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摘要：本文通过对脱硝执行NOx排放浓度值低于国家规定的污染物排放标准50%的限值的控制措施进行探讨研究，创造了“W”型火焰锅炉执行NOx浓度按排放标准50%限值控制的成功案例，大大减少了NOx排放量，大幅度降低了NOx排污费。
关键词：脱硝；排放标准；50%限值；控制措施
1、前言及项目背景
随着社会日益对环保的严要求、高标准，某火电厂三台机组脱硝N0x浓度排放已实现“GB13223-2011”小于200mg/Nm3的标准。为了进一步降低脱硝出口NOx浓度的排放，争取到湘发改价费[2015]306号文《关于调整排污费征收标准等有关问题的通知》中规定关于企业污染物排放浓度值低于国家或省规定的污染物排放限值50%以上的，减半征收排污费的优惠政策，减轻企业经营压力，环保相关技术人员决定进行控制措施探讨与研究，然而对于“W”火焰炉要执行出口NOx排放浓度50%限值控制，确实存在很大困难，尤其3号机组低氮没有改造，入口NOx浓度在500-1500 mg/Nm3的大幅度波动范围，这无疑是难上加难！于是从2016年5月份开始，企业组织专业技术人员进行初步试验和运行数据的收集，前后对比分析认为：50%限值的排放标准控制，在当前不进行设备技术改造的前提下，经采取一定的管理举措，很有可能会实现，但在控制过程中不能采取简单的“多喷点氨”的办法，需要从实现这一目标不导致氨逃逸超标，不导致空气预热器堵塞，不影响催化剂的使用寿命等多方面来考虑应对措施，也是本项目需解决的关键问题所在。
2、机组概况及管理创新举措
2.1、机组概况
某火电厂装机容量为180万千瓦（1、2、3号机組），其中1、2号机组为60万千瓦亚临界机组，于2006年9月投产发电；3号机组为60万千瓦超临界机组，于2009年7月投入运行。一期2×600MW机组是东方锅炉厂生产的亚临界压力、中间一次再热、自然循环的DG2030/17.6-Ⅱ3型锅炉，锅炉双拱单炉膛、燃烧器布置于炉膛前后拱上、燃烧器出口煤粉组成“w”型火焰的燃烧方式，制粉系统采用正压直吹式制粉系统，配有进行改造过的低氮燃烧器；3号机组为600MW燃煤发电机组，锅炉为北京B&W公司生产的超临界参数、一次中间再热、平衡通风、露天布置的Ⅱ型锅炉，锅炉采用正压直吹制粉系统，“W”火焰燃烧方式，并配置浓缩型EI-XCL低NOx双调风旋流燃烧器。
2.2、脱硝系统概况
1号机组脱硝投运时间为2012年12月，2号机组脱硝投运时间为2013年11月，3号机组脱硝投运时间为2009年8月份，与主机同步投运。
1、2、3号锅炉烟气脱硝装置均采取选择性催化还原（简称SCR）法来达到去除烟气中NOx的目的。设计脱硝处理能力在锅炉最大工况下脱硝效率不小于80%，脱硝装置可用率不小于98%。催化剂采用平板式按2+1层设计，目前设计两层催化剂，其中一层为预留层，其生产厂家为大唐南京环保科技工程有限责任公司。
2.3、脱硝出口NOx浓度排放按50%限值控制的各类措施
2.3.1、优化脱硝AIG调整
1）1、2号机组脱硝AIG优化调整
在机组负荷600MW情况下，调整前各支AIG分流管手动调门均为全开位置。根据稀释后氨气喷氨量进行对各个调门进行初步调整，平衡了各个AIG分流管流量，脱硝系统出口烟气中NOx浓度基本可按50%限值调整，SCR反应器出口氨气逃逸浓度低于允许值2.27 mg/Nm3，达到设计要求。
经过AIG喷氨格栅的优化调整，提高了喷氨的均匀性，避免局部氨逃逸高，而影响下游设备安全稳定运行，以及逃逸的氨与S03发生副反应，生成硫酸氢铵，而堵塞空预器和降低催化剂活性的风险。
2）3号机组脱硝AIG喷氨格栅优化调整
3号炉低氮没有改造，造成入口NOx浓度高在800-1500mg/Nm3，且上下变化快，特别是机组加减负荷期间，入口NOx浓度随机组工况变化太大，并且两侧喷氨极不均匀，增加喷氨量时，氨逃逸增加，减少喷氨量时排放达不到要求，面临这种局面环保部协调集团化中所在1、2号机组的调整基础上进一步优化对3号机AIG喷氨格栅的优化调整。通过AIG优化调整，两侧喷氨均匀性明显提高，脱硝出口NOx分布均匀性明顯提高，NOx浓度排放基本可按50%限值控制。
2.3.2、优化自动喷氨逻辑
自动控制存在滞后，也是实现50%排放限值排放的瓶颈。根据脱硝系统喷氨自动存在滞后，特别是在机组加减负荷期间出现过高调和过低调问题，多次对喷氨逻辑进行优化调整，使出口设定的NOx值与实际出口的NOx值偏差在正负30rag/N3，有效控制喷氨的不均匀性，避免了自动喷氨不能随主机工况变化而喷氨滞后的问题，控制和减少NOx瞬时超标。并在3号机创造了较好的经济性，优化后比优化前3号机脱硝效率高5.43个百分点，烟囱NOx浓度降低了31.79mg/Nm3，每亿千瓦时液氨消耗减少了14.79吨。
2.3.3、优化运行调整措施
为了使脱硝系统在安全、环保、经济运行的基础上能很好的实现出口NOX排放实现50%限值控制，环保部在组织对脱硝系统进行AIG调整及喷氨逻辑优化的基础上，又分多次修改、讨论完善技术调整措施，修改及完善后的措施详如下：
1）优化调整1、2、3号机组脱硝AIG喷氨格栅，提高烟气NOx流场分布的均匀性和两侧喷氨的均匀性。
2）定运行精细化调整措施，根据1-3机组脱硝参数分析，确保烟囱NOx浓度排放控制均值在90-100mg/Nm3内，制定调整措施如下：
3）各班密切监视和分析参数变化趋势，发现异常及时联系处理，并切换手动调整喷氨量，防止监视不到位或处理不当导致NOx超标、超限。 4）一期两台机组脱硝入口NOx浓度较3号机组低，各班将烟囱NOx控制在90-110mg/Nm3区间，不得长期低于90mg/Nm3，也不能长时间高于100mg/Nm3，两台机组脱硝净烟气NOx要尽量控制平衡，不能偏差太大，防止小时均值大于100mg/Nm3和浪费液氨的使用；
5）3号脱硝稀释风量最大值只有8900m3/h，所以主机高负荷期间，务必控制喷氨量，防止氨，空比大于8%系统保護跳闸，防止环保设施非异停。
6）小时段前40分钟NOx浓度排放不能控制太高，按50%限值控制好，给后续留有足够的调整空间，防止后20分钟出现瞬时超标时能均衡该小时均值。
2.3.5、盯守住各个可能导致50%限值控制失败的环节，并将各环节的落实到位直接与绩效奖金挂钩
1）脱硝专责每天及时查看前一日和月累积烟囱CEMS的NOX日均排放值。如发现前一日和月累积烟囱CEMS的NOX日均排放值超过100mg/Nm3，立即分析原因并通报，采取直接有效的措施降低排放浓度，确保月累积平均浓度在100mg/Nm3以内。
2）环保专责或统计专责每天8：30前公布前一日以及月度累计排放均值情况，非正常工作时间由部门值班负责人代替。
3）烟囱NOx浓度发生月均排放浓度值超过100 mg/Nm3，無法享受排污费减免的优惠政策，由环保部组织分析，对于人为原因引起的直接进行绩效兑现。
4）脱硝运行班组严格执行50%限值排放的控制措施，无特殊原因不执行该措施的班组扣除相应的绩效分。
5）脱硝日排放均值超过100 mg/Nm3或月度内日累计排放均值超过100 mg/Nm3，专责及时组织分析并采取措施。
6）所有的措施执行最终用绩效分来进行衡量，绩效分与月度奖金直接挂钩，有效地促进各项措施的落实。
3、实施效果
通过“精细调整”、“严防盯守”、“绩效考核”等管理模式，2015年7月-2016年7月，该火电厂3台机组月均NOx浓度达到了50%的排放标准限值要求，烟囱NOx浓度排放值在90-100mg/Nm3范围，率先成为湖南省“W”型锅炉实现脱硝系统出口NOX浓度达50%限值排放标准的机组，为企业争取到减半缴纳排污费的优惠政策。执行脱硝出口NOx排放浓度50%限值排放标准以来，3台机组脱硝氨逃逸控制在正常范围，脱硝催化剂没有发现磨损现象，下游设备空预器差压正常，没有发生堵塞现象；从2015年7月至2016年7月，该火电厂共排放氮氧化物约1699吨，比未执行50%限值要减少氮氧化物排放量约1226吨，减少排污费约276万元，成为湖南分公司五家企业中排污费最低的缴纳单位，为企业三大污染物“零超排”做出了巨大贡献，创造了很好的经济效益和环保效益。
4、结束语
某火电厂3台机组脱硝出口NOx浓度执行排放标准50%限值控制研究实施于2015年7月至2016年7月，在企业实际应用1年零1个月。2015年7月份第一次实现了出口NOx浓度50%限值排放标准，月均值首次达到了100 mg/Nm3以内，创造了“W”型火焰锅炉执行NOx浓度按排放标准50%限值控制的成功案例，不仅大大减少了NOx浓度排放量，也为排污费的大幅度减征迈开了成功的一步。在企业技术人员不断摸索总结和运行人员一年来不懈努力下，克服了一道道障碍，顺利获得了国家减半征收排污费的优惠政策，该项目不失为一个优秀的管理创新项目，值得同类型机组借鉴和推广。
关键词：脱硝；排放标准；50%限值；控制措施
1、前言及项目背景
随着社会日益对环保的严要求、高标准，某火电厂三台机组脱硝N0x浓度排放已实现“GB13223-2011”小于200mg/Nm3的标准。为了进一步降低脱硝出口NOx浓度的排放，争取到湘发改价费[2015]306号文《关于调整排污费征收标准等有关问题的通知》中规定关于企业污染物排放浓度值低于国家或省规定的污染物排放限值50%以上的，减半征收排污费的优惠政策，减轻企业经营压力，环保相关技术人员决定进行控制措施探讨与研究，然而对于“W”火焰炉要执行出口NOx排放浓度50%限值控制，确实存在很大困难，尤其3号机组低氮没有改造，入口NOx浓度在500-1500 mg/Nm3的大幅度波动范围，这无疑是难上加难！于是从2016年5月份开始，企业组织专业技术人员进行初步试验和运行数据的收集，前后对比分析认为：50%限值的排放标准控制，在当前不进行设备技术改造的前提下，经采取一定的管理举措，很有可能会实现，但在控制过程中不能采取简单的“多喷点氨”的办法，需要从实现这一目标不导致氨逃逸超标，不导致空气预热器堵塞，不影响催化剂的使用寿命等多方面来考虑应对措施，也是本项目需解决的关键问题所在。
2、机组概况及管理创新举措
2.1、机组概况
某火电厂装机容量为180万千瓦（1、2、3号机組），其中1、2号机组为60万千瓦亚临界机组，于2006年9月投产发电；3号机组为60万千瓦超临界机组，于2009年7月投入运行。一期2×600MW机组是东方锅炉厂生产的亚临界压力、中间一次再热、自然循环的DG2030/17.6-Ⅱ3型锅炉，锅炉双拱单炉膛、燃烧器布置于炉膛前后拱上、燃烧器出口煤粉组成“w”型火焰的燃烧方式，制粉系统采用正压直吹式制粉系统，配有进行改造过的低氮燃烧器；3号机组为600MW燃煤发电机组，锅炉为北京B&W公司生产的超临界参数、一次中间再热、平衡通风、露天布置的Ⅱ型锅炉，锅炉采用正压直吹制粉系统，“W”火焰燃烧方式，并配置浓缩型EI-XCL低NOx双调风旋流燃烧器。
2.2、脱硝系统概况
1号机组脱硝投运时间为2012年12月，2号机组脱硝投运时间为2013年11月，3号机组脱硝投运时间为2009年8月份，与主机同步投运。
1、2、3号锅炉烟气脱硝装置均采取选择性催化还原（简称SCR）法来达到去除烟气中NOx的目的。设计脱硝处理能力在锅炉最大工况下脱硝效率不小于80%，脱硝装置可用率不小于98%。催化剂采用平板式按2+1层设计，目前设计两层催化剂，其中一层为预留层，其生产厂家为大唐南京环保科技工程有限责任公司。
2.3、脱硝出口NOx浓度排放按50%限值控制的各类措施
2.3.1、优化脱硝AIG调整
1）1、2号机组脱硝AIG优化调整
在机组负荷600MW情况下，调整前各支AIG分流管手动调门均为全开位置。根据稀释后氨气喷氨量进行对各个调门进行初步调整，平衡了各个AIG分流管流量，脱硝系统出口烟气中NOx浓度基本可按50%限值调整，SCR反应器出口氨气逃逸浓度低于允许值2.27 mg/Nm3，达到设计要求。
经过AIG喷氨格栅的优化调整，提高了喷氨的均匀性，避免局部氨逃逸高，而影响下游设备安全稳定运行，以及逃逸的氨与S03发生副反应，生成硫酸氢铵，而堵塞空预器和降低催化剂活性的风险。
2）3号机组脱硝AIG喷氨格栅优化调整
3号炉低氮没有改造，造成入口NOx浓度高在800-1500mg/Nm3，且上下变化快，特别是机组加减负荷期间，入口NOx浓度随机组工况变化太大，并且两侧喷氨极不均匀，增加喷氨量时，氨逃逸增加，减少喷氨量时排放达不到要求，面临这种局面环保部协调集团化中所在1、2号机组的调整基础上进一步优化对3号机AIG喷氨格栅的优化调整。通过AIG优化调整，两侧喷氨均匀性明显提高，脱硝出口NOx分布均匀性明顯提高，NOx浓度排放基本可按50%限值控制。
2.3.2、优化自动喷氨逻辑
自动控制存在滞后，也是实现50%排放限值排放的瓶颈。根据脱硝系统喷氨自动存在滞后，特别是在机组加减负荷期间出现过高调和过低调问题，多次对喷氨逻辑进行优化调整，使出口设定的NOx值与实际出口的NOx值偏差在正负30rag/N3，有效控制喷氨的不均匀性，避免了自动喷氨不能随主机工况变化而喷氨滞后的问题，控制和减少NOx瞬时超标。并在3号机创造了较好的经济性，优化后比优化前3号机脱硝效率高5.43个百分点，烟囱NOx浓度降低了31.79mg/Nm3，每亿千瓦时液氨消耗减少了14.79吨。
2.3.3、优化运行调整措施
为了使脱硝系统在安全、环保、经济运行的基础上能很好的实现出口NOX排放实现50%限值控制，环保部在组织对脱硝系统进行AIG调整及喷氨逻辑优化的基础上，又分多次修改、讨论完善技术调整措施，修改及完善后的措施详如下：
1）优化调整1、2、3号机组脱硝AIG喷氨格栅，提高烟气NOx流场分布的均匀性和两侧喷氨的均匀性。
2）定运行精细化调整措施，根据1-3机组脱硝参数分析，确保烟囱NOx浓度排放控制均值在90-100mg/Nm3内，制定调整措施如下：
3）各班密切监视和分析参数变化趋势，发现异常及时联系处理，并切换手动调整喷氨量，防止监视不到位或处理不当导致NOx超标、超限。 4）一期两台机组脱硝入口NOx浓度较3号机组低，各班将烟囱NOx控制在90-110mg/Nm3区间，不得长期低于90mg/Nm3，也不能长时间高于100mg/Nm3，两台机组脱硝净烟气NOx要尽量控制平衡，不能偏差太大，防止小时均值大于100mg/Nm3和浪费液氨的使用；
5）3号脱硝稀释风量最大值只有8900m3/h，所以主机高负荷期间，务必控制喷氨量，防止氨，空比大于8%系统保護跳闸，防止环保设施非异停。
6）小时段前40分钟NOx浓度排放不能控制太高，按50%限值控制好，给后续留有足够的调整空间，防止后20分钟出现瞬时超标时能均衡该小时均值。
2.3.5、盯守住各个可能导致50%限值控制失败的环节，并将各环节的落实到位直接与绩效奖金挂钩
1）脱硝专责每天及时查看前一日和月累积烟囱CEMS的NOX日均排放值。如发现前一日和月累积烟囱CEMS的NOX日均排放值超过100mg/Nm3，立即分析原因并通报，采取直接有效的措施降低排放浓度，确保月累积平均浓度在100mg/Nm3以内。
2）环保专责或统计专责每天8：30前公布前一日以及月度累计排放均值情况，非正常工作时间由部门值班负责人代替。
3）烟囱NOx浓度发生月均排放浓度值超过100 mg/Nm3，無法享受排污费减免的优惠政策，由环保部组织分析，对于人为原因引起的直接进行绩效兑现。
4）脱硝运行班组严格执行50%限值排放的控制措施，无特殊原因不执行该措施的班组扣除相应的绩效分。
5）脱硝日排放均值超过100 mg/Nm3或月度内日累计排放均值超过100 mg/Nm3，专责及时组织分析并采取措施。
6）所有的措施执行最终用绩效分来进行衡量，绩效分与月度奖金直接挂钩，有效地促进各项措施的落实。
3、实施效果
通过“精细调整”、“严防盯守”、“绩效考核”等管理模式，2015年7月-2016年7月，该火电厂3台机组月均NOx浓度达到了50%的排放标准限值要求，烟囱NOx浓度排放值在90-100mg/Nm3范围，率先成为湖南省“W”型锅炉实现脱硝系统出口NOX浓度达50%限值排放标准的机组，为企业争取到减半缴纳排污费的优惠政策。执行脱硝出口NOx排放浓度50%限值排放标准以来，3台机组脱硝氨逃逸控制在正常范围，脱硝催化剂没有发现磨损现象，下游设备空预器差压正常，没有发生堵塞现象；从2015年7月至2016年7月，该火电厂共排放氮氧化物约1699吨，比未执行50%限值要减少氮氧化物排放量约1226吨，减少排污费约276万元，成为湖南分公司五家企业中排污费最低的缴纳单位，为企业三大污染物“零超排”做出了巨大贡献，创造了很好的经济效益和环保效益。
4、结束语
某火电厂3台机组脱硝出口NOx浓度执行排放标准50%限值控制研究实施于2015年7月至2016年7月，在企业实际应用1年零1个月。2015年7月份第一次实现了出口NOx浓度50%限值排放标准，月均值首次达到了100 mg/Nm3以内，创造了“W”型火焰锅炉执行NOx浓度按排放标准50%限值控制的成功案例，不仅大大减少了NOx浓度排放量，也为排污费的大幅度减征迈开了成功的一步。在企业技术人员不断摸索总结和运行人员一年来不懈努力下，克服了一道道障碍，顺利获得了国家减半征收排污费的优惠政策，该项目不失为一个优秀的管理创新项目，值得同类型机组借鉴和推广。