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低氮脱硝常见问题


油田热电厂 200MW 锅炉低氮、脱硝设施 常见问题及解决办法
陈聪 姜利
电力集团油田热电厂发电分厂 摘 要: 结合大庆油田热电厂 3*670t/h,200MW 锅炉设备低氮、脱硝的改造,从科研实践的角度出发,分析 了分析了常见问题,并提出解决办法供参考。 关键词:燃煤锅炉、200MW、常见问题、解决办法

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简述


2015 年 9 月,油田热电厂#2 炉脱硝设备投运,我厂三台 200MW 机

组的脱硝设施改造正式结束。 随着脱硝设备的投入, 我们在运行中出现了各种新的问题。 而国内 的厂家在低氮燃烧设计领域及脱硝领域上,在 200MW 机组这一区域, 基本属于摸索状态,设计基本照搬 300MW 机组,致使 200MW 机组在经 过一系列改造后出现的问题无处取经。

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大庆油田热电厂三台锅炉现状

油田热电厂始建于 1989 年,投产于 1993 年,总装机容量 600MW。 共 有 HG-670/13.7-HM12 型 电 站 燃 煤 锅 炉 3 台 、

CC140/N200-130/535/535 型双抽凝汽式汽轮机 3 台和 QFSN-200-2 型氢冷发电机组 3 台,年发电量约 32 亿 kWh,年供热量约 500 万 GJ。三台锅炉均进行了低氮燃烧器及脱硝改造,其中#1、3 炉脱硝设 施已投运一年,#2 炉于 15 年 9 月脱硝设施投入运行。

3 NOx 的生成机理
烟气中的 NOx 主要是产生于燃烧过程中温度高于 1000℃时的热力 型 NOx。

N2+O2←→2NO
NO+O2←→NO2

只有充分利用低氮技术,控制 SCR 入口 NOx 量,才能够使得脱硝后 NOx 排放量能够达到标准。

4 低氮调整与 SCR 运行中常见的问题:
首先阐明的一个观点是: 低氮是脱硝的基础, 脱硝是低氮的延续。 只有低氮和脱硝相辅相成,才能够圆满完成 NOx 减排工作。所以,我 们根据流程,将整个低氮排放工作分为两个部分控制: 第一、低氮燃烧器降氮阶段; 第二、SCR 系统脱硝阶段。 下面就此两个环节分别加以说明。 4.1 低氮燃烧中的常见问题: (1) 锅炉负荷对 NOx 排放的影响 从运行中来看,NOx 排放浓度随锅炉负荷升高而降低。锅炉负荷提 高,会引起氧量减少,抑制燃料型和热力型 NOx 的生成。同时锅炉负荷 提高,意味着炉内燃烧温度水平的提高,将促进燃料型 NOx 和热力型 NOx 生成。 但显然温度提高引起的 NOx 增加量不抵氧量减少引起的 NOx 的减少量,所以总的趋势仍是减少的。所以在运行中,如果出现 NOx 值居高不下时,可适当增加负荷以降低出口 NOx 值。 (2) 锅炉氧量对 NOx 排放的影响 氧量与 NOx 排放量基本成正比关系。 燃烧过程中氧量增加,即过量 空气系数增大,对燃料型 NOx 和热力型 NOx 的生成有促进作用。 燃料型

NOx 排放浓度随氧量增加而增加,热力型 NOx 排放浓度同样是随氧量的 增加而增加。因此综合效果是促进了 NOx 生成,使 NOx 排放浓度增加。 低氧燃烧能降低炉内燃烧温度抑制并还原 NOx,降低 NOx 排放。 而从燃 烧角度讲,增加氧量有利于飞灰燃尽,降低固体不完全燃烧热损失;但 到一定值后,再增加氧量对降低未完全燃烧损失没有效果。 而氧量增加 会使排烟损失明显增加,造成锅炉效率降低。 在运行中采取低负荷低氧 量,高负荷高氧量的办法,既控制了 NOx 生成,也避免了大负荷时形 成还原氛围,促进结焦。 (3) 炉温的影响:热力型 NOx 的生成与炉温密切相关,炉温越高, 热力型 NOx 的生成量越大。 通过配风,控制炉温,从而抑制热力型 NOx 生成。 (4)空气预热温度的影响:空气预热温度提高, 会使煤粉着火提前, 提高了炉内温度水平, 使热力型 NOx 增加;又由于促使挥发份的大量析 出,燃料型 NOx 也会大量增加。 (5)配风方式对 NOx 排放的影响 试验多种配风方式,其中现在使用的大幅度关小二次风门,适当 开大燃尽风的配风方式为最佳配风方式。 (6)制粉系统运行方式对 NOx 排放的影响 三台制粉设备运行时 NOx 值更容易控制,采取尽量不运行四台制 粉带低负荷的方式,三台机组协调带负荷,以减轻 NOx 调整压力。 制粉设备的投、停,都会造成炉内氧量、负荷的波动,都会造成 NOx 排放的增加。

4.2 正常运行中 SCR 系统常见问题: 我厂 SCR 设计催化剂为 1+2 形式, 其中一层催化剂设计效率为 52%, 出厂测试催化剂效率为 56%。在 SCR 喷氨后,进行 168 试运时,效率 基本能够得到保障。在正常运行中,SCR 入口 NOx 值控制在 350mg/m? ---300mg/m?,喷氨自动调节中的 SCR 出口 NOx 值设置在 120mg/m?左 右。 4.2.1 SCR 测点反吹标定影响出口 NOx 值; 这是一个频繁出现的问题。系统反吹#1、3 炉为每 3 小时一次, #2 炉为每 2 小时一次。反吹各测点是为防止灰尘堵塞取样管,设定定 期用压缩空气对取样管进行反向吹扫,再进行校准,此过程约为 9 分 钟。在进行反吹时,SCR 出口值认定为反吹前一刻出口值,而喷氨量 由 SCR 出口值决定,在此 9 分钟内 SCR 出口 NOx 值发生变化时,喷氨 量不随实际变化,当反吹结束后,在做调整,如 NOx 值和对应喷氨量 差距大时,会造成喷氨大幅波动,甚至跟踪不上出口排放超标。针对 这种情况,反复与厂家沟通提出是否应改变喷氨量算法。在#2 炉改造 时,厂家将喷氨量算法改变,原单一的“出口 NOx 值”决定喷氨量改 为“出口 NOx 值” 、 “入口 NOx 值” 、 “负荷(即烟气量) ”三数值经换算 决定喷氨量,此算法经过一段时间的运行,整体稳定性高于原算法。 近期很少出现反吹标定后的超标状况。 4.2.2 喷氨量大幅波动, 造成氨空比>8%联关喷氨阀, 脱硝退出运行; 这是脱硝设施运行一项重要指标,影响脱硝设施投运率。这一项 也与原喷氨量算法有关,新算法使得喷氨量变化更趋平稳,很少出现

大幅加、减的问题,所以这一问题基本得到控制。 4.2.3 出口烟气 NH3 分析仪故障; 脱硝系统画面中出口烟气氧气浓度、出口氮氧化物浓度、氨逃逸 率等数据失灵归零,同时造成喷氨阀关闭,喷氨调整阀关闭,脱硝设 施退出运行。 出现同类事故应立刻手动打开喷氨阀, 手动调整喷氨量, 控制出口 NO 值,稳定后投入自动。并联系热工相关人员对 CEMS 小间 进行检查。 4.2.4 负荷出现波动时造成出口 NOx 超标; (1) 在处理异常情况时,如回粉管堵塞、原煤斗棚煤等,经常会 造成 NOx 值在异常发生时超标; (2) 在减负荷时,经常会出现 NOx 排放超标; (3) 某些负荷段,四台制粉过多,三台制粉出力又不够时,很难 合理配置运行磨煤机,就会造成 NOx 排放超标。 (4)在入口 NOx 值发生较大幅度变化时,喷氨自动跟踪缓慢,甚 至自动跳开。甚至入口 NOx 低到 200℃以下时,氨调节门会自动关 闭,不再喷氨,这就会造成 NOx 值迅速升高超过标准值。 针对以上问题的调整办法: (1) 在处理异常情况时,解列喷氨自动,手动调节,适当增 加喷氨量,异常处理结束,将喷氨自动投入; (2) 在减负荷时,先将风量适当减少,再将喷氨自动目标值 适当降低; (3) 当入口 NOx 值发生较大幅度变化时,监视喷氨自动情况,

如自动跟随较慢,应解列自动,手动调节直至正常再将自动投入。 4.2.5 喷氨阀跟踪差,造成出口 NOx 值呈锯齿状波动(已联系厂家 解决) ; 4.2.6 出口 NOx 值突变(已联系厂家解决) 4.2.7 逃逸率表计及就地氨含量测点偏差(已联系厂家解决)

5 结束语
5.1 低氮燃烧调节是机组低氮排放的基础; 低氮调节要从氧量、炉温、热风温度着手。 5.2 SCR 系统是机组降低 NOx 排放的最终手段; SCR 系统喷氨是最终降 NOx 排放的手段,但为保证氨用量,要尽 量将控制低氮调整后的 NOx 量。 5.3 锅炉机组出现异常情况是造成最终出口 NOx 排放超标的罪魁。 机组运行的稳定是 NOx 排放达标的保证。





集 团

2015 年度技术座谈会资料

油田热电厂 200MW 锅炉低氮、脱硝设施 常见问题及解决办法
陈聪 姜利 张海强 赵剑锋

大庆油田电力电力集团油田热电厂 二○一五年十一月


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