大型燃煤机组启停阶段氮氧化物的减排策略探索宋振兴

大型燃煤机组启停阶段氮氧化物的减排策略探索宋振兴

宋振兴

(广东珠海金湾发电有限公司广东珠海519050)

摘要:随着环保要求的日益提高，环保部门对机组氮氧化物的排放限制更加严格。不仅要求机组在正常运行期间排放浓度达标，同时要求机组在启动和停运阶段排放浓度不超标。而常用的氮氧化物的减排措施，如降低锅炉氧量、分级燃烧、投入脱硝装置等，都无法有效运用。所以有必要探索新的可用于机组启停阶段的氮氧化物减排策略，以满足严苛的环保要求。本文通过金湾公司600MW机组的探索实例，提出了燃煤机组启停阶段氮氧化物减排的新策略。

关键词：大型燃煤机组氮氧化物减排机组启停阶段

前言

2017年5月，金湾公司根据环保部《关于开展火电、造纸行业和京津冀试点城市高架源排污许可证管理工作的通知》以及港区环保局《关于广东珠海金湾发电有限公司申请排污许可证的通知》要求，核发了新版排污许可证。根据该许可证及结合公司实际情况，锅炉点火后氮氧化物浓度，应尽量控低，但不做考核要求，发电机并网后两小时内，氮氧化物浓度必须降至小于50mg/Nm3，否则会被环保部门考核。

1机组启动阶段减排策略

在机组启动阶段，锅炉在低负荷工况下以及脱硝装置未投入时，氮氧化物浓度通常在600mg/Nm3以上，严重超出环保控制要求。为此金湾发电公司从并网后快速加负荷、尽早投入脱硝装置和控制并网时间等三个方面着手，探索出有效减少氮氧化物浓度的措施，下面以金湾发电公司2017年8月30日#3机组启动为例进行探索分析。

1.1并网后快速加负荷

机组刚并网时，负荷低，炉膛温度低，需要较高的过量空气系数，以保证锅炉的燃煤稳定。根据氮氧化物的生成机理，氧量越多，产生的氮氧化物越多。为了减少氮氧化物的生成，必须增加机组负荷，提高炉膛温度，降低氧量。

金湾公司在机级启动过程中，当汽轮机2850r/min暖机结束时，便提前启动第二台制粉系统，机组并网后快速增加负荷，随着负荷的增加和氧量的减少，氮氧化物排放浓度显著减少。负荷从0MW增加到200MW时，氮氧化物浓度从约600mg/Nm3降至约250mg/Nm3，减排效果显著。

1.2尽早投入脱硝装置

脱硝装置是专门为降低烟气中氮氧化物浓度而改造增加的设备，其安装于锅炉的尾部烟道，原理是利用还原剂氨在催化剂的作用下，把烟气中有氮氧化物转化成氮气和水。但是脱硝装置的顺利投入对其入口烟气温度有着严格的要求：入口烟温必须大于最低连续喷氨温度。如果入口烟温低于最低连续喷氨温度，投入脱硝装置，氮氧化物在转化过程中会与硫化物发生副反应，生成大量的硫酸盐，造成催化剂失效、空预器堵塞等问题。

金湾公司在机组启动过程中，高压加热器随汽机滑压启动，汽轮机挂闸后便对三段高压抽汽管道进行暖管，以尽早投入三台高压加热器运行，提高脱硝装置的入口烟温。此外高压加热器随汽机滑压启动还可以效提高给水温度，有利于锅炉启动初期的稳燃，降低锅炉过量空气系数，同时缩短机组启动时间。机组并网后快速增加负荷，实际中当负荷增加到202MW时，脱硝装置入口烟温达到291.6°C，超过最低连续喷氨温度，脱硝投入，氮氧化物排放浓度迅速从250mg/Nm3降至28mg/Nm3，此时氮氧化物的浓度以降至考核值50mg/Nm3以下。

1.3控制并网时间为整点并网

机组并网后氮氧化物小时平均浓度的考核值为50mg/Nm3，因为是从报送并网时间段的0分起开始计算，所以选择整点过后立即并网，且从机组并网时间算起，只用1小时的时间将氮氧化物浓度降至50mg/Nm3以下，可避免第二个小时段被考核。

金湾公司在机级启动过程中，20：10分，发电机并网，然后快速增加负荷。通过一系列的措施，机组并网至脱硝装置投入的时间由原来3小时缩短至约1小时，机组启动速度明显加快，大幅减少氮氧化物排放浓度超标的时间。至20：54分，负荷增加到202MW，脱硝投入，氮氧化物排放浓度迅速从250mg/Nm3降至28mg/Nm3，实现1小时内氮氧化物排放浓度降至考核值以下。

2机组停运阶段减排策略

机组停运阶段最关键的就是推迟脱硝装置的退出时间。按照传统的滑参数停机，需要锅炉的负荷、汽温、汽压等参数按一定的速率缓慢下降，直至机组解列。但在实际中，随着负荷的不断下降，脱硝装置的入口温度会不断降低，甚至自动退出运行，造成氮氧化物排放浓度超标。所以机组停运阶段,一旦脱硝装置自动退出,锅炉必须MFT，为此，金湾发电公司以脱硝装置退出时的机组负荷为节点，进行了有效探索。

金湾公司在机组停运过程中，先通过增加锅炉吹灰频率，提高锅炉排烟温度然后降低机组负荷，当机组负荷降低至接近脱硝装置退出但还未退出时，停止降负荷（通常负荷在210MW左右），稳定运行一段时间，以确保锅炉和汽轮机压力、温度等各参数已下降至趋于平稳。然后快速减煤，以较快的速度降低负荷，当负荷降至130MW左右时，退出高、低加汽侧，此后密切注意脱硝装置的入口烟温（此时脱硝装置随时可能自动退出运行）。快速减负荷过程中因锅炉存在一定蓄热，烟温始终能保持在300℃以上，发电机解列前脱硝装置能保持投入。当机组负荷降至60MW左右或脱硝装置自动退出运行时，锅炉手动MFT，确保氮氧化物排放浓度不超标。

3结束语

机组启停阶段氮氧化物的减排策略主要是从氮氧化物的生成原理和延长脱硝装置的投运时间为出发点，在保证设备安全的前提下，采取一系列的措施，减少氮氧化物的生成和排放，取得了显著的效果，使金湾公司的氮氧化物排放完全达到环保部门的要求。

氮氧化物的减排策略在某种程度上可能会对设备产生不利影响。从延长设备使用寿命的角度出发，我们希望在加减负荷过程中，蒸汽压力、温度等参数变化缓慢，以减少锅炉和汽机各金属部件的应力。而从氮氧化物的减排策略出发，我们需要快速地加减负荷，提前投入或推迟退出脱硝装置的运行，以减少氮氧化物的生成和排放。为了既能满足环保要求，又能减少设备损伤，我们需要不断探索，总结经验，不断优化氮氧化物的减排策略，才能获得最佳收益。

参考文献:

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2余盛杰,谢斌,黄碧亮.#3机组冷态纯汽泵启动[J].2017(07)

3沈保中.氮氧化物减排治理改造工程的分析[J].电力与能源,2013(06)

4张艳艳,于波.氮氧化物提标改造及减排措施分析[J].山东工业技术,2013