火電廠脫硝改造及對鍋爐系統影響研究

蔡世峰

摘 要：對于火電廠脫硝技術的理想要求是，SCR出口NOx需要能夠達到最低排放標準，同時所逃逸的NH3濃度小于標準值，這就需要使得NOx和NH3的檢測確保準確，若是NH3超過標準就會造成空預器出現結焦的情況，使得機組的效率下降，嚴重的還會對設備產生損壞等。所以本文主要就對火電廠脫硝改造及對鍋爐系統影響進行分析和探討。

關鍵詞：火電廠；脫硝改造；鍋爐系統；影響

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.10.200

1 火電廠脫銷技術的應用現狀

我國火電廠比較常見的脫硝技術有SCR（選擇性催化還原法）、SNCR（非選擇性催化還原法）和對這兩種方法進行結合的方式，選擇性催化還原法在實際的脫硝當中有污染小以及凈化效果高以及技術水平成熟等特征，脫銷率可以達到80-90%左右，但是對于非選擇性催化還原法來講，在脫硝中不需要催化劑，運行中成本也比較低，然而會導致二次污染的產生，同時脫銷率不是很高，通常只能達到30-50%左右。選擇性催化還原法其原理為：火力發電廠機組的省煤器和預熱器之間，對于選擇性催化還原反應器實施設置，在機組完成運行之后，煙氣在垂直狀態在反應器中進入，催化劑在對其反應之后，對于一些有害的氮化物氣體進行還原為水和氮氣。在該反應當中，一般需要確保溫度能夠在300-400℃之間；對于非選擇性催化還原法來講，其技術原理就是鍋爐當中的煙氣溫度在達到900-1000℃時，將鍋爐內部進行還原劑的加入，比如，尿素和氮等，以此對一些有害的氮化物還原為水和氮氣。對這兩個技術進行結合在一起，主要就是對其各自的優勢進行結合，以此來彌補彼此的不足，將脫銷率不斷提升。因為這兩種技術融合之后，脫硝工藝會比較復雜。因此，對于這兩種技術的結合使用主要應用在一些脫銷率要求比較高的場景中。

脫硝技術主要就是對氮化物進行消除的一個過程，以此來避免火電廠對環境造成污染。相對于我國當前實際的發展來講，因為受到相關因素對其的影響，使得在火電廠生產中脫硝技術有著很大的局限性，比如，實際操作難度大以及運行的成本比較高等。因此，使得我國火電廠在對脫硝技術的應用方面，和西方一些發達國家相比有一些落后。近些年，隨著相關技術的不斷完善，使得脫硝技術有了很大的發展，使得在一定意義上能夠很好的滿足火電廠的實際生產需求。

2 氮氧化物排放濃度不能達標的主要原因

2.1 影響脫硝效率的因素

由于各個區域的煤質不同，造成煤炭混燒的情況一致存在，因此，燃燒一些低熱量的煤炭會出現很大的煙氣；反之，若是采用一些高熱量的煤質，所產生的煙氣量也會非常少。若是煤質熱值比較低，其水分就比較少，燃燒所產生的煙氣溫度也會非常高，煙氣量通常在一定基礎上就會使得脫銷率降低。煤質所產生的變化使得對SCR裝置和催化劑的要求也會很高。

2.2 煙氣的溫度

氮化物脫銷率影響因素主要就是因為鍋爐排煙溫度不同。火電廠在對SCR法選擇中，鍋爐的煙氣溫度范圍通常在871～1038℃，還原劑主要就是氮，其產生相應的變化；溫度在沒有達到871℃時，反應會不完全，使得脫銷率降低，其中的氮自身的逃逸率也會提升，使得雙重污染產生。SNCR法也可以應用尿素作為還原劑，和水進行混合調成一定濃度的液體，繼而將其加入到溫度為927～1093℃的煙氣當中，以此確保其和噴氨相同的效果。

3 火電廠脫硝改造及對鍋爐系統影響

3.1 對鍋爐燃燒的影響

應用低氮燃燒器和脫硝工藝結合的方式，可以對煙氣當中的氮化物含量實現合理的控制，以此將其含量減少，從而將煙氣中的氮化物及時的脫除。在通過這種方式改造之后，一般，氮化物的排放量可以有效的控制在60mg/m3以內。低氮燃燒的原理主要是：對氮化物進行抑制，同時應用二次燃燒的方法，可以使得在實際的燃燒當中，氮化物降低到40%左右。例如，某火電廠，該火電廠有兩臺鍋爐系統，其使用的主要就是直流燃燒器，為了能夠將鍋爐的燃燒效率提升，火電廠管理人員和技術人員研究之后對鍋爐燃燒器實施改造，選用低氮燃燒技術，具體主要就是，在主燃燒器上部，進行高位和低位分離盡風的設置，同時進行還原性氣氛的設置，以此來對氮化物的生成實施抑制。在對于燃燒器的改造中，在對鍋爐系統運行效率不產生影響的基礎上，對風箱合理改造，采用新增設的盡風系統，使得煤粉管道能夠保持相應的性能，以此使得其對鍋爐燃燒系統正常運行不會產生影響。

3.2 對引風機的影響

某個火電廠鍋爐機組采用的是靜葉可調式軸流風機，在進行改造前對煙氣系統阻力進行測試和評估，通過評估之后，進行脫硝裝置的增設，但是引風機自身的出力能力和相關要求不相符合。因此，在實際的改造中對于引風機實施了改造。因為該火電廠在實際的改造中對引風機風量和風壓設置為15%和30%。在完成改造之后，BMCR工況基礎中，將其阻力增大到了1.35kPa。通過對煙氣脫硝改造之后實施相應的核算，引風機阻力增加到了5.5kPa。因為該火電廠在實際的改造之前考慮的不是很完善，使得引風機參數非常大，在運行中，煙氣系統阻力小于所計算的阻力，使得風機很難高效運行，這樣就對風機的運行效率產生影響

3.3 對空氣預熱器的影響

某火電廠在對于其自身的鍋爐系統建設當中，為了能夠有效的滿足脫硝系統的實際需求，采用的空氣預熱器主要是國產的。在脫硝系統長時間運行之后，選擇性還原催化劑的自身催化效果下降，在脫硝當中，氮氣噴入量也在不斷的增大，逃逸率也在上升。因此，在此基礎上，使得硫酸銨不斷產生，同時在空氣預熱器傳熱部件當中附著，在積灰厚度達到一定的厚度之后，換熱通道就會出現堵塞，預熱器自身的運行阻力也會增加，同時使得傳熱效率降低。

4 結語

總之，在對煙氣脫硝設備進行改造當中，需要對改造當中對于鍋爐系統所產生的影響綜合分析，同時采用科學合理的改造方法，對鍋爐運行安全和穩定性的影響降低，這樣才能夠使得火電廠的生產效率提升。

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