火电机组停机期间氮氧化物排放超标分析研究

火电机组停机期间氮氧化物排放超标分析研究

韩清山

胜利国电（东营）热电有限公司 山东东营 257000

[摘要]：随着我国经济持续快速的发展，国家对环保的要求越来越严格，火电燃煤锅炉的环保问题尤为突出。在锅炉燃烧后产生的大气污染物中，氮氧化物（NO_x）已经成为最严重的大气污染物，为了保护生态环境，保障人们的身体健康，必须减少锅炉燃烧后排放到大气中的氮氧化物。火电机组在停机期间氮氧化物的控制在运行中是一项较为困难的课题，本文简要对火电机组氮氧化物的控制原理进行了分析，对降低氮氧化物装置SCR进行简单的介绍，经过一系列试验，通过釆取各种措施及燃烧调整手段，有效控制某电厂#5机组停机期间氮氧化物（NO_x）超标时间。

[关键词]：火电机组；停机期间；氮氧化物；排放超标

1现状背景

某电厂#5机组是哈尔滨锅炉厂自主开发研制的2141t/h燃煤超临界直流锅炉。运行中有大量NO_x产生，生产过程中采用选择性催化还原法（SCR）脱硝装置，还原剂为氨气。

SCR 装置的基本原理：在高温的脱硝装置里，喷入氨气进行脱硝，其中发生的化学反应方程式如（1）、（2）所示：

（1）在催化剂作用下：4NO+4NH₃+O₂→4N₂+6H₂O

（2）在催化剂作用下：NO+NO₂+2NH₃→2N₂+3H₂O

在催化剂适量和温度合适（一般为 320℃～420℃）的情况下脱硝反应可以有效地进行，甚至在 NH₃/NO 之比为 1 时 ，脱硝效率高达 90%。当烟气温度低于催化剂最低连续运行温度时将会有大量的硫酸氢氨产生，导致催化剂及空气预热器堵塞，而烟气体积大而 NO_x在其中浓度相对较低， 因此对催化剂的性能要求很高， 并且要求实现燃煤锅炉运行时可靠性高的目的^[1]。

目前，随着国内对NO_x排放的控制指标日趋严格，根据国家三部委下发的《全面实施燃煤电厂超低排放和节能改造工作方案》的通知，锅炉NO_x排放浓度不高于50mg/Nm³。

2 停机期间氮氧化物超标原因分析

2.1机组停机期间SCR入口烟温低

该电厂#5机组2017年进行超低排放改造，改造后SCR催化剂增加一层，现应用催化剂要求最低连续运行温度不低于320℃，低于320℃将无法达到催化效果。

该电厂#5炉停机期间，SCR解列后导致小时均值氮氧化物（NO_x）排放超标现象发生，我们将历次SCR解列原因进行统计，自#5机组投产以来，#5机组SCR解列共发生33次（含停机过程），其中因为入口烟气温度≤320 ℃，造成SCR解列次数占28次，占全部SCR解列次数的85%。

停机期间SCR入口烟温低造成系统解列，从而产生NO_x超标现象所占比重较大，是停机期间氮氧化物超标的原因之一。

2.2 机组停机控制节点不恰当

由于机组停机时间节点选择不同，NO_x小时均值测算值便不同，因为环保NO_x排放测量已烟气含氧量19.1%为分界点，氧量低于19.1%时NO_x排放按氧量折算系数如实测算，氧量大于19.1%则认为机组停运，测量值不再参与计算。

根据运行经验，锅炉停机前半小时左右，由于烟温低等各种原因，SCR正常情况下已解列，NO_x数值相对较大，但锅炉灭火以后约30min时间内，由于炉膛氧量未能及时升至19.1%，而NO_x测量数值为0，仍然参与计算，因此停机时间节点的选择，直接影响到该小时均值NO_x次数是否超标，我们对停机时间节点与小时均值NO_x次数是否超标进行统计(见表1)。

表1 停机打闸时间统计表

通过表2发现，在总停机次数相差无几的情况下，半点前后停机对于NO_x小时均值次数是否超标影响较大。

3 降低机组停机期间氮氧化物超标时间措施

3.1控制停机期间炉膛烟温下降速率

1. 尽早关闭#5炉干渣机所以挤压头，避免多余冷风漏入。#5炉采用干除渣排渣方式，共有8组挤压头运行，滑停期间，尽早将所有挤压头关闭，避免多余冷风漏入，冷却炉膛，造成整体烟温下降，待机组停机以后，再进行排渣工作，滑停过程中在干渣机底部风温不高于100℃时，应尽量关小碎渣机头部进风调整门，减少冷风进入量。

3.1.2合理控制汽温滑降速率，避免滑停前期汽温下降太快冷却炉膛烟温。机组滑停过程中，滑停前期控制汽温下降速率较低，后期下降速率稍快，但均满足温降≯1.5℃/min，总体降低汽温下降对烟温冷却影响。

3.1.3合理调整烟气挡板，尽量减缓烟温下降速率。#5炉后烟井受热面布置 ，主汽挡板与省煤器在同侧，因省煤器吸热量大，因此通过调整主再热器挡板位置，关小主汽挡板开度，开大再热器挡板开度，可有效避免烟温下降过快。

3.2控制好停机时间节点

3.2.1合理控制停机时间，尽量使停机时间在半点时间之前。因停机前半小时左右，SCR正常情况下已解列，氮氧化物数值相对较大，但停机以后时间，氮氧化物数值均以0计算，这样可保证氮氧化物小时均值不超标，如果通过其他手段继续降低锅炉灭火前氮氧化物排放数值，则小时平均值会进一步降低。通过测算表算得氮氧化物小时均值43.4mg/Nm³合格，未产生氮氧化物小时均值超标次数问题。

3.2.2合理控制SCR解列时间。根据#5炉SCR解列相关逻辑，通过运行人员参数调整控制好SCR解列时间，滑停期间做好相关措施，控制滑参数相关速率，避免低负荷运行时间过长，控制200MW负荷至停机时间等，SCR解列合理区间即机组停机小时区间以前15min至停机小时区间内前30min。

4 实际应用效果检查

2018.9.5，#5机组按计划滑停，根据前期对停机氮氧化物排放超标原因分析和所得出的技术措施，按计划组织实施此次滑停工作。

20:30 机组开始滑停，负荷450MW，主汽温度560℃；控制汽温滑降速率，避免滑停前期汽温下降太快冷却炉膛烟温，关闭干除渣系统挤压头，倒烟气挡板至再热器侧。

22:45 负荷210MW，主汽温度490℃ ，尽量快速降负荷，避免低负荷停留时间过长。

23:05 负荷120MW，SCR解列

23:25 机组停机 ，主汽温度437℃

本次滑停工作，按预定措施实施，通过对干渣机挤压头的操作，合理控制汽温滑降曲线，倒烟气挡板，合理控制SCR解列时间和机组停机时间操作，实现NO_x小时均值超标次数为0，完成预期效果。

5 结束语

如今，国家对环境保护日益重视，烟气排放指标越来越严格，这就要求企业综合各种指标，在不增加设备投入的情况下，通过优化燃烧调整，使经济、环保综合效果达到最佳。

本文通过对火电机组停机期间氮氧化物超标原因分析，制定了降低火电机组停机期间氮氧化物超标时间措施，主要包括控制停机期间炉膛烟温下降速率、停机时间节点等措施，能够达到火电机组停机期间氮氧化物（NO_x）0超标的目标，对保护生态环境和可持续发展有十分重要意义。

参考文献

[1]李光明.浅析锅炉燃烧调整对氮氧化物排放的影响.低碳世界,中国科学技术出版社.2016