淺談電廠在大氣污染中氮氧化物管控的研究與應用

鄭建 木忠 郭能東

摘 要 本文主要介紹了新礦集團電廠管理分公司，根據(jù)DB37/ 664—2019火電廠大氣污染物排放標準，結合各電廠設備配置和企業(yè)自身基礎條件不同特點。各電廠內(nèi)部挖潛、在減少或不投資的基礎上，通過技改、調(diào)整測試，有效管控，把各電廠大氣污染物氮氧化物控制在50mg/m3合格范圍。

關鍵詞 大氣污染物氮氧化物;方法和原理;技改管控;處理效果

1概況

伴隨著國家環(huán)保管控不斷完善，標準不斷提升。尤其，電力行業(yè)作為推進國家環(huán)保政策落實的“前行者”，由起始火電廠大氣污染物達標排放，提高至火電廠大氣污染物超低排放，直至2020年1月1日起，所有鍋爐或燃氣輪機組執(zhí)行DB37/ 664—2019火電廠大氣污染物排放標準，特別是氮氧化物控制由100mg/m3提升至50mg/m3。

尤其近幾年來，各電廠根據(jù)上級環(huán)保部門的標準要求，先后自籌資金進行了環(huán)保設施的升級改造，針對循環(huán)流化床鍋爐采取SNCR脫硝技術對煙氣進行氮氧化物脫除，符合現(xiàn)階段執(zhí)行氮氧化物排放標準100mg/m3。作為新礦集團電廠管理分公司，根據(jù)DB37/ 664—2019火電廠大氣污染物排放標準，結合電廠設備配置和企業(yè)自身基礎條件不同特點;內(nèi)部挖潛、在減少或不投資的基礎上，通過技改、調(diào)整測試，有效管控，把各電廠大氣污染物氮氧化物控制在50mg/m3合格范圍。

為此，通過研究不同型號循環(huán)流化床鍋爐氮氧化物在生成、控制的機理及考察借鑒其他電廠低氮燃燒改造方案、運行方式，結合各電廠設備實際狀況分析生成易操作、低投入改造的優(yōu)化方案，分階段實施：

第一階段，結合各電廠設備實際狀況，摸排運行測試，制訂優(yōu)化方案。

第二階段，作為深入調(diào)整和實施技改的階段，各電廠結合第一階段測試情況以及新礦集團電廠管理分公司下發(fā)的一企一策，組織落實，控制節(jié)點，完成需要技改的設備。

第三階段，全面穩(wěn)定調(diào)整再測試，處理存在問題或缺陷，從細節(jié)上注重運行管理，動態(tài)管控、超前預控，保證氮氧化物在新排放標準范圍內(nèi)有效運行，達到50mg/m3新排放標準。

2技術原則

2.1 預控管理、有效調(diào)整

（1）以理論知識做支撐，以強化人員意識為抓手，以測試過程技術分析調(diào)整為依據(jù)。

①事前：查閱資料，分析影響因素。

從循環(huán)流化床燃煤燃燒過程中氮氧化物的來源，生成機理，還原過程，排放量影響因素等方面，全面了解系統(tǒng)原理，為調(diào)試做好理論知識儲備。NOx排放濃度最終取決于以下幾個因素：

一是在O2濃度小于1.5%或CO濃度≈1%的區(qū)域在900度或更高溫度下，N2O的分解只需100ms時間。低氧燃燒可減少50%～75%氮氧化物排放。

二是當過量空氣系數(shù)一定時，二次風率增大，一次風率減小，NOx生成量也隨之下降，并在某一分配下達到最低點。

②事中：影響運行因素控制。

一是運行值長動態(tài)調(diào)度。當出現(xiàn)小時值>50mg/m3形成分析記錄，要求寫明超標上傳數(shù)值、超標過程、原因、采取的措施、措施后效果。

二是嚴格控制煤泥泵切換時間與末煤給煤比例配合，有效利用時間差預控管理。煤泥泵定期切換需提前1小時通知值長，值長調(diào)整鍋爐運行工況，小時值前半小時低控數(shù)據(jù)，后半小時切換煤泥泵，保證數(shù)據(jù)高值合理分配在兩個小時內(nèi)，確保小時值不超標。

三是煤泥下料口清理時間控制。采取動態(tài)方式，根據(jù)環(huán)保在線上傳小時數(shù)據(jù)達標情況，煤泥泵給料及爐前倉給煤情況，當日煤泥熱值情況確定清理時間節(jié)點。

四是當出現(xiàn)煤泥泵故障等情況。必須臨時切換時，鍋爐運行人員立即調(diào)控給煤量，一人在給煤機保證給煤下料正常，最短時間內(nèi)降低鍋爐氧量，降低過?？諝庀禂?shù)，保證數(shù)據(jù)上傳不超50mg/m3。

五是運行人員對于環(huán)保在線上傳小時平均值把控是關鍵。當出現(xiàn)小時超標可能時，匯報值長，值長第一時間要求鍋爐控制燃燒氧量，保證鍋爐運行正常前提下，保持低氧量運行，確保小時值不超標，當出現(xiàn)小時超過100mg/m3的可能性時，啟氨水泵，投入氨水調(diào)整，數(shù)據(jù)降低后及時停泵，及時調(diào)整變頻開度。

③事后：分析總結，提高運行人員分析調(diào)整主動性。

一是值長分析不徹底的，分析結果不符合實際的，重新分析。

二是部室、專業(yè)互相監(jiān)督，值長分析結果是否合理屬實，存在爭議進行溝通，相互吸取經(jīng)驗，溝通交流測試情況，超標原因，預控措施;公司、車間給予指導協(xié)助，進行點評，對于分析不到位、運行調(diào)整有問題或制約環(huán)節(jié)，給予綜合分析意見和建議。

2.2 基礎條件穩(wěn)固先行、突出典型

通過第一階段各電廠氮氧化物運行調(diào)整，有效測試，摸排出不同型號鍋爐的特性，循環(huán)流化床床溫控制在850-920℃較為適宜。降低床溫不僅可有效地降低NOx的排放，而且有利于脫硫，但不利的影響是會使N2O排放量上升，而且CO濃度增加，燃燒效率會下降;并結合燃燒煤種不同特點，煙煤、無煙煤中燃料氮的主要存在形態(tài)， 因此NOx 排放量較少，而N2O很高，O/N比越大，NOx排放量較高的特性，以及各電廠運行工況氧量都偏高大于10%，高于折算氧量標準值6%，整體系統(tǒng)漏風等因素影響，加以系統(tǒng)治理、動態(tài)調(diào)整管控，“量身定做”優(yōu)化方案，逐步推進。

①鍋爐分離器入口斷面縮小及燃燒室風帽封堵

主推循環(huán)流化床鍋爐縮小分離器兩側切入口截面積，75噸鍋爐去除率約占10%～12%，130噸鍋爐去除率約占18.1%;縮小布風板面積、封堵2～3排風帽，75噸鍋爐去除率約占12%，130噸鍋爐去除率約占16.9%。

②煙氣再循環(huán)技術有效利用

利用煙氣所具有的低溫低氧特點，將部分煙氣再次噴入爐膛，可有效降低最高溫度區(qū)域的溫度，從而減少熱力型氮氧化物的產(chǎn)生。從75噸鍋爐增壓風機出口引一路DN600的管道，分別接至一次風機入口，利用增壓風機出口和一次風機入口的差壓，讓一部分煙氣回流至爐膛參與燃燒。

③共性問題治理管控

a.排查處理系統(tǒng)漏風。利用手持式檢測儀分段檢測鍋爐尾部至脫硫塔入口系統(tǒng)存在漏風部位，漏風治理，降低氧量。

b.粉灰再燃燒。通過除塵器灰斗引至二次風爐膛入口處，調(diào)控料層差壓及爐床溫度，提高鍋爐負荷的穩(wěn)定性。

3效果評價

新礦集團電廠管理分公司各電廠低氮燃燒改造168運行效果良好，氮氧化物日均值合格率100%，全部實現(xiàn)達標排放。

（1）改造工藝：主推循環(huán)流化床鍋爐縮小分離器兩側切入口截面積，75噸鍋爐去除率約占10-12%，130噸鍋爐去除率約占18.1%;縮小布風板面積、封堵2-3排風帽，75噸鍋爐去除率約占12%，130噸鍋爐去除率約占16.9%;電廠停止煙氣再循環(huán)改造工藝，減少或不投運煙氣再循環(huán)系統(tǒng)，降低回流煙氣腐蝕性以及投運后一次風機耗電量增加，鍋爐產(chǎn)汽量降低等因素。

（2）SNCR配置：控制脫硝噴槍壓縮空氣運行壓力不低于0.4Mpa，噴頭采用單孔霧化。實際運行數(shù)據(jù)TX3-F40-310S 耐溫1200℃雙流體霧化氨水噴槍的實用性較明顯，20%的氨水脫硝劑用量單項指標可以控制在2噸/天以內(nèi)，具有經(jīng)濟性。

（3）運行控制：電廠合理調(diào)整一次風與二次風配比，控制氧量在2-3%，使煙氣中氧含量與SNCR脫除效率成正比，穩(wěn)定壓紅線運行，預控氮氧化物在線上傳數(shù)據(jù)在40～50mg/m3區(qū)間，保證氮氧化物的達標排放。

（4）全面檢查封堵尾部煙道漏風點，降低在線煙氣含氧量不高于10%，控制折標系數(shù)。

4結束語

（1）數(shù)據(jù)結論：電廠管理分公司各電廠低氮燃燒改造168運行效果明顯，氮氧化物日均值合格率100%，達標排放。各電廠主要采取循環(huán)流化床鍋爐縮小分離器兩側切入口截面積和縮小布風板面積、封堵風帽及煙氣再循環(huán)改造工藝，經(jīng)過運行調(diào)整鍋爐負荷基本穩(wěn)定，氨水使用量控制在穩(wěn)定不增長的趨勢并逐漸減少。以及TX3-F40-310S 耐溫1200℃雙流體霧化氨水噴槍的實用性，提高壓縮空氣壓力不低于0.4Mpa，噴嘴長度伸入煙道控制在5-8厘米之間，避免產(chǎn)生盲區(qū)，利于煙氣更好混合，達到提高SNCR效率的目的。

（2）經(jīng)濟合理性結論：穩(wěn)定低氮燃燒改造運行平衡點，查找封堵鍋爐空預器漏風部位，合理調(diào)整一次風與二次風配比，控制氧量在2-3%，使煙氣中氧含量與SNCR脫除效率成正比;優(yōu)化調(diào)整脫硝系統(tǒng)投入率及霧化效果，推廣借鑒TX3-F40-310S 耐溫1200℃雙流體霧化氨水噴槍的實用性，可控制20%的氨水脫硝劑用量單項指標在2噸/天以內(nèi)，使其在煙道內(nèi)充分擴散開有效反應，控制氮氧化物在線上傳數(shù)據(jù)在40～50mg/m3區(qū)間，壓紅線運行。

通過技術改造、有效管控、超前預控，2020年1月1日電廠煙氣排放物氮氧化物全部達到DB37/ 664—2019火電廠大氣污染物排放標準，實現(xiàn)了大氣污染治理的再次提升，具有推廣價值、環(huán)境效益和社會效益。