新環(huán)保政策下鍋爐風量控制的研究與應用

摘 要：隨著《華電山東公司2019年度火電企業(yè)績效管理辦法》的實施，對環(huán)保參數(shù)要求更加嚴格：二氧化硫、煙塵全時段小時均值、日均值合格;機組并網(wǎng)后氮氧化物小時均值合格。而氧量>19%，所有環(huán)保參數(shù)目前暫不考核，機組啟停時通過風量控制，是確保環(huán)保參數(shù)達標排放的有效手段。

關(guān)鍵詞：風量;氧量;19%;控制;氧量轉(zhuǎn)換;粉塵濃度小時均值;最大燃料量;理論空氣量

1 概述

鄒縣發(fā)電廠現(xiàn)有8臺機組，其中一、二期為4×335MW機組，三期為2×635MW機組，四期為2×1000機組，鍋爐均為煤粉爐。8臺機組脫硫系統(tǒng)均采用石灰石-石膏濕法脫硫工藝，主要脫硫設備有脫硫吸收塔、漿液循環(huán)泵等;入爐煤硫份設計值分別為：一二期機組1.3%、三期機組1.5%、四期機組1.2%。8臺機組脫硝系統(tǒng)均采用LNB+SCR工藝。一、二期除塵系統(tǒng)采用靜電除塵+濕式除塵;三四期除塵系統(tǒng)采用靜電除塵+MGGH。大氣污染物排放標準為：二氧化硫35mg/Nm3、煙塵5mg/Nm3、氮氧化物50mg/Nm3，均按6%O2折算。

2 問題的提出

2.1 機組正常運行時環(huán)保參數(shù)現(xiàn)狀

機組正常運行時，氧量升高，會造成脫硝入口NOx升高、煙囪出口NOx短時升高，對SO2、粉塵濃度等環(huán)保參數(shù)偏高甚至超標?？赡茉蛴校簾焽璩隹贑EMS測量誤差、制粉系統(tǒng)啟停、機組負荷偏低、電除塵缺陷、煙道積灰揚塵等等。因此，適當降低氧量對控制環(huán)保參數(shù)有利。

2.2 機組啟停時環(huán)保參數(shù)現(xiàn)狀

機組啟動通風前啟動脫硫系統(tǒng)、除塵系統(tǒng);機組停運后，當環(huán)保參數(shù)正常后停運脫硫系統(tǒng)、除塵系統(tǒng);機組啟停時鍋爐上優(yōu)質(zhì)煙煤，二氧化硫能控制在標準值以下。

機組啟停時，燃料量低、風量較大，造成粉塵小時均值頻繁超過標準值。而氧量控制是保證粉塵達標排放主要手段。

3 風量的控制研究

3.1 理論空氣量的研究基礎(chǔ)

理論空氣量一般采用元素分析結(jié)果來計算，已知大氣平均含氧量為21%。如燃料元素分析結(jié)果（重量%）為：C、H、O、N、S。對于C，有：C+O2=CO2，則C燃燒需氧氣量Oc=C*32/12/21%;對于H，有：4H+O2=2H2O，則H燃燒需氧氣量Oh=H*32/4//21%;對于S，有S+O2=SO2，則S燃燒需氧氣量Os=S*32/32/21%。

過?？諝庀禂?shù)用“α”表示，計算公式為α=21/（21-O2實測值）。當氧量等于19%時，α=21/（21-19）=10.5。即：要控制氧量大于19%，鍋爐的過量空氣系數(shù)必須大于10.5倍，燃料量越大，鍋爐燃燒所需風量越大。

3.2 理論空氣量的計算公式

機組啟停時，一般采用煤、油混燃的方式。燃煤為優(yōu)質(zhì)煙煤，燃油為0號柴油。

3.2.1 燃煤的理論空氣量

優(yōu)質(zhì)煙煤以鮑店煤為研究對象，如表1所示。

3.2.2 燃油的理論空氣量

柴油是碳氫化合物燃料，其中碳約占86%，氫約占13%，氧約占1%。則1t燃油的理論空氣量：

=（86%×32÷12+13%*32/4-1%）÷21%=15.82t

3.3 環(huán)保參數(shù)的折算公式

國家環(huán)保部門要求環(huán)保參數(shù)均按6%O2進行折算，則折算倍數(shù)為：（21-6）/（21-O2）。當氧氣含量接近19%時，折算倍數(shù)最大為7.5倍。

4 鍋爐風量的控制應用

4.1 確定鍋爐氧量≥19%時最大燃料量

4.4 確定風量控制的原則

機組啟動時：

（1）應根據(jù)燃料量控制風量使煙囪出口氧量稍大于19%。

（2）控制較低風量對于加快機組啟動進程有利。

（3）氧量轉(zhuǎn)換的時機為：機組3000r/min暖機結(jié)束、準備并網(wǎng)時、燃料量大于“氧量≥19%時的最大煤量”并繼續(xù)增大燃煤量，10分鐘內(nèi)將風量降至鍋爐最低允許風量，一般為35%額定風量，同時配合增開漿液循環(huán)泵來降低粉塵濃度。

機組停運時：

（1）應保持較低風量，控制較低氧量。

（2）氧量轉(zhuǎn)換的時機為燃料量低于氧量≥19%時的最大煤量，機組解列后，5分鐘內(nèi)將風量增至“燃料量對應的氧量≥19%”時的最少風量以上，控制高粉塵濃度時間低于10分鐘。

5 應用效果

機組在機組啟動時，基本實現(xiàn)粉塵濃度達標排放。停機時粉塵濃度小時均值偶爾會超標。

6 結(jié)語

機組開機時應控制氧量大于19%，同時研究燃料量、高旁開度與蒸汽參數(shù)的對應關(guān)系，盡可能提高主蒸汽溫度。機組停機時，縮短最后兩臺磨的斷煤間隔，在停用最后一臺磨煤機前發(fā)電機解列、給煤機斷煤后5分鐘進行氧量轉(zhuǎn)換，可以減少粉塵超標的時間。

參考文獻：

[1]鄒縣發(fā)電廠《335MW機組集控運行規(guī)程》.

[2]鄒縣發(fā)電廠《635MW機組集控運行規(guī)程》.

[3]鄒縣發(fā)電廠《1000MW機組集控運行規(guī)程》.

[4]范仲元.用煤的工業(yè)分析數(shù)據(jù)計算煙氣參數(shù)[J].江蘇電機工程，2004（01）：36-37.

作者簡介：張浩然（1991-），本科，助理工程師，從事火電廠集控運行管理工作，研究方向：自動化。