低NOx燃烧器与SCR运行的综合优化

1、低NO）燃烧器与SCR运行的综合优化【摘 要】本文主要从试验出发，分析在不同燃烬风率、 氧量下对于NOx生成及锅炉效率的影响，同时分析不同燃烬风 率、氧量及脱硝效率对于SCR反应器的氨逃逸的影响，综合得出 经济效益较高的燃烧调整及配风方案。0. 引言二十几年来， 随着我国经济的快速发展， 对能源的需求也不 断增加， 作为一次能源的煤炭， 在相当长的时期内仍然是我国主 要能量来源。目前，中国电力能源结构中，煤电约占 3/4 ，而且 在今后相当长的时期不会有很大的变化。 因此，如何控制火电厂 产生的NOx的排放对于控制环境污染有重大意义。1.锅炉及SCR既况浙江浙能乐清发电责任 XX公司（下称乐电

2、公司）二期 2台 660MW曷炉为超超临界参数变压运行， 螺旋管圈直流炉，单炉膛、 一次中间再热、采用四角切圆燃烧方式、平衡通风、固态排渣、 全钢悬吊结构 n型锅炉、露天布置燃煤锅炉，锅炉尾部烟道布 置两台三分仓容克式空预器。 锅炉燃烧系统按配中速磨， 冷一次 风机，正压直吹式制粉系统设计，配6台HP1003磨煤机，R75=25% （高负荷时5台磨运行，1台备用）。24只低NOx同轴直流式燃 烧器（LNCFS分6层布置在四角，切向燃烧。燃烧器的上部设 有SOFA风，以降低炉内NOx的生成量。每台锅炉均布置两台采用美国 B&V公司开发的通用型结构 型SCF反应器，反应器本体内装有蜂窝状催化剂（层

3、数2+1）。SCR的几个主要设计值为：脱硝效率不小于65% （在锅炉燃用设计煤种及校核煤种、BMCRE况、处理100%烟气量的条件下）， SCF入口烟气中NOx浓度为450mg/m3（干基，6% 02），氨的逃 逸率v 3mg/L, SO2/SO3转化率V 1, NH3/N0x摩尔比V 0.664。还 原剂采用液氨，存储于氨罐中的液氨经蒸发器加热后蒸发为气 体，经氨气管道输送到SCF区域与空气混合成浓度为w 5% （体积 比）的混合气体，由喷氨格栅喷入 SCF烟道脱硝。2. 环保要求及现存在的问题乐电公司二期 #3， 4 锅炉在脱硝投入运行的一年中，一直按 环保部门有关要求，保持脱硝效率大于6

4、5%以上运行，由于过高的脱硝效率使得喷入烟道的氨过量，而过量的NH3会与烟气中的SO3反应生成硫酸氢铵（NH4HSC）。NH4HSO在烟温低于150C 时，会成为液态， 它与飞灰表面物质反应将改变颗粒物的表面形 状，最终形成一大团状粘性的腐蚀性物质， 造成空预器严重积灰。 根据 GB 13223-2011 火电厂大气污染物排放标准的有关规 定，自2012年1月1日开始燃煤锅炉的烟气排放中NOX非放浓度上限标准为不大于100mg/m3因此如果能控制 SCR入口 NOx 的含量为250mg/m3左右，同时保证 SCR的脱硝效率保持在 60-65%左右就可以控制烟气排放中 NOx的含量不超过 100

5、mg/m3同时也能解决由于过量氨喷入引起的空预器严重积灰问题。3. 试验工况为了解决这个问题， 乐电公司分别在 #3 机组在 660MW，500MW及400MV工况下，分别采取氧量 2% 3% 4% 5% 6% SOFA层 数2层、 3层、4层并不同配风及脱硝效率在 55%、60%、65%、 70%的工况点进行采样分析。各试验工况下采用的煤种均为乐电 公司主要使用的神混煤，燃烧系统的其它控制参数基本一致。各工况下的试验负荷，主、再热蒸汽温度与压力，均能满足 试验计划负荷要求，且基本恒定，满足 GB 10184-88 电站锅 炉性能试验规程中的有关规定，且所有试验工况下，炉内结渣 情况均良好，结

6、渣倾向性均没有明显变化。4. 试验数据分析4.1燃尽风率对NOx生成浓度及锅炉效率的影响 按照空气分级燃烧原理， 在机组负荷、 总空气量不变的前提 下，增加燃尽风的送风量可以降低 NOx的生成量。表1和图1为 660MV负荷、3%炉堂氧量、改变燃尽风率对NOx生成浓度的影响。 从图1可知，随着燃尽风率的增加， NOx排放浓度不断减小，呈 下降趋势。但由表 2 及图 2 可知，随着燃尽风率升高时， 锅炉效率下降，发电煤耗增加趋势基本一致，其中燃尽风率大于20%左右时，发电煤耗的增加更明显（燃尽风率升高 5%，平均发电煤耗增加约 1.5g/kwh 左右）。燃尽风率小于 18%后对经济性影响不大。

7、因此， 从燃烧经济性角度考虑， 锅炉额定负荷运行时， 燃尽风投运 3 层 较为合适（燃尽风率约 18%）。4.2氧量对NOx生成及锅炉效率的影响从NOx的生成机理可以知道，炉膛氧量对NOx的生成量有重 要的影响。表 3和图 3显示了不同负荷时 （每个负荷下保持燃尽 风率不变）改变氧量对 NOx生成浓度的影响。从图3可以看出， 无论是在660MV负荷，还是500MW 400MV负荷的情况下，NOx 生成浓度都随着氧量的增加呈上升趋势。而由表 4 及图 4 所示， 各负荷下随着氧量的增加， 排烟损失 呈线性增加趋势，整体上氧量每增加1%排烟损失q2增加约0.2% 左右，因而随着氧量的增加锅炉效率呈

8、明显的下降趋势， 而发电 煤耗呈上升趋势，尤其在低负荷时尤为显著。在高负荷时，如果 飞灰含碳量没有大的增加， 锅炉在较低的氧量下运行也均有明显 的经济性。总体上，氧量每增加 1%，发电煤耗增加约 0.8g/kwh 。4.3燃烬风、氧量及SCR兑硝效率对氨逃逸的影响4.3.1 不同燃烬风时脱硝效率对氨逃逸的影响表5为660MV负荷、3%氧量、不同燃尽风率下脱硝效率对氨 逃逸率的影响。 图 5 为不同燃尽风率下兑硝效率对实测氨逃逸率 和计算氨逃逸率的影响。图 5 表明，实测氨逃逸率随着脱硝效率增大而增加。 这是因 为增加脱硝效率后， 单位面积催化剂的负荷增加， 催化剂的反应 效率下降，因而会有更多

9、的氨不能完全与 NOx反应，造成氨逃逸 率的增加。当脱销效率大于 65%（设计值）时，氨逃逸率增加幅 度加大。 4.3.2 不同氧量时脱硝效率对氨逃逸率的影响表6图6为负荷660MW开四层燃烬风、不同氧量下脱硝效 率对氨逃逸率的影响。结果仍然表明，在不同氧量条件下，增加 脱硝效率也都会造成氨逃逸率的增加。4.4 总结综合上述分析，可以得到以下结论：（1）乐电公司二期锅炉设计的燃尽风率为 25%，且在燃 烧阶段保持较高的燃烬风率对抑制 NOx的生成有利，但会降低锅 炉效率，综合考虑锅炉效率与防止 NOx生成，燃尽风率应控制 20%左右，具有较好的综合优势。（2）在考虑安全与稳定的前提下，降低炉膛

10、出口氧量即 可以提高锅炉效率，又可以降低 NOx的生成。（3）根据不同燃烬风率、氧量及脱硝效率对氨逃逸的试 验，只要适当保持SCR的脱硝效率在60%-65%之间，即可达到出 口 NOx出口含量不超过100mg/m3又可以防止过量的氨逃逸引 起空预器严重积灰。5. 具体实施方案5.1 根据试验报告方案， 修改乐电公司 #3炉氧量自动控制函 数曲线：5.2 根据氧量函数相应修改乐电公司 #3锅炉总风量百分比、 大风箱与炉膛差压函数曲线：NOx5.3SCR进口 NO对空制策略：根据试验报告结果，结合现场主再热汽温、排烟温度、 生成量等指标，实行以下 SOFA配风形状：（1）高负荷时可采用均等配风方式。（2）低负荷和减负荷过程中采用凸型配风方式，对稳定主 再热汽温更有利。自#3 炉方案实施后半年时间，