1、第 卷 第期 年月 ，收稿日期：；修回日期：作者简介：潘娟琴（），女，高级工程师，主要从事电力环境保护工作。：环保技术某 对冲燃烧锅炉 脱硝系统喷氨优化调整潘娟琴，彭志福，（安徽新力电业科技咨询有限责任公司，合肥 ；中国大唐集团科学技术研究总院有限公司 华东电力试验研究院，合肥 ；大唐锅炉压力容器检验中心有限公司，合肥 ）摘要：为解决某 对冲燃烧锅炉选择性催化还原（）脱硝系统喷氨支管阀门调整对负荷适应性不强的问题，提出了一种负荷兼顾调整的策略。结果表明：喷氨支管阀门经过负荷兼顾调整后，脱硝系统两侧出口氮氧化物（）质量浓度相对标准偏差平均值分别下降 百分点、百分点，喷氨体积流量平均值分别下降 、
2、，脱硝系统的运行得到明显改善。关键词：对冲燃烧锅炉；脱硝系统；喷氨均匀性中图分类号：；文献标志码：文章编号：（）：，（，；，；，）：（），（），：；为满足日趋严格的氮氧化物（）排放政策，燃煤机组广泛开展脱硝系统超低排放改造。超低排放改造后，燃煤机组喷氨量随之增大，局部区域氨逃逸率超标，增大空气预热器硫酸氢铵（）堵塞的风险。造成选择 性催化 还原（）脱硝系统运行问题包含很多方面，包括烟气流场不均、测点取样不具有代表性等问题，相关研究者也分析了问题原因并提出了解决方案。喷氨优化是 脱硝系统运行优化最常用的方法，一般喷氨优化试验首先采用高负荷喷氨优化调整，然后在中低负荷下进行验证和微调，最后在高负荷
3、下进行验证。此类喷氨优化方法第 卷对流场均匀的锅炉较为适用，流场随负荷波动大的锅炉往往在全负荷下调整幅度较大，无法同时满足所有负荷下的要求，故其适用性不强。何陆灿等采用摸底诊断、优化调整、效果验证方法开展了喷氨优化试验，将中负荷作为主调负荷，取得的调整效果良好。谢新华等 提出以不同磨煤机运行组合方式下的出口 质量浓度平均值为依据，对喷氨支管阀门进行综合调整。针对某 对冲燃烧锅炉 脱硝系统喷氨支管阀门调整负荷适应性不强的问题，提出了一种兼顾高、中、低负荷的喷氨支管阀门调整方法，通过求解各喷氨支管喷氨量占比在高、中、低负荷下与理想喷氨量占比偏差的最小解，得到各喷氨支管阀门开度。设备概况及现状 锅炉
4、概况某 锅炉采用超临界本生（）直流锅炉，型号为 。锅炉设计最大连续蒸发量（质量流量）为 ，主蒸汽温度为 ，再热蒸汽温度为 ，给水温度为 。锅炉燃烧器采用前后墙对冲布置，其中：、层燃烧器布置于前墙，、层燃烧器布置于后墙。燃烧器布置情况见图（为燃尽风）。锅炉主要运行数据见表。图燃烧器布置情况示意图表锅炉运行参数表参数数值机组负荷 主蒸汽压力 主蒸汽温度 给水温度 再热蒸汽温度 再热蒸汽压力 侧排烟温度 侧排烟温度 侧空气预热器压差 侧空气预热器压差 脱硝系统概况该锅炉脱硝系统布置在锅炉省煤器和空气预热器之间，分为 侧、侧布置。两侧各沿炉膛宽度方向上设置 根喷氨支管，各喷氨支管均配备个手动蝶阀用于调
5、节各支管喷氨量；单侧脱硝系统出口沿炉膛宽度方向设置 个测量孔，并且测量孔与喷氨支管区域一一对应。脱硝系统设计参数见表（工况为锅炉最大连续蒸发量工况）。表脱硝系统设计参数参数数值备注脱硝效率 工况入口质量浓度（）标准工况干态，氧气（）体积分数出口质量浓度（）标准工况干态，体积分数氨逃逸率（体积分数）（）标准工况干态，体积分数该锅炉在运行过程中出现两侧空气预热器阻力迅速上升，两侧喷氨量平均值也增加了约。为缓解空气预热器堵塞压力，降低脱硝系统喷氨量，对该机组开展了喷氨优化调整。一般采用相对标准偏差来表示脱硝系统出口质 量 浓 度 分 布 的 均 匀 性，其 计 算 公式 为：?（）（）（）?（）（）
6、式中：为 质 量 浓 度 相 对 标 准 偏 差；为质量浓度标准偏差；（）为测点的质量浓度；?（）为折算成体积分数下质量浓度的平均值；为测点数量。不同负荷下喷氨支管阀门调整分别在 、和 工况下，对脱硝系统两侧进行摸底测试，同一个测孔均在个深度进行测量，测量结果显示同一个测孔个深度的 质量浓度偏差较小，并且因该锅炉脱硝系统仅在沿炉膛宽度方向上设置了喷氨支管分区，为使测量结果与喷氨支管阀门一一对应，对同一个测孔的个深度的测量数据进行算数平均处理，脱硝系统出口 质量浓度分布见图。第期潘娟琴，等：某 对冲燃烧锅炉 脱硝系统喷氨优化调整图摸底测试脱硝系统出口 质量浓度分布摸底测试结果表明：不同负荷下脱硝
7、系统出口质量浓度分布不均匀，并且不同负荷下脱硝系统出口质量浓度分布趋势偏差大，甚至相反。在 负荷下采用常规调整方法对脱硝系统进行反复调整和测量，确保在该负荷工况下脱硝系统出口质量浓度分布在现有调整方式下达到最大的均匀程度，并且记录该负荷工况下最终调整完成时的脱硝系统出口 质量浓度分布及各喷氨支管阀门开度。在 和 负荷下采用与 负荷相同的调整方法，并且分别记录最终调整完成时的脱硝系统出口 质量浓度分布及各喷氨支管阀门开度。不同负荷调整完成时脱硝系统出口 质量浓度分布见图。经过调整，不同负荷下可以保持脱硝系统出口质量浓度均匀。图调整完成时脱硝系统出口 质量浓度分布为防止喷氨支管阀门开度过小而造成还
8、原剂堵塞阀门等问题，该锅炉喷氨支管阀门在调整过程中保证开度始终大于，不同负荷调整完成时喷氨支管阀门开度见表。表调整完成时各喷氨支管阀门开度负荷烟气侧喷氨支管阀门开度号号号号号号号号号 号 由表可得：不同负荷下，为了保持脱硝系统出口 质量浓度均匀，阀门开度偏差较大，并且阀门开度分布趋势不一致，喷氨支管阀门调整对负荷的适应性不强。该锅炉燃烧方式为前后墙对冲燃烧，高、中、低负荷下分别投运层、层、层燃烧器。燃烧器投运层数的偏差导致了不同负荷下的脱硝区域流场分布趋势偏差大，并且最终导致脱硝系统出口 质量浓度分布趋势偏差大。因为运行中喷氨支管阀门只能维持固定开第 卷度，无法随负荷波动进行实时调整，所以任何
9、一组阀门开度都无法适应所有负荷。为解决该锅炉喷氨支管阀门调整对负荷的适应性不强的问题，综合考虑高、中、低负荷的喷氨需求，提出了一种负荷兼顾喷氨支管阀门调整的策略。负荷兼顾喷氨支管阀门调整对喷氨支管所采用的手动蝶阀进行流量特性试验，选取个开度进行流量特性试验，根据蝶阀的阀门流量特性，同时依据个试验点的数据，通过数据拟合可得阀门流量特性曲线（见图）。图喷氨支管手动蝶阀的阀门开度与流量关系根据图得到的拟合曲线函数为：（）（）式中：为阀门流量比，表示阀门在某开度下质量流量 占 全 开 质 量 流 量 的 比 值，；为 阀 门开度，。喷氨支管的喷氨量与阀门开度的关系为：，（）式中：为喷氨支管质量流量，；
10、，为喷氨支管在阀门开度为 时的质量流量，。喷氨母管在各个支管处压力均匀，并且支管阀门流 量 特 性 一 致，相 同 工 况 下 各 喷 氨 支 管，相同。单侧脱硝系统总喷氨量为各喷氨支管的喷氨量之和。单侧喷氨母管喷氨量与喷氨支管喷氨量的关系为：，（）式中：为单侧喷氨母管喷氨量，；下标为喷氨支管阀门编号。设单根喷氨支管喷氨量占喷氨母管喷氨量比例的计算公式为：（）式中：为喷氨量比例。通过式（）计算得到的不同负荷的阀门开度所对应的脱硝系统出口 质量浓度分布均匀，为该负荷下的理想阀门开度，对应喷氨支管喷氨量占比为理想喷氨量占比。为兼顾考虑高、中、低负荷下的喷氨均匀性，设置一组目标阀门开度，在目标阀门开
11、度下各喷氨支管喷氨量占比与个负荷理想喷氨量占比偏差之和最小。偏差表征目标喷氨量占比与个负荷理想喷氨量占比的偏差情况，其计算公式为：，（）式中：为负荷工况数量。对于单根喷氨支管，最小解对应的目标喷氨量占比为个负荷理想喷氨量占比中位数，分别对多根喷氨支管进行最小偏差求解，得出各喷氨支管的目标喷氨量占比，再依据单侧 根喷氨支管目标喷氨量占比的综合情况辅以系数，保证单侧目标喷氨量占比之和为 。喷氨支管目标喷氨量占比为：，（）式中：代表取中位数运算。得出各喷氨支管目标喷氨量占比后，通过式（）计算各喷氨支管的阀门流量比。为保证喷氨系统阻力最小，对喷氨阀门流量比辅以系数，保证对应最大阀门流量比为 ，再根据式
12、（）求取目标阀门开度。对锅炉脱硝系统各喷氨支管阀门按照所求得的目标阀门开度进行调整，此时该阀门组开度所对应的喷氨支管喷氨量占比兼顾考虑了与不同负荷下理想喷氨支管喷氨量占比的偏差情况，使偏差之和最小。负荷兼顾调整试验对该锅炉进行负荷兼顾调整试验，即采用负荷兼顾喷氨支管阀门调整策略求取目标阀门开度，并且进行调整。对表中阀门对应的喷氨支管喷氨量占比进行计算，不同负荷理想工况喷氨支管喷氨量占比见表。对表中数据利用式（）计算各喷氨支管目标喷氨量占比，再确定目标喷氨支管阀门开度。目标工况喷氨支管喷氨量占比及阀门开度见表。第期潘娟琴，等：某 对冲燃烧锅炉 脱硝系统喷氨优化调整表理想工况喷氨支管喷氨量占比负荷
13、烟气侧喷氨支管喷氨量占比号号号号号号号号号 号 表目标工况喷氨支管喷氨量占比及阀门开度喷氨支管喷氨量占比阀门开度 侧侧侧侧号 号 号 号 号 号 号 号 号 号 根据表中结果对喷氨支管阀门进行兼顾调整，并分别在 、和 负荷工况下对脱硝系统出口质量浓度进行测量，负荷兼顾调整后脱硝系统出口质量浓度分布见图。摸底测试和负荷兼顾调整后两侧脱硝系统出口质量浓度相对标准偏差和喷氨量对比见表。相比于摸底测试，负荷兼顾调整后，由表可得个负荷下的数据变化为：侧脱硝系统出口质量浓度相对标准偏差平均值由 降低至 ，喷氨体积流量平均值由 图负荷兼顾调整后脱硝系统出口质量浓度降低至 ；侧脱硝系统出口质量浓度相对标准偏差
14、平均值由 降低至 ，喷氨体积流量平均值由 降低至 。脱 硝 系 统 的 运 行 得 到 明 显改善。表摸底测试和负荷兼顾调整后脱硝系统数据对比项目 质量浓度相对标准偏差（侧侧）喷氨体积流量（侧侧）（）摸底测试负荷兼顾调整后摸底测试负荷兼顾调整后 负荷 负荷 负荷 平均值 结语针对未进行精准喷氨改造机组存在喷氨支管阀门调整对负荷适应性不强的问题，综合考虑高、中、低负荷的喷氨需求，提出了一种负荷兼顾调整策略。将该策略应用在某 对冲燃烧锅炉 脱硝系统后，脱硝系统出口质量浓度均匀性得到提高，喷氨量明显降低，脱硝系统的运行得到明显改善。由于该锅炉流场随（下转第 页）第 卷结语执行机构装置的黏滞特性是控制
15、回路性能研究中的重要组成部分，提出了一种阈值与时间间隔的双维度约束方法，对执行机构装置的黏滞特性进行在线检测，实时计算补偿量。该方法可以有效地提高闭环控制系统的性能。在满足电网负荷需求的同时，提高机组各控制系统的控制品质，实现精准控制的目的。参考文献：，（）：，：，：，（）：，：，（）：付川，丁维明控制回路中的阀门迟滞补偿方法饥自动化仪表，（）：（上接第 页）负荷变动变化较大，喷氨支管手动蝶阀无法随负荷的变化实现调整，建议对该锅炉开展精准喷氨改造，以实现喷氨动态调整。参考文献：顾卫荣，周明吉，马薇，等选择性催化还原脱硝催化剂的研究进展化工进展，（）：秦胜，张剑，田莉雅火电厂氮氧化物控制技术探讨
16、能源环境保护，（）：顾卫荣，周明吉，马薇燃煤烟气脱硝技术的研究进展化工进展，（）：李德波，廖永进，徐齐胜，等电站锅炉 脱硝系统现场运行优化广东电力，（）：赵宗让电厂锅炉 烟气脱硝系统设计优化中国电力，（）：刘淑英，夏永俊，曾过房，等大型超超临界机组 系统问题探析锅炉制造，（）：方朝君，侯永超，陈嵩涛，等某 机组低氮调整与喷氨优化耦合应用锅炉技术，（）：毛奕升，吴智鹏，张孝天火电厂 脱硝系统喷氨优化调整及烟气 取 样 方 法 改 进 中 国 电 力，（）：何陆灿，葛铭，陈国庆，等火电厂 脱硝系统喷氨优化调整热力发电，（）：谢新华，何金亮，赵宁波，等墙式燃烧炉提高 烟气脱硝装置工况适应性试验热力发电，（）：，
