范江，張雙平,2，孟宇，陳偉雄*，嚴(yán)俊杰

660MW燃煤機(jī)組瞬態(tài)過程N(yùn)O生成及脫除特性

范江1，張雙平1,2，孟宇1，陳偉雄1*，嚴(yán)俊杰1

（1．西安交通大學(xué)能源與動(dòng)力工程學(xué)院，陜西省 西安市 710049；2．大唐西北電力試驗(yàn)研究院，陜西省 西安市 710021）

燃煤機(jī)組為完成電網(wǎng)負(fù)荷調(diào)峰任務(wù)，鍋爐負(fù)荷長期頻繁波動(dòng)，對氮氧化物的生成及脫除效果有顯著影響。以某660MW燃煤機(jī)組瞬態(tài)過程氮氧化物的生成及脫除特性為研究目標(biāo)，建立了機(jī)組瞬態(tài)過程氮氧化物生成預(yù)測模型，開展了變負(fù)荷過程中氮氧化物生成預(yù)測研究。針對燃煤機(jī)組變負(fù)荷過程燃燒器切換的特點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)新增燃燒器的負(fù)荷點(diǎn)越高時(shí)，越能有效避免氮氧化物的生成值增大。另外，分析了選擇性催化還原(selective catalytic reduction，SCR)動(dòng)態(tài)特性，分別研究了SCR入口氮氧化物濃度、噴氨濃度、煙氣流速和反應(yīng)溫度等階躍變化對氮氧化物脫除的動(dòng)態(tài)特性影響，為后續(xù)瞬態(tài)過程噴氨優(yōu)化控制邏輯提供參考。

燃煤機(jī)組；NO生成預(yù)測；選擇性催化還原(SCR)脫硝；瞬態(tài)過程

0 引言

為了控制燃煤機(jī)組中煙氣污染物的排放，有專家提出了火電廠“廠界環(huán)保島”的治理思想[1]。氮氧化物(NO)是燃煤發(fā)電中重點(diǎn)控制的排放污染物之一。2011年國家環(huán)保部和國家質(zhì)量監(jiān)督總局聯(lián)合對《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》進(jìn)行重新修訂，要求燃煤機(jī)組氮氧化物排放值控制在100 mg/m3(以NO2計(jì))以內(nèi)[2]。而超凈排放相關(guān)規(guī)定中，要求氮氧化物排放值控制在50mg/m3以內(nèi)。燃煤機(jī)組為能夠保證NO排放值達(dá)到規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)，通常采取多種途徑降低氮氧化物排放值，一般主要從氮氧化物的生成及脫除2方面降低氮氧化物的排放值[3]。另外，燃煤機(jī)組需承擔(dān)電網(wǎng)負(fù)荷調(diào)峰任務(wù)，故處于負(fù)荷頻繁波動(dòng)的運(yùn)行狀態(tài)[4-8]。而NO的生成及脫除與燃煤機(jī)組運(yùn)行工況密切相關(guān)，因此研究負(fù)荷波動(dòng)對NO生成及脫除的影響成為一個(gè)新的研究課題。

Zhou等[9]結(jié)合人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和遺傳算法，對一臺600MW鍋爐的燃燒參數(shù)和NO排放進(jìn)行分析，利用遺傳算法優(yōu)化研究了低氮燃燒的燃燒參數(shù)，并且采用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法研究了四角切圓煤粉燃燒鍋爐NO排放特性，同時(shí)對燃燒控制參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化。Tronci等[10]通過對4.8MW的循環(huán)流化床鍋爐的運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型分析，研究了鍋爐負(fù)荷、燃料量、空氣量及燃盡風(fēng)率對污染物排放的影響。Tan等[11]通過極端學(xué)習(xí)機(jī)方法分析研究了700MW煤粉燃燒鍋爐操作參數(shù)與NO排放之間的關(guān)系，通過對比鍋爐運(yùn)行數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)研究結(jié)果具有較高的準(zhǔn)確性。在NO脫除方面，因選擇性催化還原(selective catalytic reduction，SCR)系統(tǒng)氨法脫硝[11]具有高脫除效率而被燃煤機(jī)組廣泛采用。燃煤機(jī)組煙氣中NO脫除處理時(shí)，NH3通過反應(yīng)器前面的噴氨格柵均勻混入煙氣中，與煙氣均勻混合之后，在SCR裝置中選擇性催化還原煙氣中的NO以減少NO排放。雷志剛等[12]采用CFD軟件模擬SCR催化劑通道形狀對NO轉(zhuǎn)化率的影響，該模擬采用三維模型模擬。比較了開口形狀為矩形、正方形、三角形和圓形催化劑的脫氮性能以及作為填充床和堇青石結(jié)構(gòu)的載體。SCR脫硝模型方面，Svachula等[13]通過實(shí)驗(yàn)研究不同催化劑成分下各反應(yīng)物組分及反應(yīng)工況(溫度、空速)等參數(shù)對脫硝性能的影響，認(rèn)為NO的非均相還原和轉(zhuǎn)化機(jī)制可以通過Eley-Rideal機(jī)理來描述。

本文對某660MW燃煤機(jī)組瞬態(tài)過程N(yùn)O生成特性及脫除過程的動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行了研究。建立了瞬態(tài)過程N(yùn)O生成的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測模型，針對燃煤機(jī)組變負(fù)荷過程燃燒器切換的特點(diǎn)，對變負(fù)荷過程中燃燒器切換負(fù)荷點(diǎn)進(jìn)行了優(yōu)化，最后對SCR脫硝的動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行了研究。

1 NOx生成及SCR脫硝原理與模型

1.1 NOx生成機(jī)理及SCR脫硝原理

燃煤機(jī)組煤粉燃燒過程包括一系列復(fù)雜的物理化學(xué)過程，燃燒產(chǎn)生的氮氧化物主要指NO和NO2，除此之外還有少量的N2O。根據(jù)氮的來源和形成途徑，煤粉燃燒產(chǎn)生的NO可分為熱力型、燃料型和快速型3類。

熱力型NO主要由空氣中N2的N≡N鍵在 高溫下被破壞然后被氧化，可通過Zeldovich[14]機(jī)理表示熱力型NO形成的化學(xué)反應(yīng)，反應(yīng)式 如下：

快速型NO主要在富燃料條件下發(fā)生。燃料型NO主要通過氧化煤中的含氮化合物而形成，在煤粉燃燒過程中產(chǎn)生。3種氮氧化物中，熱力型NO占氮氧化物總生成量的15%~20%，快速型NO占0~5%，燃料型NO占75%~80%[15]。因此，對燃煤機(jī)組NO生成特性的研究，可主要集中在熱力型NO和燃料型NO部分。

SCR脫硝由于其高脫硝效率而廣泛用于燃煤機(jī)組裝置。NH3被注入位于鍋爐尾部的SCR裝置中，在催化劑的催化作用和一定的溫度下將煙氣中的NO還原為N2和H2O，以此減少爐內(nèi)NO的產(chǎn)生。上述SCR反應(yīng)過程發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)為

1.2 NOx生成預(yù)測模型及驗(yàn)證

由于煤粉燃燒及NO生成過程時(shí)間尺度(秒級)遠(yuǎn)小于瞬態(tài)過程(分鐘級)，因此可通過準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)過程模擬燃燒瞬態(tài)過程。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)作為一種基于原始數(shù)據(jù)的智能分析模型[16]，通過在輸入和輸出參數(shù)之間構(gòu)建中間隱含層來建立模型，每層由大量節(jié)點(diǎn)組成，層與層之間的每2個(gè)節(jié)點(diǎn)通過表示該連接信號的傳遞函數(shù)連接，后一層的節(jié)點(diǎn)由前一層的傳遞函數(shù)加權(quán)得到，最后通過輸出層得到計(jì)算的物理量結(jié)果。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

本文通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型建立鍋爐燃燒輸入?yún)⒘颗c輸出參量之間的函數(shù)關(guān)系，通過瞬態(tài)過程鍋爐燃燒的各輸入?yún)?shù)變化，預(yù)測瞬態(tài)過程的NO生成值。網(wǎng)絡(luò)輸入?yún)?shù)輸入燃燒所需要的各個(gè)參量，主要包括各燃燒器給煤量、一次風(fēng)風(fēng)量、二次風(fēng)風(fēng)量和燃盡風(fēng)風(fēng)量。選取3層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行模擬計(jì)算，一共18個(gè)輸入節(jié)點(diǎn)，對應(yīng)鍋爐燃燒相關(guān)的18個(gè)輸入?yún)⒘浚虚g隱含層優(yōu)化后取值為30，輸出層則只包含NO生成值。NO生成預(yù)測模型如圖2所示。

本文對某660MW燃煤機(jī)組鍋爐NO生成的相關(guān)運(yùn)行數(shù)據(jù)連續(xù)50h進(jìn)行采集分析(每分鐘采集1次)，將各燃燒器輸入的給煤量、一次風(fēng)風(fēng)量、二次風(fēng)風(fēng)量和燃盡風(fēng)風(fēng)量作為模型的輸入?yún)?shù)，同時(shí)將各時(shí)刻點(diǎn)對應(yīng)測量的NO濃度作為輸出參量進(jìn)行模型訓(xùn)練，為保證訓(xùn)練模型的準(zhǔn)確性，本文選取前85%的采集數(shù)據(jù)進(jìn)行模型訓(xùn)練，后續(xù)15%的數(shù)據(jù)用于模型校驗(yàn)，計(jì)算結(jié)果如圖3(a)所示。

可以發(fā)現(xiàn)，訓(xùn)練網(wǎng)絡(luò)整體比較可靠，訓(xùn)練部分和校驗(yàn)部分均具有較高的跟隨性和準(zhǔn)確性，同時(shí)瞬態(tài)過程中NO生成預(yù)測趨勢與采集值趨勢相符。對采集的離散值進(jìn)行具體誤差分析，如圖3(b)所示，訓(xùn)練部分?jǐn)?shù)據(jù)誤差不超過10%，校驗(yàn)部分誤差在-13%~14%，具有較高的準(zhǔn)確性。

1.3 SCR脫除模型及驗(yàn)證

Tronconi等人[17]建立了SCR的動(dòng)態(tài)模型，認(rèn)為NO–NH3選擇性催化還原反應(yīng)主要由4個(gè)部分組成。

第1部分主要為SCR通道中的NH3吸附于SCR催化劑層表面，該過程存在吸附–解附物理反應(yīng)，其中SCR通道表面的氨的吸附率可通過式(8)表示：

第2部分主要為SCR催化劑表面與已吸附的NH3所發(fā)生的反應(yīng)。SCR表面已吸附NH3能夠發(fā)生解附、自身氧化反應(yīng)和NO的還原反應(yīng)，吸附在SCR通道表面的氨的吸附率可通過式(9)表示：

第3部分主要為SCR通道內(nèi)部NH3所發(fā)生的反應(yīng)，其中主要包括SCR通道內(nèi)NH3自身沿通道內(nèi)的濃度梯度擴(kuò)散作用，以及SCR通道內(nèi)部NH3和SCR催化劑表面之間發(fā)生的吸附-解附反應(yīng)，針對SCR通道內(nèi)部NH3濃度，可以建立物料守恒方程：

第4部分主要為SCR通道內(nèi)部NO所發(fā)生的反應(yīng)，其中主要包括SCR通道內(nèi)NH3自身沿通道內(nèi)的濃度梯度擴(kuò)散作用，以及SCR通道內(nèi)部NO發(fā)生的選擇性催化還原反應(yīng)。針對SCR通道內(nèi)部NO濃度，可以建立物料守恒方程：

式中NO為催化劑SCR通道內(nèi)部NO濃度，mol·m-3。

為驗(yàn)證上述脫硝模型的準(zhǔn)確性，將其與文獻(xiàn)[18]中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對比驗(yàn)證，對文獻(xiàn)中實(shí)驗(yàn)工況條件下NO、NH3濃度進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算結(jié)果如圖4所示。可以發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)SCR系統(tǒng)中NO脫除模型瞬態(tài)響應(yīng)跟隨性較好，趨勢與實(shí)驗(yàn)測量趨勢相符。

圖4 實(shí)驗(yàn)尺度SCR瞬態(tài)響應(yīng)驗(yàn)證

采用上述NO脫除模型對該660 MW燃煤機(jī)組SCR裝置脫硝特性進(jìn)行計(jì)算，NO排放值如圖5所示?？芍疚哪Ｐ陀?jì)算結(jié)果對實(shí)際測量結(jié)果具有較好的跟隨性，計(jì)算結(jié)果精確度較高。

2 負(fù)荷波動(dòng)瞬態(tài)過程燃燒器切換優(yōu)化

2.1 機(jī)組負(fù)荷與燃燒器投運(yùn)層數(shù)關(guān)系

在鍋爐的4種典型工況下，研究該燃煤機(jī)組鍋爐NO生成及脫除特性。4種典型工況下鍋爐的相關(guān)參數(shù)如表1所示。

表1 鍋爐各典型工況下機(jī)組參數(shù)

燃煤機(jī)組為保證穩(wěn)燃以及低氮燃燒要求，燃燒器投運(yùn)層數(shù)需隨負(fù)荷波動(dòng)進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。故當(dāng)鍋爐處于BMCR工況時(shí)，鍋爐燃燒設(shè)備投運(yùn)5層燃燒器。在本文的研究中，鍋爐設(shè)置6層燃燒器，BMCR工況下投運(yùn)燃燒器需將底層燃燒器備用，平時(shí)投入上面5層燃燒器。研究對象鍋爐自下而上燃燒器層分別命名為A層、B層、C層、D層、E層、F層，配備5層燃盡(SOFA)風(fēng)，從下至上分別命名為SOFA-I層、SOFA-II層、SOFA-III層、SOFA-IV層、SOFA-V層，每層燃燒器配備一層SOFA風(fēng)，與5層燃燒器同時(shí)投運(yùn)。當(dāng)鍋爐爐膛負(fù)荷變動(dòng)時(shí)，投運(yùn)燃燒器層數(shù)隨鍋爐負(fù)荷發(fā)生變化。

鍋爐BMCR和THA工況下，投運(yùn)5層燃燒器，即B層、C層、D層、E層和F層燃燒器，SOFA風(fēng)投運(yùn)層為SOFA-I層、SOFA-II層、SOFA-III層、SOFA-IV層和SOFA-V層。

鍋爐75%BMCR工況下，投運(yùn)4層燃燒器，即C層、D層、E層和F層燃燒器，SOFA風(fēng)投運(yùn)層為SOFA-I層、SOFA-II層、SOFA-III層和SOFA-IV層。

鍋爐50%BMCR工況下，投運(yùn)3層燃燒器，即D層、E層和F層燃燒器，SOFA風(fēng)投運(yùn)層為SOFA-I層、SOFA-II層和SOFA-III層。

NO生成值同燃煤機(jī)組負(fù)荷密切相關(guān)，就燃煤機(jī)組瞬態(tài)過程而言，其負(fù)荷指令具有連續(xù)性，燃煤機(jī)組不同負(fù)荷下其燃燒器投運(yùn)具有對應(yīng)的層數(shù)，不同燃燒器投運(yùn)層數(shù)對應(yīng)的負(fù)荷區(qū)間如圖6所示。

2.2 燃燒器切換優(yōu)化

通過分析升負(fù)荷運(yùn)行數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，450MW后，燃燒器投運(yùn)層數(shù)從4層切換為5層運(yùn)行。新增燃燒器切換前后，通過對燃燒輸入?yún)⒘窟M(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，輸入前后負(fù)荷連續(xù)變化，二次風(fēng)和SOFA風(fēng)連續(xù)變化，但一次風(fēng)風(fēng)量呈現(xiàn)階躍變化特性，如圖7所示。主要原因在于燃煤機(jī)組新增燃燒器后各燃燒器燃燒負(fù)荷相同，給煤量相等，如圖8所示。為滿足煤粉輸運(yùn)條件，一次風(fēng)風(fēng)門開度基本不變，因此導(dǎo)致一次風(fēng)風(fēng)量階躍增大，進(jìn)而總風(fēng)量階躍增大。然而，總風(fēng)量增大后導(dǎo)致鍋爐燃燒產(chǎn)生的熱力型NO增多，因此，燃燒器投運(yùn)前后NO會呈現(xiàn)階躍變化的特性。

通過對變負(fù)荷過程燃燒器切換前后NO呈現(xiàn)階躍變化特性的原因進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)主要是由新增燃燒器一次風(fēng)階躍變化導(dǎo)致的。燃燒器作為一種燃燒設(shè)備，各層燃燒器對應(yīng)負(fù)荷區(qū)間如圖6所示。4層燃燒器能夠滿足燃煤機(jī)組45%~80%負(fù)荷率(270~480 MW)區(qū)間，5層燃燒器能夠滿足燃煤機(jī)組60%~100%負(fù)荷率(360~600 MW)區(qū)間運(yùn)行。因此，其交叉區(qū)域60%~80%負(fù)荷率(360~480MW)區(qū)間能夠同時(shí)滿足4、5層燃燒器運(yùn)行。合理利用該交叉區(qū)域，避免在該區(qū)域出現(xiàn)一次風(fēng)階躍增加，能夠有效減小NO生成值。

因此分別對滿足4層到5層燃燒器的各負(fù)荷點(diǎn)(360、400、450和480 MW)增加燃燒器層數(shù)，通過已建立的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型進(jìn)行計(jì)算，發(fā)現(xiàn)當(dāng)新增燃燒器負(fù)荷點(diǎn)越高時(shí)，越能避免NO生成值的增大，如圖9所示。在升負(fù)荷過程中，燃煤機(jī)組通常在450 MW(75%BMCR)負(fù)荷率點(diǎn)由4層燃燒器切換為5層燃燒器運(yùn)行，當(dāng)切換負(fù)荷率點(diǎn)變?yōu)?80 MW時(shí)，在450~480 MW負(fù)荷區(qū)間氮氧化物生成平均減小34.85%，通過對燃煤機(jī)組一個(gè)月運(yùn)行負(fù)荷統(tǒng)計(jì)，該方法能夠使得燃煤機(jī)組氮氧化物生成減小2.93%。低負(fù)荷條件下，3層燃燒器同4層燃燒器切換結(jié)果類似，如圖10所示，新增燃燒器負(fù)荷點(diǎn)越高時(shí)，越能有效避免NO生成值增大。

3 SCR脫硝動(dòng)態(tài)特性

3.1 NOx濃度階躍動(dòng)態(tài)特性

目前燃煤機(jī)組由于負(fù)荷波動(dòng)、噴氨控制等一系列原因，經(jīng)常出現(xiàn)噴氨過量或不足的問題，因此研究SCR脫硝動(dòng)態(tài)特性，為瞬態(tài)過程噴氨控制策略提供參考。SCR動(dòng)態(tài)特性基準(zhǔn)輸入?yún)?shù)如表2所示。

SCR入口NO濃度階躍動(dòng)態(tài)特性研究，即燃煤機(jī)組鍋爐側(cè)NO生成值階躍擾動(dòng)研究。本文分別在基準(zhǔn)工況下，使得NO濃度階躍增大5%、10%、15%和20%，研究SCR出口NO濃度變化規(guī)律，計(jì)算結(jié)果如圖11所示。

由圖11可知，SCR出口NO濃度在0~2s范圍內(nèi)逐漸上升，主要原因是受煙氣氣流流動(dòng)輸運(yùn)影響；2s以后呈現(xiàn)“S型”變化趨勢，主要原因是前期SCR催化劑表面吸附NH3比較充足，吸附在催化劑表面的NH3與增多的NO快速反應(yīng)，隨著時(shí)間的推移，吸附NH3開始不足，出口NO濃度迅速增大，當(dāng)出口NO濃度增大到一定程度時(shí)，SCR系統(tǒng)重新建立起新的平衡，出口NO濃度趨于穩(wěn)定。

3.2 噴氨濃度階躍動(dòng)態(tài)特性

本文分別在基準(zhǔn)工況下，使得NH3濃度階躍增大5%、10%、15%和20%，研究SCR出口NO濃度變化規(guī)律，計(jì)算結(jié)果如圖12所示。

由圖12可知，SCR出口NO濃度逐漸下降，最后趨于穩(wěn)定，原因在于SCR主要反應(yīng)發(fā)生在催化劑表面，當(dāng)NH3濃度階躍增大時(shí)，NH3會迅速吸附在催化劑表面，并與NO發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，使煙氣中NO濃度降低，當(dāng)出口NO濃度逐漸下降到一定程度時(shí)，SCR系統(tǒng)重新建立起新的平衡，出口NO濃度趨于穩(wěn)定。

3.3 入口煙氣流速階躍動(dòng)態(tài)特性

本文分別在基準(zhǔn)工況下，使得煙氣流速分別從3m/s(基準(zhǔn)工況)階躍增大為4、5和6m/s，研究SCR出口NO濃度變化規(guī)律，計(jì)算結(jié)果如圖13所示。

由圖13可知，SCR出口NO濃度在0~2s范圍內(nèi)迅速增大，主要原因是受煙氣氣流流動(dòng)輸運(yùn)影響；由于SCR催化反應(yīng)段余量充足，在增大煙氣流速后，通道內(nèi)催化劑反應(yīng)區(qū)域范圍增大，后續(xù)SCR出口NO濃度逐漸下降，最后趨于穩(wěn)定。

3.4 入口煙氣溫度階躍動(dòng)態(tài)特性

本文分別在基準(zhǔn)工況下，使得煙氣溫度分別從328℃(基準(zhǔn)工況)階躍增大為350、380和400℃，研究SCR出口NO濃度變化規(guī)律，計(jì)算結(jié)果如圖14所示。

由圖14可知，SCR出口NO濃度在0~2s內(nèi)迅速下降，主要是由于煙氣溫度增大導(dǎo)致化學(xué)反應(yīng)速率增大，短時(shí)間內(nèi)使得脫硝反應(yīng)速率加快，SCR出口NO濃度迅速下降；進(jìn)行脫硝催化還原反應(yīng)的同時(shí)，NH3自身氧化反應(yīng)也在加劇，吸附在催化劑表面的NH3消耗到一定程度時(shí)，SCR出口NO濃度快速上升，脫硝反應(yīng)速率下降；當(dāng)反應(yīng)重新平衡后，高溫對應(yīng)的SCR出口NO濃度較大，原因在于NH3自身氧化反應(yīng)導(dǎo)致消耗增大，對應(yīng)脫硝反應(yīng)所需的NH3量不足。

若煙氣溫度分別從328℃(基準(zhǔn)工況)階躍降低為320、315、310和300℃，研究SCR出口NO濃度變化規(guī)律，計(jì)算結(jié)果如圖15所示。

由圖15可知，SCR出口NO濃度在0~2s范圍內(nèi)迅速上升，主要是由于煙氣溫度降低導(dǎo)致化學(xué)反應(yīng)速率減小，短時(shí)間內(nèi)使得脫硝反應(yīng)速率減小，SCR出口NO濃度迅速上升；進(jìn)行脫硝催化還原反應(yīng)的同時(shí)，NH3自身氧化反應(yīng)也在減弱，吸附在催化劑表面的NH3消耗速率減小，吸附量增大，伴隨著NH3吸附量逐漸增大過程，脫硝反應(yīng)速率逐漸升高，SCR出口NO濃度逐漸下降；當(dāng)反應(yīng)重新平衡后，低溫對應(yīng)的SCR出口NO濃度較低。

4 結(jié)論

針對某660MW燃煤機(jī)組負(fù)荷頻繁變化特點(diǎn)，建立人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型來研究瞬態(tài)過程中NO生成特性，同時(shí)對SCR脫硝動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行分析，得到以下結(jié)論：

1）變負(fù)荷過程燃燒器切換前后NO呈現(xiàn)階躍變化特性，主要是由于新增燃燒器后一次風(fēng)階躍變化。

2）針對燃煤機(jī)組變負(fù)荷過程燃燒器切換特點(diǎn)，在燃燒器負(fù)荷允許反應(yīng)內(nèi)，發(fā)現(xiàn)新增燃燒器負(fù)荷點(diǎn)越高時(shí)，越能有效避免NO生成值增大。

3）分別研究SCR入口NO濃度、噴氨濃度、煙氣流速和反應(yīng)溫度等階躍變化對NO脫除的動(dòng)態(tài)特性影響，為瞬態(tài)過程噴氨優(yōu)化控制邏輯提供參考。

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Characteristics of NOFormation and Removal in the Transient Process of a 660 MW Coal-fired Power Unit

FAN Jiang1, ZHANG Shuangping1,2, MENG Yu1, CHEN Weixiong1*, YAN Junjie1

(1. School of Energy and Power Engineering, Xi'an Jiaotong University, Xi'an 710049, Shaanxi Province, China;2. Datang Northwest Electric Power Test ＆ Research Institute, Xi'an 710021, Shaanxi Province, China)

In order to complete the peak load regulating of power system, coal-fired power units have long-term frequent load fluctuations, which have a significant impact on the formation and removal of nitrogen oxides. In this paper, with the goal of studying the characteristics of nitrogen oxide generation and removal in the transient process of a 660 MW coal-fired unit, a prediction model of nitrogen oxides generation in the transient process was established, and the nitrogen oxides generation prediction study in the process of variable load was carried out. According to the characteristics of the burner switching in the variable load process of the coal-fired unit, it was found that the higher load point of the newly added burner, the more effectively it can avoid the increase of the generation value of nitrogen oxides. In addition, the dynamic characteristics of selective catalytic reduction(SCR) were analyzed, and the effects of the step changes such as nitrogen oxide concentration, NH3injection concentration, flue gas flow rate and reaction temperature on the dynamic characteristics of nitrogen oxides removal were studied respectively, which provides a reference for the optimization control logic of NH3injection in the subsequent transient process.

coal-fired power units;NOgeneration forecast; selective catalytic reduction (SCR) denitration; transient process

10.12096/j.2096-4528.pgt.20038

TK 16

國家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃項(xiàng)目(2015CB251504)。

Project Supported by National Key Basic Research and Development Program of China (2015CB251504).

2020-06-09。

(責(zé)任編輯 辛培裕)