百万机组启动期间控NOx方法探讨与应用

百万机组启动期间控NOx方法探讨与应用,上海上电漕泾发电有限公司，建设两台1000MW超超临界机组，工程于2007年12月18日正式开工，两台机组分别于2010年1月20日和2010年4月6日投入商业运行，被列为上海市“十一五”重大工程项目，也是2010年上海世博会配套工程之一。,百万机组启动期间控NOx方法探讨与应用,随着脱硝设备及技术推广，燃煤电厂NOx控制在机组正常运行阶段已完全能满足环保部门要求，但在机组启动阶段（并网初期），由于锅炉工况限制，NOx排放会超过排放标准。为此，上电漕泾发电有限公司在2016年开始相关摸索，尝试在现有设备情况下运用运行调节手段，降低机组启动阶段NOx排放，取得较佳效果。,百万机组启动期间控NOx方法探讨与应用,一、机组启动阶段NOX排放情况及超标原因分析二、减少NOX生成及提前SCR投运的手段三、优化启动阶段运行方式后所取得的实际效果四、运行调整中的注意事项,一、机组启动阶段NOX排放情况及超标原因分析,燃料型NOX,热力型NOX,原料燃烧中含有的氮化合物与氧气反应结合生成的NOX，在排放总量中所占的比例75%以上。而影响因素主要有两点：燃煤本质特性及燃烧过程中的过空气系数。,1.1氮氧化物的产生机理,快速型NOX,由空气中的N2与O2反应产生，必要条件是高温，随着温度的升高，生成量会以几何倍数规律增长，而影响生成量的主要因素则是煤粉在炉内的停留时间和炉内的N2浓度有关。,燃料中的CH原子团撞击N2，产生CN化合物，CN化合物与O2进一步反应产生的NOX即为快速型NOX，这个反应较快，故称之为快速型NOX。但是快速型NOX在燃煤产生的NOX总量里占据很少比例。,2#号炉冷态启动期间，机组并网初期三个小时，我们没有达到超净排放标准。10:37脱硝进口烟温280，SCR投入，机组负荷430MW。2016年9月1日起上海市环保局对NOX排放将实施更严格的考核标准：机组启动过程NOX（6%O2）50mg/Nm3。假如折算NOX超考核标准50%（即75mg/Nm3），取消超净排放电价优惠。假如折算NOX超考核标准100%（即100mg/Nm3），对超标企业进行扣罚、且通报批评。,1.2机组启动阶段NOX排放情况,机组启动阶段NOX排放情况及超标原因分析,2016年6月20日2#号炉冷态启动期间NOX排放情况，数据来源为环保网站上相关CEMS数据小时均值。,在机组正常运行阶段，氧量一般控制在3%左右，燃料量与风量比例控制合理，折算值将小于测量值，SCR进口NOX折算值一般在150-200mg/Nm3间，经SCR处理后，烟气中的NOX折算值一般被控制在20mg/Nm3左右，完全符合排放要求。而在机组启动初期，由于火电机组运行特性，燃料量很小，而相对的风量却较大，造成了烟气中氧量极大，并网初期一般达到10%，折算值将是测量值的1.36倍，所以如不采取有效地运行控制手段，在并网初期，根据以往的运行情况，NOX排放折算值会接近400-600mg/Nm3。,1.3锅炉燃烧特性对NOX排放超标的影响,机组启动阶段NOX排放情况及超标原因分析,在不考虑SCR装置作用的条件下，NOX在锅炉中产生的数量与炉内的过剩空气系数有直接的关系。一方面过剩空气系数越大，则烟气中含氧量越高，炉膛内氧化性气氛越严重，氮化合物易被氧化形成NOX，另一方面NOX排放数据按照6%氧量进行折算，当氧量大于6%时折算值将大于测量值，而随着氧量进一步上升，折算值将快速升高，甚至数倍于测量值。不同氧量下的排放实测值限额。氧量过大不仅大量生成NOX，另外折算倍率越大，也不利于排放达标。,1.4锅炉燃烧特性对NOX排放超标的影响,机组启动阶段NOX排放情况及超标原因分析,对SCR装置催化剂，按照厂家给出的允许工作温度为320450，上电漕泾SCR稳定连续运行条件为SCR进口烟温310420，而机组并网初期由于燃烧率不足，之前SCR进口烟温一般仅维持在210-240左右，按之前的运行方式需经3个多小时的加负荷过程，方能达到310以上，而在此之前无法投用SCR，NOX数值都将处于超标状态。综合上述两方面因素，造成了上电漕泾机组启动并网初期NOX排放值大于50mg/Nm3。,一、机组启动阶段NOx排放情况及超标原因分析二、减少NOx生成及提前SCR投运的手段三、优化启动阶段运行方式后所取得的实际效果四、运行调整中的注意事项,二、减少NOx生成及提前SCR投运的手段,运行手段,二、减少NOx生成及提前SCR投运的手段,2.1机组启动前合理选煤,二、减少NOx生成及提前SCR投运的手段,2.2提高给水温度,二、减少NOx生成及提前SCR投运的手段,2.2提高给水温度,机组启动过程中提高给水温度，给水在省煤器中吸收的热量就会减少，这样就使锅炉的排烟温度得到提高。因此宽负荷脱硝是否能正常及时投用，给水温度是否能提高到一定水平就成了关键的因素。我们要求在机组并网前给水温度要200。在机组启动过程中由于提高了给水温度，使宽负荷脱硝得以正常及时的投用，取得了良好效果。,二、减少NOx生成及提前SCR投运的手段,2.2提高给水温度,高旁后温度由380设定为350，这样就满足了冷再向辅汽母管供汽的要求。当本机冷再蒸汽温度达到320左右可向辅汽母管供汽，注意辅汽母管温度控制在300330之间，这样就保证了除氧器有足够的加热汽源，对提高除氧器温度非常有利。机组负荷80100MW高加已全部正常投用后，逐步停用本机供辅汽。因为这时冷再温度不能满足向辅汽母管供汽的要求。本机冷再向辅汽母管供汽减少了凝汽器的冷源损失（否则这些蒸汽将通过低旁进入凝汽器），这些蒸汽可供本机的除氧器的加热、小机的驱动汽源、大小机的轴封汽源。提高了机组启动的经济性。,二、减少NOx生成及提前SCR投运的手段,2.2提高给水温度,锅炉启动升温升压过程中满足冷再蒸汽温度320、350，压力1.5MPa将辅汽母管汽源平稳切至冷再供本机供应，如供辅汽调门满足投自动的条件时应投自动（蒸发量150t/h）,如不满足则手动调节，注意保证再热器有足够的冷却蒸汽，启动中一级再热管壁温度最高为408在正常范围内。,二、减少NOx生成及提前SCR投运的手段,2.2提高给水温度,启动过程中除氧器水温处于较高的水平，是保证2号高加正常、安全、稳定运行的基础。针对2号高加逻辑在启动时不合适的部分作了修改，保证了2号高加的水位稳定，防止了水位不正常引起的高加跳闸。,二、减少NOx生成及提前SCR投运的手段,2.3减少省煤器吸热,二、减少NOx生成及提前SCR投运的手段,2.3减少省煤器吸热,上电漕泾每台锅炉为回收机组启动期间热量，在分疏箱下部安装有一台启循泵。机组启动期间投运启循泵，将分疏箱内的热水通过启循泵打入省煤器进口，提高省煤器进口水温，从而减少省煤器吸热，提升SCR进口烟温。启循泵投运后，省煤器进口水温由212.7，提升到246.7，提升了34，从而提高了SCR进口烟温。,二、减少NOx生成及提前SCR投运的手段,2.3减少省煤器吸热,上电漕泾二台锅炉为上海锅炉厂有限公司设计制造的1000MW超超临界、一次再热、平衡通风、直流塔式锅炉。利用机组等级检修机会，在省煤器进出水母管增加旁路，减少省煤器的水量，省煤器的出口水温提高，降低了省煤器的换热温差，减少对流换热量，提高省煤器出口烟气温度（俗称：宽负荷脱硝系统），实现了机组负荷在40%时仍能正常投运SCR，从而确保烟囱50米处NOX控50mg/Nm3之内。,二、减少NOx生成及提前SCR投运的手段,2.4磨煤机运行方式优化,上电漕泾每台锅炉配有六台中速磨煤机（北京电力设备总厂生产的ZGM133G型磨煤机）。在磨煤机B八根一次风喷嘴处装有八根微油枪。六台磨煤机的中间辅助风喷嘴处设有轻油枪。为此，锅炉点火之后，首台启动磨上电漕泾是磨煤机B。之前为确保汽机冲转时主汽温和再汽温控410左右，我们第二台启动磨选择磨煤机A。而本次启动为提高SCR进口烟温，我们第二台启动磨选择磨煤机C，这样可适当提高炉膛火焰中心位置，从而提高SCR进口烟温。,二、减少NOx生成及提前SCR投运的手段,2.5其他辅助手段,二、减少NOx生成及提前SCR投运的手段,2.5其他辅助手段,启动阶段锅炉燃料量很小，而相应的二次风量较大，风煤比相比锅炉正常运行中大得多。二次风量受制于锅炉最小风量的限制（总风量小于25%，锅炉触发MFT），为此，运行人员往往凭经验将风量控制在远大于25%值上，以取得心理上的安全感。从而造成NOX生成量相对较大。在机组启动期间，为降低NOX生成，上电漕泾在机组启动期间将二次风量控制由之前的900t/h，改为850t/h。本次启动，二次风量控34%。,二、减少NOx生成及提前SCR投运的手段,2.5其他辅助手段,上电漕泾二台锅炉煤粉燃烧器采用APBG公司引进的低NOX同轴燃烧系统（LNTFSTM）。它一共设有12层煤粉喷嘴，在煤粉喷嘴四周布置有燃料风（周界风）。燃烧器风箱分成独立4组，下面3组风箱各有4层煤粉喷嘴，对应2台磨煤机，在每相邻2层煤粉喷嘴之间布置有1层燃油辅助风喷嘴。每相邻2层煤粉喷嘴上方布置了1个组合喷嘴，其中预置水平偏角的辅助风喷嘴（CFS）和直吹风喷嘴各占约50%出口流通面积。最上面1组风箱为SOFA风箱。,燃烧器组布置图,单组燃烧器结构图,二、减少NOx生成及提前SCR投运的手段,2.5其他辅助手段,按现行的环保考核方式，是从机组并网后开始计量NOX数据进行考核，并网前虽有NOX数据但不进行考核，所以如能提升并网时烟气温度，使机组并网时SCR进口烟温已满足投入条件，就可实现NOX控制。上电漕泾汽机冲转时主汽温和再汽温由之前的410，提升到430，并适当延长升温升压时间，从而尽可能提升SCR进口烟温。,二、减少NOx生成及提前SCR投运的手段,2.5其他辅助手段,根据SCR装置制造厂提供的数据，再结合实际情况本次机组冷态启动采用当SCR进口烟温280时，才可手动控喷氨调节门，最大5%，且手控时间3小时。,一、机组启动阶段NOX排放情况及超标原因分析二、减少NOx生成及提前SCR投运的手段三、优化启动阶段运行方式后所取得的实际效果四、运行调整中的注意事项,三、优化启动阶段运行方式后所取得的实际效果,1）充分利用2#号高加，提高给水温度。,3.1优化启动阶段运行方式,2）利用宽负荷脱硝系统和启循泵运行，减少省煤器吸热。,3）优化磨煤机运行方式。,4）降低二次风量，减少NOX生成。,5）利用六层SOFA风挡板，使锅炉燃烧区欠氧燃烧减少NOX生成。,6）提高汽机冲转参数，延长升温升压时间。,7）优化SCR投运条件。,三、优化启动阶段运行方式后所取得的实际效果,3.2运用效果,经过不断地总结摸索，上述运行方式优化手段在机组启动阶段已逐渐成熟，机组启动期间的NOX排放折算值控在50mg/Nm3之内。,2016年7月11日，1#号炉冷态启动期间NOX排放情况，数据来源为环保网站上相关CEMS数据小时均值。,本次锅炉冷态启动，从机组并网起NOX排放折算值就已控在50mg/Nm3之内，没有任何超标，取得了明显的效果。现正已在上电股份有限公司内部作为样板进行推广。,一、机组启动阶段NOX排放情况及超标原因分析二、减少NOx生成及提前SCR投运的手段三、优化启动阶段运行方式后所取得的实际效果四、运行调整中的注意事项,四、运行调整中的注意事项,在机组正常运行期间的40%负荷段，高加出口给水压力与省煤器出口水压二者差值仅为0.2MPa左右。而在机组启动期间高加出口给水压力达13.3MPa，而省煤器出口压力最高仅为9.5MPa，二者差压最起码有3.8MPa。一旦宽负荷脱硝系统流量失控，极易诱发因省煤器内水量过小，逐步汽化设备损坏事件。因此，控好机组启动期间宽负荷脱硝系统流量是防止宽负荷脱硝系统跳闸主要手段（上