某900 MW 超臨界鍋爐脫硝系統(tǒng)的節(jié)能優(yōu)化

0 引言

隨著火電行業(yè)發(fā)電量逐步被新能源替代及上網(wǎng)電價的放開競價，燃煤發(fā)電公司只有不斷降低成本和靈活經(jīng)營才能保持其競爭力。

1 原脫硝系統(tǒng)概況

某公司擁有兩臺900 MW超臨界機組。塔式直流爐由法國ALSTOM 設(shè)計，脫硝采用選擇性還原法，還原劑采用尿素?zé)峤夥ǖ玫?，熱解爐內(nèi)尿素溶液裂解所需的熱能來自電加熱器加熱后的熱一次風(fēng)。脫硝電加熱器平均用電功率700 kW，控制方式單一，經(jīng)常故障。為此，公司于2019年起逐步對脫硝系統(tǒng)進行了改造，方案為在電加熱器前增加蒸汽加熱器以降低廠用電。

“人類在農(nóng)業(yè)發(fā)展過程中面臨著一些非?，F(xiàn)實的問題，”美國種子貿(mào)易協(xié)會國內(nèi)和國際政策高級副總裁伯尼斯·斯盧茨基（Bernice Slutsky）評論說，“這些農(nóng)作物進行基因編輯后，可應(yīng)對干旱、作物病蟲害壓力和氣候變化?！?/p>

蒸汽加熱器以六抽作為汽源，可將熱一次風(fēng)風(fēng)溫提高至400～410 ℃。蒸汽加熱器加熱功率約800 kW，高負荷下可停用電加熱器。

改造后，經(jīng)一段時間的觀測，發(fā)現(xiàn)即使在低氮燃燒器改造完成且成功降低進口NOx 濃度的情況下

，電加熱器仍未能停用，且平均功率超過200 kW，故仍有較大優(yōu)化空間。

2 脫硝系統(tǒng)電功率影響因素

圖1 為脫硝系統(tǒng)熱解流程圖。熱一次風(fēng)經(jīng)蒸汽加熱器和電加熱器兩級加熱后達到所需的400 ℃高溫，控制器根據(jù)進口NOx 濃度計算出所需噴氨量，尿素溶液被平均分配后經(jīng)十根噴槍霧化噴入熱解爐，在熱解爐內(nèi)被熱一次風(fēng)加熱產(chǎn)生裂解反應(yīng)并送入脫硝反應(yīng)器。因此，脫硝進口NOx 濃度和蒸汽加熱器的加熱效率對電加熱器功率起到了決定性作用。

公式（1）表明，當(dāng)NO 實際采樣濃度不變時，煙氣氧量O

含量在一定數(shù)值區(qū)間內(nèi)增長幅度越高，NOx 濃度越大。這種情況在加減負荷及開、停磨煤機過程中表現(xiàn)明顯。

2.1 燃料N

根據(jù)NOx 生成原理，NOx 主要分為熱力型、快速型和燃料型三種，其中，熱力型約占25%，快速型5%，燃料型70%。燃料型NOx 通常作為鍋爐NOx調(diào)整的首選方案。

實際運行中脫硝系統(tǒng)A、B 兩側(cè)進/出口NOx濃度存在偏差，即使CEMS 維護人員多次將兩側(cè)進口濃度調(diào)整一致，但出口仍偏差較大，見表1。

1.1 對象 選擇2008年9月—2009年12月在上海交通大學(xué)附屬第六人民醫(yī)院中醫(yī)痔科住院的手術(shù)患者120例。隨機分為s-100止血綾護理組和明膠海綿護理組各60例。s-100止血綾護理組中，男50例，女10例，年齡55～65歲，平均年齡(35.4 ±8.2)歲;明膠海綿護理組中男53例，女7例，年齡55～65歲，平均年齡(31.6±4.2)歲。兩組患者一般資料比較差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P＞0.05)，具有可比性。

2.2 配風(fēng)

(1)多樣性。新時代背景下，社會發(fā)展過程中新技術(shù)日新月異，造就了自動化技術(shù)的多樣性，煤礦機電自動化產(chǎn)品種類是多樣化的，在機械產(chǎn)品的系統(tǒng)方面均趨于多樣化，推動了煤礦機電設(shè)備自動化、智能化發(fā)展進程。

第二，地方財政支持力度使合作項目受限。三地經(jīng)濟發(fā)展的水平?jīng)Q定了財政對高校師資培訓(xùn)的支持力度。北京市中心開展的一些師資培訓(xùn)項目中，北京市教委或高校給予了全額的資金撥付，津冀兩地的項目開展則會采取部分財政支持部分自付或者完全自付的方式，全額資金支持比例較低。這就造成在一些有合作意向的培訓(xùn)項目上，由于資金配套不足而只能有限合作，影響了師資培訓(xùn)項目的開展和師資間的交流。

2.3 測量誤差

1）靈活調(diào)整摻燒比例，滿足負荷與環(huán)保指標

燃料N 分為揮發(fā)分N 與焦炭N 兩種，從初期燃燒到生成NOx 和N

一般又分為分解燃燒和還原燃燒。含N 量大且揮發(fā)分高的低階煤在控制NOx 濃度方面有兩個優(yōu)勢：低階煤分解產(chǎn)生NH

含量高，且易于還原為N

；熱解燃燒后空隙多、表面積大，易于與NO產(chǎn)生還原反應(yīng)生成N

。

2.4 再熱汽溫

脫硝蒸汽加熱器為表面式加熱器，汽源來自六抽，采用回汽調(diào)節(jié)門調(diào)節(jié)流量。目前運行中回汽調(diào)節(jié)門已開足，流量達最大，因此對蒸汽加熱器換熱起到?jīng)Q定性作用的是汽源初參數(shù)。由于六抽從汽輪機中壓缸第六級引出，再熱蒸汽溫度每升高1 ℃，其焓值明顯提高，直接影響脫硝蒸汽加熱器出口熱一次風(fēng)溫和熱解爐內(nèi)的熱平衡，對蒸汽加熱器后串聯(lián)的電加熱器的加熱功耗有著至關(guān)重要的影響。

3 優(yōu)化方案及效果

例 2 考慮文獻[18]中例3,運用同樣方法,將系統(tǒng)(9)—(10)用于圖像恢復(fù)問題。圖3為像素64×64的原圖,圖4為圖3經(jīng)圖像濾波器濾波后所觀測到的圖像。濾波器為規(guī)模和標準差分別為7×7和3的高斯濾波。此時B為該標準高斯濾波生成的稀疏矩陣,b為圖4依照文獻[18]中例3中的方法拉成的列向量。取X、Θ如例1所示,設(shè)

根據(jù)表2和表3，再結(jié)合鍋爐運行特點，制定了以下措施。

目前，公司NOx 濃度測量采用單點式抽取法，其準確性和可靠性明顯不足（業(yè)內(nèi)普遍存在這種情況）

，主要原因是根據(jù)國家環(huán)保政策安裝了多層脫硝反應(yīng)器，造成煙道內(nèi)煙氣流場紊流受到影響，煙氣流場分布不均。

因此，也可以嘗試得出這樣的結(jié)論：即便沒有科學(xué)技術(shù)對調(diào)查的支持，理論上也能突破案件。說明以人為核心構(gòu)建起來的調(diào)查技術(shù)體系，對于作為人的嫌疑人而言，仍屬于對癥下藥的良方。這種特殊的對合性并不因為時間變遷或環(huán)境更迭而失效。人文技術(shù)在保持其基本內(nèi)核穩(wěn)定之下，不斷延伸其外延，甚而汲取各種學(xué)科的知識以豐富技術(shù)體系。

由煤種特性可知高揮發(fā)分煤有改善NOx 排放的特點，但應(yīng)綜合考慮負荷要求，合理安排經(jīng)濟煤種摻燒，提前預(yù)測當(dāng)季負荷。若負荷低可提高低熱值高揮發(fā)分煤的摻燒比例，負荷高可增加高熱值高揮發(fā)分煤種以調(diào)整NOx 濃度。表4 為摻燒經(jīng)濟煤種對NOx 濃度的影響。

隨著摻燒比例的增加，脫硝入口NOx 濃度明顯下降且煙囪內(nèi)煙氣流場擾動少，為紊流狀態(tài)，因此，煙囪出口NOx比脫硝入口和出口控制得更穩(wěn)定，且噴氨量相同時呈下降趨勢。因此運行中可通過調(diào)整脫硝設(shè)定值來減少噴氨量，以減少熱解爐內(nèi)裂解所需的能量。

根據(jù)NOx 生成原理，氧量O

越富足，燃燒就越充分；燃燒區(qū)域溫度越高，生成的NOx 濃度就越高。公司脫硝系統(tǒng)CEMS 采取完全抽取法在線檢測，分析儀采用非分散紅外光譜法技術(shù)。在測量NO濃度后，經(jīng)過公式（1）換算得出NOx 濃度。

2）提高欠氧環(huán)境，降低NOx濃度

正常運行時，為降低爐膛氧量，設(shè)定氧量偏置為-0.6，這樣可降低10%～20%全負荷段脫硝入口NOx 濃度。此外，提高大風(fēng)箱差壓使燃料輔助風(fēng)門關(guān)小，可進一步提高欠氧深度，降低主燃燒區(qū)域NOx 的生成，提高HSOFA 風(fēng)區(qū)域的還原能力。

根據(jù)脫硝化學(xué)反應(yīng)試驗得知尿素液滴升華及氣相尿素裂解所需的熱量

，再計算出脫硝系統(tǒng)正常流量時所需的加熱功率，見表2和表3。

減負荷停磨過程中，由于磨煤機出力分配改變，燃燒器分級燃燒配風(fēng)受到影響，出口NOx 濃度大幅波動。因此，應(yīng)加快停磨速度，收到停磨指令后立刻使用冷一次風(fēng)進行吹掃，且磨煤機電流達到空載值時立刻停磨以防煙囪出口NOx 擾動幅度增大，并防止噴氨的大幅增加造成熱解爐出口溫度跌至設(shè)定值而引起電加熱器的啟動。

3)合理測量，精細噴氨

在單點測量法升級改造前，按線式測量法選擇多個測量點探測不同的深度，對同等工況下NOx濃度進行對比。該脫硝系統(tǒng)兩側(cè)煙道的煙氣流場NOx 濃度呈中間高兩邊低的分布，為預(yù)防空預(yù)器ABS 生成，將測量探針插入濃度較低側(cè)，使正常運行中氨逃逸濃度小于1 ppm。

當(dāng)大比例摻燒經(jīng)濟煤種后，脫硝入口NOx濃度明顯降低。由于閥門調(diào)節(jié)特性，每根噴氨槍存在最小流量限制，使噴氨容易出現(xiàn)過噴，且雖然煙囪出口NOx排放值極低，但氨逃逸現(xiàn)象仍明顯。為此規(guī)定單根尿素噴槍流量≮0.03 m

/h，并按最小流量輪流投退，保證熱解爐內(nèi)氨濃度的合理。

4）優(yōu)化吹灰策略，提高再熱汽溫

過去的吹灰是根據(jù)煙氣流向從水冷壁、過熱器、再熱器、省煤器等受熱面依次執(zhí)行，且連續(xù)吹灰對再熱汽溫影響較大，容易長時間無法恢復(fù)至合理溫度，導(dǎo)致脫硝蒸汽加熱器加熱效果不佳而啟動電加熱器。

直線與平面(40)：平面位置的確定，直線與直線、直線與平面、平面與平面的平行關(guān)系，平面的垂線和斜線，直線和平面的互相平行和互相垂直間的關(guān)系，二面角、平面與平面的垂直關(guān)系，多面角.

為此，對吹灰策略進行了優(yōu)化，包括提前查閱當(dāng)班負荷曲線以避免對水冷壁和過熱器連續(xù)吹灰，選擇在加負荷和高負荷階段對再熱汽溫影響較大的受熱面吹灰，吹灰過程及時調(diào)整擺角，從消除再熱汽溫四點偏差角度選擇過熱器和再熱器受熱面相關(guān)的吹灰槍等。

4 結(jié)語

目前鍋爐煙囪出口NOx 排放濃度平均值已降低到10 mg/Nm

，同時通過靈活配煤、合理配風(fēng)、調(diào)整測量誤差、保證再熱汽溫等一系列措施，成功地將脫硝電加熱器功率降至80 kW以下。

① 顧忌從來都不是強者顧全大局規(guī)避風(fēng)險的能力，而是弱者膽小怕事優(yōu)柔寡斷的借口，而被牽絆便是弱者為此而付出的代價。② 內(nèi)心足夠強大，便可無所顧忌，因為你完全可以做到兵來將擋，水來土掩；而相反的，若你總是怕這怕那，生怕自己少了根汗毛，那么你將顧忌的便越來越多，牽絆也因而愈來愈多。③ 總是覺得自己的狀態(tài)是干出來的，而不是等出來的，太多顧忌都將你牽制住了，你又怎么擁有良好的狀態(tài)？④ 因此，膽子大一點，將腿邁出去，別為自己設(shè)置太多牽絆而最終寸步難行。

本文總結(jié)了降低脫硝電加熱器功率的方法，從脫硝系統(tǒng)入口NOx 生成及出口排放兩方面闡述了影響因素，為燃煤電廠提供了新思路，有一定積極的作用。

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