一次风母管压力变化对大型锅炉SCR系统运行的影响

刘 彬, 郭 爽 , 王文生, 李瑞光, 邱国铭

(1.华电白音华金山发电有限公司，内蒙古 锡林郭勒 026200；2.华电电力科学研究院东北分院，辽宁 沈阳 110179)

一次风母管压力变化对大型锅炉SCR系统运行的影响

刘 彬1, 郭 爽1, 王文生2, 李瑞光1, 邱国铭1

(1.华电白音华金山发电有限公司，内蒙古 锡林郭勒 026200；2.华电电力科学研究院东北分院，辽宁 沈阳 110179)

针对发电厂600 MW机组SCR脱硝系统投产后出现氨消耗量明显偏高的问题，在加强日常检修管理的同时，开展了一次风母管压力优化试验。通过试验寻找出一次风母管压力参数控制的最优值，在不影响制粉和炉内燃烧的同时，达到了降低SCR系统氨消耗量和厂用电率的目的，为同类型机组SCR系统优化运行提供参考。

脱硝系统；一次风；氨消耗量

NOx是造成大气污染的主要污染物之一，也是产生酸雨、光化学烟雾的主要因素[1]。随着我国对环保要求日益严格，SCR烟气脱硝技术因脱除效率高、能适应当前环保要求而得到电力行业的高度重视，成为应用最广泛、最成熟的烟气脱硝技术之一。但是，对于已投运的大容量锅炉，SCR脱硝系统出现了氨消耗量大、催化剂积灰等诸多问题[2]，这些问题也成为威胁火电机组经济、安全和环保运行的主要隐患。针对上述问题，很多电厂采用了设备改造、优化运行等措施，取得了较大效果。

本文针对白音华发电厂1号机组氨消耗量偏大的问题，重点采用优化一次风母管压力的运行方式进行了不同工况下的试验比较。通过试验选取了合理的一次风母管压力，在降低SCR系统氨消耗量的同时，也提高了机组运行经济性。对同类型机组优化SCR系统运行工作有一定借鉴意义。

1 设备概况

白音华发电厂2×600 MW机组锅炉为北京B&W公司设计制造的B&WB-2080/17.5-M型亚临界参数、一次中间再热、平衡通风、前后墙对冲燃烧、单炉膛、尾部双烟道结构的自然循环汽包炉。采用中速磨正压直吹制粉系统，并配置B&W标准的DRB-XCL低NOx双调风旋流燃烧器，设计燃料为白音华褐煤。空预器选用豪顿华公司设计生产的32.5VNT20000(150)型三分仓回转式空气预热器，原设计旋转方向选用烟气/一次风/二次风。锅炉主要设计参数见表1。

表1 锅炉主要设计参数

2013年对2台炉进行了脱硝系统改造，同年12月2台机组脱硝系统均通过168 h试运行。采用选择性催化还原法(SCR)脱硝装置，还原剂为氨(液氨直接蒸发获得)，安装于锅炉省煤器出口至空预器入口之间。在设计煤种、机组额定负荷工况(BRL、处理100%烟气量)条件下，脱硝装置入口NOx浓度按350 mg/Nm3，装置效率按不小于72%(即脱硝装置出口NOx排放浓度不大于100 mg/Nm3)进行设计。喷氨量设计值在BRL(额定负荷)且原烟气中NOx含量为350 mg/Nm3时，系统氨消耗量不大于206 kg/h。

2 存在问题

由于机组长时间连续运行，SCR区催化剂表面积灰严重，催化剂有效反应区减小，导致机组喷氨量有所增加，严重时氨消耗量已超出设计值。1号机组停机期间对SCR区催化剂进行了清灰处理，启动后发现氨消耗量比停机前有所降低。其中，停机检修前1号机组氨消耗量为0.59 g/kWh，启机后相同机组负荷率下运行时氨消耗量0.46 g/kWh，但仍高于2号机组的氨消耗量0.37 g/kWh。经过现场统计分析发现，1号机组SCR系统氨消耗量仍有较大下降空间。

3 一次风母管压力优化试验

燃煤锅炉降低NOx排放量的关键技术是分级燃烧，其对于燃料氮的转化有显著的抑制作用[3]。由于一次风处于主燃区，一次风率的大小较大程度上影响着分级燃烧的效果。无论燃烧器功率如何，降低一次风率一定程度上就等同于实现分级燃烧，对锅炉NOx的生成量有较大抑制作用[4]。理论上讲，一次风量存在一个最佳值，在满足制粉和炉内燃烧的基础上，使锅炉NOx排放量最低，即氨消耗量达到最小。

经过查阅相关资料发现，1号机组在500 MW以上负荷运行时，多数情况下一次风母管压力控制在9～10 kPa。1号机组带500 MW负荷稳定运行，保持运行氧量、磨煤机运行方式相同的情况下，进行了改变一次风母管压力对锅炉NOx排放量及SCR系统氨消耗量影响幅度试验。主要试验结果见表2。

表2 变一次风母管压力试验结果

一次风母管压力调节原则如下：磨煤机运行时保持磨煤机入口热风调节挡板全开，用一次风母管风压控制磨煤机入口风量，正常情况下磨煤机电流应控制在39～44 A，对于出力不好的磨煤机可通过调节各台磨煤机煤量偏差的方法进行调整。在引风机不超出力的情况下，应按规定控制氧量和CO含量，以保证燃烧完全。结合表2的主要试验结果，主要从炉内燃烧、辅机耗电和氨消耗量3个方面进行说明。

a. 对炉内燃烧情况的影响

在总风量及磨煤机运行方式基本相同的情况下，工况1的一次风母管压力和一次风机电流均远高于工况2，造成工况1送风机电流小于工况2，使得工况1的二次风量偏小，燃烧不充分，导致工况1下净烟气侧CO浓度达到满量程。这极易造成炉内出现还原性气氛，使灰熔点温度下降，引起炉内结焦，不利于锅炉的安全稳定运行[5]。

b. 对炉侧主要辅机耗电的影响

3种试验工况风机消耗电流总和分别为906 A、861.3 A和932.9 A，折算成厂用电率分别为2.98%、2.83%和3.07%。可见，工况2下厂用电率比工况1低0.15个百分点，比工况3低0.24个百分点。若按照全年常规发电量为50亿kWh、电价0.3元/kWh计算，平均节省厂用电率为0.195个百分点，1年可降低发电成本约285万元。

c. 对氨消耗量的影响

3种工况下氨消耗量分别为0.48 g/kWh、0.34 g/kWh和0.66 g/kWh。与工况2参数相比，工况1和工况3的一次风量明显偏大，导致燃烧推迟，炉膛出口温度高，因此造成工况1和工况3的SCR区入口NOx浓度高，最终导致喷氨量增大。可见，一次风母管压力维持在8.1 kPa(工况2)附近时，氨消耗量基本可控制在0.34 g/kWh，比1号机组启动后平均降低了0.12 g/kWh，若按照全年常规发电量为50亿kWh、液氨单价3 000元/t计算，全年可节省液氨600 t，降低发电成本180万元。

4 结束语

通过一次风母管压力优化试验，SCR脱硝系统氨消耗量可降低0.12 g/kWh，催化剂效率也可得到一定幅度的提升。在保证不堵磨的情况下，尽量降低一次风量，锅炉燃烧所需的空气由热二次风进行补充，这样对锅炉燃烧有利，同时能降低机组厂用电率和机组喷氨量，降低发电成本。

[1] 杨 超.SCR技术在电厂中的应用[J].东北电力技术，2011，32(4)：19-20.

[2] 王 磊，李海军，陈兰鹏.1 000 MW机组SCR脱硝系统运行中的问题分析[J].电力安全技术，2015，26(1)：44-45.

[3] 侯剑雄，刘 洋.电厂燃煤锅炉降低NOx排放运行调整[J].东北电力技术，2015，36(1)：26-27.

[4] 肖海平，张 千，王 磊，等.燃烧调整对NOx排放及锅炉效率的影响[J].中国电机工程学报，2011，48(3)：1-2.

[5] 王莺歌.大型电站锅炉飞灰含碳量的调整与控制[J].东北电力技术，2007，28(11)：26-27.

Influence of Primary Air Pressure Variation on SCR System of Large Boiler

LIU Bin1, GUO Shuang1, WANG Wensheng2, LI Ruiguang1, QIU Guoming1

(1. Huadian Baiyinhua Jinshan Power Generation Company Limited, Xilinguole,Inner Mongolia 026200,China; 2. HuaDian Electric Power Research Institute Neartheast Branch, Shenyang, Liaoning 110179,China)

The ammonia consumption is significantly higher after the SCR denitrification system production in the 600 MW unit of Baiyinhua power plant. According to the problem, the power plant strengthens the daily maintenance management and carries out a wind pipe pressure test optimization. Through the experiment, the power plant finds out the primary air pipe pressure control value of the optimal parameters without affecting the normal combustion and pulverizing. It reduces the consumption of ammonia SCR. These measures provides a reference for the optimization of the operation in the same type of unit SCR system.

denitrification system; primary air; ammonia consumption

TM621.2

A

1004-7913(2017)10-0044-03

刘 彬(1984)，男，学士，助理工程师，主要从事火力发电厂机组运行工作。

2017-06-27)