燃机启停过程中NOx排放控制的探讨与应用

梁建瑞，步宇航，任帅

（北京京能未来燃气热电有限公司，北京 100000）

燃机启停过程中NOx排放控制的探讨与应用

梁建瑞，步宇航，任帅

（北京京能未来燃气热电有限公司，北京 100000）

随着氮氧化物（NOx）对环境影响的日益严重，控制火力发电厂NOx排放越来越受到重视。燃煤、燃气电厂作为火力发电厂属于氮氧化物排放大户，脱硝是减少氮氧化物排放的主要手段，而燃气电厂作为调峰机组，面临着机组的频繁启停，如何控制NOx在机组启动与停止过程中NOx排放处于环保要求范围内，达到全方位、全时段控制成为现阶段燃气电厂面临的一个主要问题。

燃气电厂；氮氧化物（NOx）；全时段；脱硝

据北京市2015年环境统计年报。2015年氮氧化物排放137627吨，其中工业氮氧化物排放26864吨，城镇生活氮氧化物排放19143吨，机动车氮氧化物排放66791吨，非道路移动源氮氧化物排放24600吨，二氧化硫排放71172吨，其中工业二氧化硫排放22070吨，城镇生活二氧化硫排放49064吨，集中式处理设施（不含污水厂）二氧化硫排放38吨，粉尘排放12987吨，其中工业粉尘排放33978吨，机动车烟尘排放2387吨，集中式处理设施（不含污水厂）二氧化硫排放35吨。

燃煤、燃气电厂作为火力发电厂属于氮氧化物排放大户，严格控制氮氧化物（NOx）排放是主要的任务，而燃气电厂作为调峰机组，为了满足电网不同时刻、不同阶段的需求，频繁启停成为现阶段的一种常态。燃气电厂在机组启动与停机过程中由于燃气轮机燃烧方式的改变导致氮氧化物（NOx）排放超过环保指标（小于30mg/Nm³）要求，因此通过某种方式，保证氮氧化物（NOx）排放在燃气轮机启停过程中达到环保要求，是燃气电厂现阶段面临的一个主要问题。现针对北京京能未来燃气热电有限公司燃气—蒸汽联合机组启停机过程中，氮氧化物（NOx）排放进行探讨与分析。

1 概述

北京京能未来燃气热电有限公司在北京市昌平区未来科技城区域建设1套255MW联合循环发电机组，包括1台燃气轮机、1台蒸汽轮机、2台发电机组和1台无补燃双压余热锅炉及辅助设备。

余热锅炉为双压（高压蒸汽作为汽机主蒸汽，低压蒸汽作为汽轮机补汽）、无补燃、卧式、紧身封闭、自然循环燃机余热锅炉，余热锅炉设脱硝装置。

锅炉型号：UG-SCC5-2000E-R

制造商：无锡华光锅炉股份有限公司（无锡锅炉厂）

配套燃机：SGT5-2000E（V94.2）

制造商：上海电气—西门子

SCR脱硝系统组成包括氨水储罐，氨气吸收罐，氨水卸料泵等氨水储存系统和由两台法国风力嘉稀释风机、氨水蒸发器、喷氨格栅的蒸发系统、催化剂层、氨水计量系统、保安系统组成。烟气从燃气轮机排出，经进口烟道进入过渡烟道，然后进入锅炉本体，依次水平横向通过高压过热器模块、高压蒸发器模块、SCR脱硝模块、高压省煤器、低压过热器、低压蒸发器模块、低压省煤器模块，最后经出口烟道及烟囱排出。

2 正常停机过程中我们可以通过如下曲线进行分析

北京京能未来燃气热电有限公司255MW燃气—蒸汽联合机组停机过程中，燃机燃烧模式由预混切为扩散模式后，NOx排放量升高，不能达到环保要求。为保证NOx排放量小于30mg/Nm3，通过对启停机过程中氨水流量的进行调节，以符合环保排放要求。图1是燃气轮机正常停机操作的曲线图。

通过图1我们可知在正常停机期间，燃机由预混切至扩撒燃烧时，NOx排放量明显升高，且超过环保指标（30mg/Nm³）要求。此阶段NOx浓度超标的时间大约为30分钟，NOx浓度最高值约为98mg/Nm³。由此可知正常情况下在启停过程中NOx的排放是超标的。

为了解决上述问题，我们进行了停机过程中采用加大氨水流量来控制NOx的排放，以达到在停机过程中确保NOx的排放不超标。试验过程如下。

2017年1月25日接电网调令，机组停运。19:31燃机负荷66MW，燃烧模式由预混模式切到扩散模式，19:32燃机NOx排放量由7.9 mg/Nm³快速升高，随着NOx排放量的快速升高，逐渐增加氨水管路调节门开度，由20%增加至53%，氨水流量由51kg/h增加到147kg/h，19:38 NOx排放量降至92mg/Nm³。为达到环保指标NOx排放小于30mg/Nm³要求，继续增加氨水调节门开度（见表1），19:56氨水管路调节门开度达到81.3%，氨水流量调节到280.66kg/h,此时 NOx排放量降至27.86 mg/Nm³。达到北京市环保标准。

图1 正常停机1小时曲线图

表1 试验期间脱硝系统参数及NOx排放量

图2为本次停机实验1小时曲线图,由曲线可知，在试验期间，通过增加脱硝系统氨水喷入量，使得NOx排放超标的排放值及排放时间均有明显的下降。从19:32～19:56调节过程总计用时24分钟。因此为了很好的控制停机过程中NOx排放指标，在燃烧模式切换后可以快速增加氨水调节门开度，使NOx迅速排放达标。

图2 试验期间停机1小时曲线图

3 结语

通过本次试验可以确定燃机在启停机过程中，及时提前调整氨水流量，在燃机启停过程中，NOx排放量是可以全时段控制在环保要求的标准范围内的,对于频繁启停的机组，意义重大。

[1]固定式燃气轮机大气污染物排放标准. DB11/847.

[2]北京市环保局.2015年环境统计年报.

[3]SCHEIBELJ.Combustionturbineexperienceandintelligencereport20 05[R].EPRI,1010415.

[4]黄素华，陈昱，陆静等.干式低NOx燃烧器火焰稳定性监测技术探讨[J].华东电力,2011，39（9）:1533-1537.

TK477

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1671-0711（2017）12（上）-0206-02