（徐州（铜山）华润电力有限公司 221000）
摘要：氮氧化物是大气污染的主要污染源之一，其中火电厂排放的氮氧化物约占全国氮氧化物排放量的35%~40%。氮氧化物（NOX）的大量排放，容易产生光化学烟雾、酸雨、温室效应等对环境造成恶劣影响，威胁生命健康。徐州（铜山）华润电力有限公司积极调整锅炉运行方式，尽可能减少NOx排放量，取得较好的环保成绩及经济效益。
关键词：氮氧化物运行调整优化
1低NOx同轴燃烧系统及SCR系统应用
燃煤机组中烟气NOx主要由>95%的NO、5%的NO2、以及少量的N2O组成，按生成机理可分为：①燃料型NOx（占比>60~80%）：空气中氧与煤中氮元素热解产物发生反应，生成的Nox；②热力型NOx（占比<20~30%）：燃烧时空气中的N2和O2在高温下生成的NOx；③瞬态型NOx（占比<1%）：燃烧时产生的烃（CH、CH2、CH3）离子团撞击燃烧空气中的N2生成HCN、CN，再与火焰中产生的大量O、OH反应生成NCO，NCO又被进一步氧化成NO。
减少挥发性氮转化成NOx，最主要方法是建立早期着火和使用空气分段燃烧技术。三期机组采用从美国阿尔斯通能源公司引进的低NOx切向燃烧系统（LNTFS）。该燃烧器喷口采用煤粉气流浓淡分离技术，使燃烧初期浓、淡煤粉均偏离其当量比燃烧，以降低NOx的生成，保证在正常运行时锅炉出口NOx浓度不超过350mg/Nm3（O2=6%）。
在保证锅炉出口NOX浓度的前提下，机组采用选择性催化还原法（SCR）脱硝工艺对两台机组进行100%烟气量脱硝处理，当烟气温度在320～420℃范围内时，保证烟气脱硝SCR系统能安全、可靠和连续运行。SCR系统化学脱硝反应原理：①4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O；②6NO+4NH3→5N2+6H2O；③6NO2+8NH3→7N2+12H2O；④2NO2+4NH3+O2→3N2+6H2O。
2减少氮氧化物排放的运行优化和调整
2.1燃煤掺配优化
不同煤种的煤粉因为燃料特性的不同对脱硝效果有较大的差异。煤粉作为燃烧料，挥发份的多少对NO的均相还原有重要的影响。在煤的挥发份中碳氢化合物（CH，CH2，CH4）和含氮组成（HCN，NH3）等在贫氧时都能有效地还原NO。煤种的含氮量，通常煤种含氮量在0.5%～3%，运行中应尽可能地降低含氮量的占比。我们从燃料源头上进行把控，严格控制进厂煤质，保证煤质的挥发份、硫份和含氮量。而煤场推放思路也发生了转变，以前按照地方来煤进行推放，现在重新规整为按照煤质特点进行归类堆放，方便入炉前的燃煤掺配。
2.2过量空气系数a（氧量）优化
氧量，作为修正系数，它的数值大小，与脱硫、脱硝等出口环保指标直接成正比。在运行调整过程中，逐步降低炉膛出口氧量，并利用检测装置对飞灰、炉渣含碳量进行检测，在保证飞灰及炉渣含碳量不超限前提下，对锅炉的氧量曲线进行修正（如下表）。通过氧量的优化调整，不仅控制环保参数，还降低了风机电流、节省了厂用电。
2.3煤粉细度优化与调整
生产运行中，煤粉越细，煤粉的燃烧速率增加，由于氧气的加速消耗，颗粒表面附近的氧气压力降低较快。煤粉燃烧过程中，碳颗粒表面的还原气氛加强，还原反应更加充分，脱硝效率也越高。而随着煤粉变细，更容易着火、燃烧完全、降低飞灰含碳量、减少二次燃烧的可能性，同时使着火提前，降低炉膛火焰中心，锅炉效率相对升高，又可进一步减少氧量，降低排烟热损失。
2.4二次风挡板的调节
锅炉采用分级燃烧器的技术，来抑制NOx的生成。由于煤粉燃烧温度一般不超过1500K，热力型NOx的生成量较少，主要是燃料型NOx。它的快速形成主要集中于燃料的着火阶段，这时煤粉热解产生大量的挥发份。如果氧气充足，他们将迅速生成NO，反之则氮气的形成加以强化，NO的形成收到抑制。运行中二次风挡板的调节，应控制使煤粉在着火阶段缺氧，让未燃尽的碳粒在炉膛上部的燃尽区与燃尽风混合完全燃烧。应用时对应不同负荷，可以适当减少煤粉周界风及油配风开度，开大CCOFA及SOFA开度，形成明显的分级燃烧，以降低NOx生成。
锅炉的配风方式由正宝塔型配风向束腰型配风转变。为了保证炉渣含碳量，下层二次风开度最大，中间运行磨组开度较小，保证缺氧型燃烧，上层二次风开度较大，适当压低火焰中心。这种配风方式可以降低主燃烧区的氧量，提高主燃烧区的煤粉浓度，保证主燃烧区的温度水平以保证煤粉气流的正常着火和稳定燃烧。
2.5燃烧器的摆角及火焰中心
燃烧器摆角是调节主蒸汽和再热蒸汽温度的主要手段之一，运行中随着摆角的上摆，炉内火焰中心上移，SCR入口NOx明显增大（如右图所示）。这说明整个燃烧过程在延长，各燃烧区域的温度场、速度场和烟气成份浓度场特性对火焰中心反应较为敏感。而且NOx的脱除率对催化剂影响是在一定烟气条件下，取决于催化剂组成、比表面积、线速度LV和空速SV。实践证明：在保证脱硝系统定期吹灰的前提下，在保证汽温的前提下，我们应尽量降低火焰中心的高度，有利于减少NOX的排放。
2.6针对低负荷排烟温度不满足SCR投用的技术改造
在机组低负荷时段，500MW以下时，SCR入口的烟气温度接近于320℃。温度低于该定值，SCR装置将自动退出运行。利用机组检修机会进行系统技术改造，在冷二次风侧加装换热器，用凝水对其加热；在热二次风侧加装换热器，用抽汽对其进行加热，最终降低了空预器的换热效果，大幅提高了排烟温度，也满足了低负荷时SCR的可靠投入。
2.7催化剂的增设改造
两台机组的SCR系统选用日本BHK板式催化剂。该板式催化剂的特点：耐磨性能较好、机械强度大、阻力较小、适用于高粉尘的场合。脱硝SCR区原设计催化剂2+1布置，安装两层催化剂，预留一层备用催化剂。利用机组检修的机会，在备用层安装催化剂模块共224快，进一步减少脱硝的液氨用量，满足氮氧化物的环保排放要求。
3结束语
通过优化调整，机组运行时脱硝考核的总时长大幅度减少，年减少脱硝考核百万元以上，多争取了数十万元的脱硝环保电价。在今后的生产运行中，我们将继续深层次挖掘潜力，继续降低环保排放量，减少不必要的资源浪费，提高机组运行的环保及经济性。
参考文献：
[1]铜山华润电力有限公司2×1000MW运行规程锅炉部分。
[2]徐州彭城发电厂三期工程（2*1000MW级机组）烟气脱硝装置SCR运行说明书，上海电气石川岛脱硫工程有限公司
作者简介：
赵志祥，男，1986年1月出生，汉族，江苏徐州市人，工程师，毕业于东南大学电气工程系，现为铜山华润电力有限公司发电部值长助理
论文作者:赵志祥
论文发表刊物:《电力设备》2017年第29期
论文发表时间:2018/4/11
标签：机组论文; 煤粉论文; 烟气论文; 催化剂论文; 铜山论文; 氧化物论文; 锅炉论文; 《电力设备》2017年第29期论文;