350ＭＷ超临界CFB脱硫脱硝一体化协同控制研究-北极星大气网

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0引言

350MW超临界CFB锅炉在300MW级亚临界锅炉的基础上进行了大量优化，如炉膛伸缩比优化、高位二次风技术、多并联扩展水冷屏技术、布风板分区技术、炉前均匀连续给煤技术等, NOx及SO2的原始排放值大大降低，特别是烟气中的NOx含量，在不投入尿素、液氨等还原剂的前提下，原始排放可以达到50mg/Nm³以下，这就为脱硫系统、脱硝系统的一体化协调控制创造了多种匹配的研究方案。本文主要就炉内输入石灰石对NOx原始排放的影响进行实验研究，并在此基础上通过调整炉内石灰石用量、SNCR系统尿素用量、尾部湿法脱硫系统设备投用率，实现最佳的运行经济效益。

1实验过程

1.1实验煤种及石灰石

本次实验煤种采用设计煤种，如表1所列。

石灰石的数据如表２所列。

1.2实验测点

试验测量项目、测点位置均依据ASMEPTC4、 ASMEPTC4.3等有关标准确定，锅炉性能考核试验所有测点如下。

烟气取样测点：布置在空气预热器进口烟道、布袋除尘器进口烟道，空气预热器进口烟道每侧12个测孔， A、B空预器共24个测孔；布袋除尘器进口烟道每侧为4个测孔， A、 B布袋除尘器共8个测孔。

烟气温度测点：布置在空气预热器进口烟道、布袋除尘器进口烟道，同烟气取样测点共用。

气温度测点：布置在空气预热器进口风道，一次风道每侧两个测孔， A、 B一次风道共4个测孔；二次风道每侧两个测孔， A、 B二次风道共4个测孔。

环境温度压力测点：在送风机入口附近避风遮阳处。

1.3实验仪器和方法

实验的主要仪器仪表均由西安热工研究院有限公司提供，烟气分析仪器在每次试验前后进行现场标定和校核。主要仪器仪表如表3所列。

实验过程中，保持给煤均匀, 调整上下二次风的风量在合适的位置，上层二次风门开度在 50% - 70%, 下层80%- 100%, 保持炉内平均床温在850屯左右。

烟气成分测扯，分别在空预器、布袋除尘器进口烟道按照网格法规定逐点测量烟气成分含量，以此获得截面烟气成分代表点，在代表点处采用取样管抽取烟气样品，抽取的烟气样品引至特制的烟气混合器进行预处理。然后将烟气样品引至德国M&C公司生产的烟气前处理装置清洁、除湿、冷却后接入ROSEMOUNT公司生产的NGA2000型烟气分析仪。典型的烟气取样分析系统如图l。烟气成分分析的主要项目有：O2、 CO、 CO2 、NO, NGA2000型烟气分析仪具有输出电流信号的功能，再辅之以IMP分散式数据采集系统，烟气成分分析数据采样周期为2s, 可对试验工况内烟气成分实现实时监测。

空预器进口烟气中NOx的浓度(6%O2 , 标态，干基）按式（1）计算：

2实验结果

2.1石灰石投运对NOx生成的影响

试验选择在江苏华美热电公司#2号锅炉进行，在机组360 MW负荷时，逐渐投运石灰石，观察石灰石投运对锅炉出口NO,的影响, 试验结果如表4 所列。

2.2石灰石频率和NOx的关系

为了更直观地体现石灰石给料量和NOx的关系，通过曲线图来表示，具体如图2所示。

从图2可以看出，在不投入石灰石时，NOx的排放较低在50mg/Nm³左右，随着石灰石给料量增加，NOx呈现总体上升的趋势，在石灰石量低于3 t/h时，增长速度较缓慢；石灰石量高千4t/h时，增长速度急剧上升。

3脱硫系统、脱硝系统的一体化协调控制

本项目在单台350 MW超临界CFB机组进行了为期一个月的脱硫脱硝一体化协调控制试验，试验目的通过调整炉内脱硫石灰石的用量，控制进入脱硫塔原烟气SO2含量，SNCR脱硝喷枪不投入或者仅投人一组的情况下，保证NOx排放达标，同时降低炉后湿法脱硫系统电耗，获得最佳经济效益。

3.1试验情况介绍

试验期间人炉煤空干基硫份为0.84 ~ 1. 51,计算算术平均值在1.12, 机组电负荷为190~ 310 MW, 平均热负荷折算电负荷约40~50MW。

试验过程中，通过调节叶轮给粉机变频速率，调整炉前石灰石用量，投入一组或多组炉前石灰石系统，控制炉内Ca/S在1. 5左右，炉膛出口烟气SO2 含量在800 mg/Nm³时经济性最好。机组电负荷在 240 MW以下，脱硝喷枪可以不投入，能保证NOx 排放达标（低于50 mg/Nm³)，湿法脱硫浆液循环泵仅运行两台即可满足净烟气SO2排放达标（低于 35 mg/Nm³) ; 电负荷270~310 MW时，需运行3 台浆液循环泵。在进行脱硫脱硝一体化协调控制试验前，低负荷工况，尾部湿法脱硫系统需要运行4 台浆液循环泵，高负荷工况需要5台浆液循环泵。

3.2经济效益分析

对比11月份、12月份（试验月份）脱硫脱硝系统石灰石、尿素用量及费用分别如表5、6所列。

其中，150目石灰石价格80元/t, 325目石灰石120元/t, 两台浆液循环泵日电耗在2.4万kW·h(0.32元/kW·h) , 尿素1600元/t。

两台浆液循环泵节约电耗折算21.504万元，综合比较试验前后，每月可以节约30万元左右，另外石膏制备系统试验调整前平均每天运行一次制备石膏，现调整后平均两天运行一次制备石膏，每次运行时长为12~14 h, 平均节约电耗折算成发电成本约450元/d, 每月节约成本1.35万元。

原标题：350ＭＷ超临界CFB脱硫脱硝一体化协同控制研究

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