)境，可以適當?shù)慕档蚇Ox的生成；在整個啟機過程中，除了點火出現(xiàn)爐膛局部溫度較低外，大部分時間爐膛溫度都是很高的，所以NOx的生成主要還是熱力型，也即空氣中的N2與氧反應(yīng)生成得；啟動過程中主要還是要盡快降低氧量來改變折算后的NOx很關(guān)鍵，煙囪出口氧量大于16%折算值就會很大了；

停機過程中，工況T1是剛剛退出脫硝的工況，可以看出，在反應(yīng)器還一定殘余的反應(yīng)物質(zhì)，煙囪出口NOx不高，氧量達到14.4%，折算后排放值仍不超標，說明在有脫硝投入的情況下氧量較高，也能控制排放，但脫硝噴氨量會很大；

停機過程中，工況T2和T3可以看出總煤量在不斷減少，但是脫硝入口以及煙囪出口的NOx都差不多，相差明顯的還是折算后的NOx，所以在停機過程中煤量大于60t/h以上時，主要控制氧量來控制折算后的NOx的數(shù)值，而熱力型NOx的生成量基本上沒啥影響；

停機過程中，工況T4可以看出，煤量到40t/h，較工況T2及T3，脫硝入口以及煙囪出口NOx排放濃度下降明顯，主要是因為爐膛溫度下降引起；

4控制策略p>

通過對以上啟停機脫硝數(shù)據(jù)的分析，啟停機過程脫硝未投入的情況，如何降低NOx排放，得出如下控制策略：

點火前，確認兩臺漿液循環(huán)泵正常運行，通知熱控人員校驗CEMS，確保測點正常；

在啟機過程中，在燃燒穩(wěn)定的情況下，保證最小風量的前提下，可以適當降低總風量；

在啟機過程中，在鍋爐升溫升壓的速度可控制下，適當加快煤量的給入，以降低煙囪出口氧量，降低折算后的NOx排放；

啟機過程并網(wǎng)后，盡快投入高加系統(tǒng)，保證省煤器不要過多的降低煙溫，從而可以盡快將脫硝系統(tǒng)投入運行；

啟機過程中在脫硝投入前兩臺磨運行能帶夠負荷的話，可以適當延緩第三臺磨啟動；

啟停機過程中控制爐膛負壓，以及減少爐膛及煙道漏風對氧量的影響。控制爐膛出口氧量，以降低煙囪出口污染物折算值。機組并網(wǎng)前，在確保機組各參數(shù)滿足要求的前提下，應(yīng)盡量控制煙囪出口煙氣氧量在低值且不超過16%；

并網(wǎng)后，提前對SCR各系統(tǒng)進行檢查確認，在保證各運行參數(shù)不超限的前提下，可視情況盡量提高加負荷速度，使SCR入口煙溫（≥290℃）能盡早滿足噴氨投入要求，及時投入噴氨運行。一般鍋爐轉(zhuǎn)干態(tài)后（約30%負荷），SCR入口煙溫即可滿足噴氨投入要求；

機組停運過程應(yīng)做好監(jiān)控調(diào)整。根據(jù)以往經(jīng)驗，在機組打閘解列之前，基本上可以保證脫硝噴氨全程投入運行，關(guān)鍵要控制好SCR入口煙溫。停機過程中維持高、低加正常投入，以保證給水溫度正常，并同時通過調(diào)節(jié)煙氣擋板及控制合適的爐膛氧量來維持SCR
入口煙溫；

停機過程中，盡量維持高負荷段運行時間，縮短低負荷段運行時間。鍋爐轉(zhuǎn)濕態(tài)后至發(fā)電機解列時間宜控制在1.5小時內(nèi)；

停機過程中發(fā)電機解列后在鍋爐降壓條件允許下，可以加快降低煤量，降低爐膛溫度，縮短停爐時間來減少NOx的排放。停機過程中在燃燒穩(wěn)定的情況下，應(yīng)盡量降低總風量，以減少折算值的影響；

參考文獻p>

[1]井鵬,岳濤,李曉巖,高曉晶,張迎春. 火電廠氮氧化物控制標準、政策分析及研究[J]. 中國環(huán)保產(chǎn)業(yè),2009,04:19-23.

[2]方緒文. 過量空氣系數(shù)對電站鍋爐NOx排放特性的影響[J]. 能源研究與利用,2016,01:47-51.

[3]春國成. SCR脫硝催化劑反應(yīng)活性探討[J]. 工業(yè)鍋爐,2015,06:53-56.