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摘要：张家口发电厂6号锅炉是由东方锅炉厂生产的DG1025/18.2-II4型亚临界、中间再热、自然循环、全悬吊、平衡通风、燃煤汽包锅炉，于1999年12月投入运行。为了响应国家的环保要求，6号炉于2012年12月开始进行脱硝改造，脱硝系统于2013年4月开始试运行，试运后发现厂用电率升高0.28%，脱硝系统运行时只有3kW的溶液供给泵一台，所以导致厂用电升高还有其它因素，本文将通过现场实验，对实验结果进行计算和数据对比论证，从而得出对影响因素进行并量化分析。
关键词：脱硝改造 脱硝电耗 脱硝阻力 厂用电率 风机电耗
1 原因分析
1.1 系统分析
由于6号炉脱硝改造造成了厂用电率的升高，所以首先对脱硝统的布置和结构进行分析。脱硝系统示意图，如图1：
图1 脱硝系统示意图
原系统的布置形式为，烟气经过炉内管屏冷却后通过省煤器，直接进入空气预热器。而脱硝改造后，通过省煤器的烟气首先经过1～2段烟道，随后进入2～3段脱硝反应器（如图1所示）。
1～2段烟道长度为40m，并且为L型布置，势必增加烟气的沿程阻力损失。而2～3段脱硝反应器长度为60m，在反应器内布置喷氨格栅，共计喷嘴336个，在垂直段布置板式催化剂，催化剂为板式网格状，孔径间距7mm，高度3.15m，并且脱硝反应器为Π型布置，这种布置方式势必增加烟气的局部阻力损失和沿程阻力损失。
脱硝反应器所使用的主要脱硝原料为氨气，氨气的产生需要热一次风的加热液氨并稀释携带氨气。
通过对脱硝系统布置方式和工作原理的分析可以得出，增设的烟道（1～2段），和脱硝反应器（2～3段），总长度达100米，内部密集布置的催化剂和喷嘴等结构增加了烟气的沿程阻力损失和局部阻力损失。氨气的产生需要消耗一部分热一次风。
1.2 对其他系统的影响
通过上述分析得出的结论，我们便可以初步假设影响常用电升高的因素。首先，由于烟道沿程阻力和局部阻力损失的增加，使尾部烟道烟气负压降低，但是为了维持炉膛负压和烟气的顺利排出，就需要增加吸风机的出力，吸风机出力增加势必增加吸风机电耗，导致常用电率的升高。其次，由于一次风的用量增加，也会使一次风机的出力增加，导致一次风机电耗增加。
通过进一步的分析，我们初步假定厂用电率的升高是由于吸风机和一次风机的电耗增加造成的。
2 验证方法
2.1 通过以上分析，要验证脱硝阻力对吸风机能耗的影響，需要对烟道阻力及烟气流量进行测试。分别在图1中，①、②、③三个点进行测试，测试烟气温度、静压、动压、湿度、成分，用来对烟气密度进行计算，从而得出烟气的体积流量、压差，最后得出吸风机和一次风机增加的电耗。
2.2 做吸风机和一次风机的单耗实验，并且将实验数据和改造前进行对比，得出吸风机和一次风机能耗增长率。与2.1.1实验数据进行对比验证，验证2.1.1的真实和准确性。
3 实验论证
3.1 实验工况要求
3.1.1 试验在100%负荷下进行，锅炉煤质稳定，机组负荷稳定。
3.1.2 机组各系统正常运行，辅机正常投入，脱硝系统正常投入，电除尘系统正常运行。
3.1.3 煤质不发生改变的情况下，系统保持重要参数稳定，包括负荷、氧量、风量、炉膛负压、脱硝效率、除尘效率等，防止参数波动对炉侧试验造成影响。
3.2 实验数据
3.2.1 压力测量
由于尾部烟道分为A、B两侧，所以对两侧数据分别进行测量，测量后取平均值进行计算。省煤器出口、脱硝反应器入口、脱硝反应器出口的测点分别为图1中的①、②、③测点。差压测量用到公式如下：
Pq=Pj+Pd
Pq——全压（Pa）
Pj——静压（Pa）
Pd——动压（Pa）
ΔP = Pq1- Pq2
ΔP——差压，压损（Pa）
Pq1——入口全压（Pa）
Pq2——出口全压（Pa）
3.2.2 测试结果
在现场测得实验数据并计算出差压如表1、表2：
4 计算校核
4.1 通过计算差压和实测烟气流量测算风机能耗。风机能耗将反映在风机电流的增加上。通过计算出风机电流增加值与DCS采集数据对比，进行对比论证。计算中用到公式如下：
Pe=Q*ΔPq
Pe——风机能耗波动值（W）
Q——烟气体积流量（m3/s）
ΔPq——全压差（Pa）
Pe=UIcosΦ
U——风机额定电压（V）
I——风机电流（A）
cosΦ——角系数
4.2 从实验数据得出，6号炉脱硝系统改造后脱硝反应器平均压损360Pa，省煤器出口至脱硝反应器入口增设烟道平均压损278.5Pa。
4.3 通过实验数据可以计算得出，当烟气流量为1677000 m3/h ，平均总压损为638.5 Pa 时，折算能量损失为297.43kW。
4.4 当吸风机有效功率为85%时，折算吸风机能耗为349.92kW，折合单台吸风机电流增加20.04A，折合增加厂用电率0.1336%。
4.5 通过脱硝表盘数据采集，脱硝热解炉一次风用量平均为4817.75Nm3/h，折合热一次风用量12.4t/h，折合一次风机能耗增加56.16 kW ，折合单台一次风机电流增加3.06A，折合增加厂用电率0.019%。
4.6 进行吸风机及一次风机的单耗实验，与脱硝改造前的单耗实验数据对比，对以上实验数据进行进一步验证。见表3。
单耗实验可以对比得出吸风机和一次风机能耗计算结果与单耗实验结果吻合。
5 结论
5.1 6号炉脱硝改造后，脱硝反应器使A、B两侧烟道压损平均增加360Pa，省煤器出口至脱硝反应器入口增设烟道平均压损278.5Pa，压损合计638.5Pa。
5.2 在试验工况下（表盘采集数据见附录），折算吸风机能耗为349.92kW，折合单台吸风机电流增加20.04A，折合增加厂用电率0.1336%。
5.3 脱硝热解炉平均消耗热一次风12.4 t/h，折合一次风机能耗增加56.16 kW，折合单台一次风机电流增加3.06A，增加厂用电率0.019%。
5.4 综上所述，此结果充分证明的实验前的假设是正确的。首先，由于烟道沿程阻力和局部阻力损失的增加，使尾部烟道烟气负压降低，但是为了维持炉膛负压和烟气的顺利排出，使吸风机的出力增加，必然增加吸风机电耗，导致常用电率的升高。其次，由于一次风的用量增加，也会使一次风机的出力增加，导致一次风机电耗增加。通过试验数据计算得出，6号炉脱硝改造使吸风机和一次风机能耗增加406.08kW，折合厂用电率增加0.153%。与厂用电率平均增加值为0.17%基本吻合。但由于影响厂用电率的因素较多，所以不可能与计算结果完全一致。■
作者简介：王洋（1981）男，助理工程师 ，毕业于华北电力大学，现任发电部集控运行机组长。
关键词：脱硝改造 脱硝电耗 脱硝阻力 厂用电率 风机电耗
1 原因分析
1.1 系统分析
由于6号炉脱硝改造造成了厂用电率的升高，所以首先对脱硝统的布置和结构进行分析。脱硝系统示意图，如图1：
图1 脱硝系统示意图
原系统的布置形式为，烟气经过炉内管屏冷却后通过省煤器，直接进入空气预热器。而脱硝改造后，通过省煤器的烟气首先经过1～2段烟道，随后进入2～3段脱硝反应器（如图1所示）。
1～2段烟道长度为40m，并且为L型布置，势必增加烟气的沿程阻力损失。而2～3段脱硝反应器长度为60m，在反应器内布置喷氨格栅，共计喷嘴336个，在垂直段布置板式催化剂，催化剂为板式网格状，孔径间距7mm，高度3.15m，并且脱硝反应器为Π型布置，这种布置方式势必增加烟气的局部阻力损失和沿程阻力损失。
脱硝反应器所使用的主要脱硝原料为氨气，氨气的产生需要热一次风的加热液氨并稀释携带氨气。
通过对脱硝系统布置方式和工作原理的分析可以得出，增设的烟道（1～2段），和脱硝反应器（2～3段），总长度达100米，内部密集布置的催化剂和喷嘴等结构增加了烟气的沿程阻力损失和局部阻力损失。氨气的产生需要消耗一部分热一次风。
1.2 对其他系统的影响
通过上述分析得出的结论，我们便可以初步假设影响常用电升高的因素。首先，由于烟道沿程阻力和局部阻力损失的增加，使尾部烟道烟气负压降低，但是为了维持炉膛负压和烟气的顺利排出，就需要增加吸风机的出力，吸风机出力增加势必增加吸风机电耗，导致常用电率的升高。其次，由于一次风的用量增加，也会使一次风机的出力增加，导致一次风机电耗增加。
通过进一步的分析，我们初步假定厂用电率的升高是由于吸风机和一次风机的电耗增加造成的。
2 验证方法
2.1 通过以上分析，要验证脱硝阻力对吸风机能耗的影響，需要对烟道阻力及烟气流量进行测试。分别在图1中，①、②、③三个点进行测试，测试烟气温度、静压、动压、湿度、成分，用来对烟气密度进行计算，从而得出烟气的体积流量、压差，最后得出吸风机和一次风机增加的电耗。
2.2 做吸风机和一次风机的单耗实验，并且将实验数据和改造前进行对比，得出吸风机和一次风机能耗增长率。与2.1.1实验数据进行对比验证，验证2.1.1的真实和准确性。
3 实验论证
3.1 实验工况要求
3.1.1 试验在100%负荷下进行，锅炉煤质稳定，机组负荷稳定。
3.1.2 机组各系统正常运行，辅机正常投入，脱硝系统正常投入，电除尘系统正常运行。
3.1.3 煤质不发生改变的情况下，系统保持重要参数稳定，包括负荷、氧量、风量、炉膛负压、脱硝效率、除尘效率等，防止参数波动对炉侧试验造成影响。
3.2 实验数据
3.2.1 压力测量
由于尾部烟道分为A、B两侧，所以对两侧数据分别进行测量，测量后取平均值进行计算。省煤器出口、脱硝反应器入口、脱硝反应器出口的测点分别为图1中的①、②、③测点。差压测量用到公式如下：
Pq=Pj+Pd
Pq——全压（Pa）
Pj——静压（Pa）
Pd——动压（Pa）
ΔP = Pq1- Pq2
ΔP——差压，压损（Pa）
Pq1——入口全压（Pa）
Pq2——出口全压（Pa）
3.2.2 测试结果
在现场测得实验数据并计算出差压如表1、表2：
4 计算校核
4.1 通过计算差压和实测烟气流量测算风机能耗。风机能耗将反映在风机电流的增加上。通过计算出风机电流增加值与DCS采集数据对比，进行对比论证。计算中用到公式如下：
Pe=Q*ΔPq
Pe——风机能耗波动值（W）
Q——烟气体积流量（m3/s）
ΔPq——全压差（Pa）
Pe=UIcosΦ
U——风机额定电压（V）
I——风机电流（A）
cosΦ——角系数
4.2 从实验数据得出，6号炉脱硝系统改造后脱硝反应器平均压损360Pa，省煤器出口至脱硝反应器入口增设烟道平均压损278.5Pa。
4.3 通过实验数据可以计算得出，当烟气流量为1677000 m3/h ，平均总压损为638.5 Pa 时，折算能量损失为297.43kW。
4.4 当吸风机有效功率为85%时，折算吸风机能耗为349.92kW，折合单台吸风机电流增加20.04A，折合增加厂用电率0.1336%。
4.5 通过脱硝表盘数据采集，脱硝热解炉一次风用量平均为4817.75Nm3/h，折合热一次风用量12.4t/h，折合一次风机能耗增加56.16 kW ，折合单台一次风机电流增加3.06A，折合增加厂用电率0.019%。
4.6 进行吸风机及一次风机的单耗实验，与脱硝改造前的单耗实验数据对比，对以上实验数据进行进一步验证。见表3。
单耗实验可以对比得出吸风机和一次风机能耗计算结果与单耗实验结果吻合。
5 结论
5.1 6号炉脱硝改造后，脱硝反应器使A、B两侧烟道压损平均增加360Pa，省煤器出口至脱硝反应器入口增设烟道平均压损278.5Pa，压损合计638.5Pa。
5.2 在试验工况下（表盘采集数据见附录），折算吸风机能耗为349.92kW，折合单台吸风机电流增加20.04A，折合增加厂用电率0.1336%。
5.3 脱硝热解炉平均消耗热一次风12.4 t/h，折合一次风机能耗增加56.16 kW，折合单台一次风机电流增加3.06A，增加厂用电率0.019%。
5.4 综上所述，此结果充分证明的实验前的假设是正确的。首先，由于烟道沿程阻力和局部阻力损失的增加，使尾部烟道烟气负压降低，但是为了维持炉膛负压和烟气的顺利排出，使吸风机的出力增加，必然增加吸风机电耗，导致常用电率的升高。其次，由于一次风的用量增加，也会使一次风机的出力增加，导致一次风机电耗增加。通过试验数据计算得出，6号炉脱硝改造使吸风机和一次风机能耗增加406.08kW，折合厂用电率增加0.153%。与厂用电率平均增加值为0.17%基本吻合。但由于影响厂用电率的因素较多，所以不可能与计算结果完全一致。■
作者简介：王洋（1981）男，助理工程师 ，毕业于华北电力大学，现任发电部集控运行机组长。