330MW機組脫硝系統運行優化研究

盧杉

（華電濰坊發電有限公司，山東 濰坊 261000）

伴隨國家經濟發展與環保標準逐漸提升，大眾越來越重視煙氣的NOx排放情況與NOx控制工作，NOx可對環境造成污染，既不利于人體健康，還會影響生態環境。對大氣污染控制工作來說，減少NOx排放十分重要。受我國能源消耗結構影響，大量使用煤炭加重了NOx污染。火力發電廠將消耗大量煤炭，同時是監控NOx排放的關鍵單位，所以相關人員需要將環保控制重點放在控制發電廠鍋爐NOx排放上。

1 SCR煙氣脫硝系統簡述和優化系統的作用

1.1 SCR煙氣脫硝系統簡述

SCR指的是選擇催化還原技術，此系統能夠讓燃煤NOx排放量有所下降。SCR煙氣脫硝系統在工作時的流程如下：在噴槍罐內部存儲液體狀態的反應還原劑，反應還原劑將開展反應氣化工作，還會利用噴氨格棚進至SCR反應器內部，能夠和煙氣進行反應，最終讓NOx的含量下降。

1.2 對脫硝系統進行優化的作用分析

火力發電廠的長時間發電工作會消耗很多煤炭資源，有數據表明，火力發電廠所用煤炭在國家煤炭資源總量中占據比重超過55%。同時，發電廠無法充分燃燒煤炭將增加有害氣體排放，污染火力發電廠的周圍環境，有害氣體除二氧化碳和氮氧化物外，還有硫化物。如果燃料的燃燒效率不高，會讓煤炭資源不能被充分使用，不但浪費煤炭資源，還會讓發電廠運行成本增多。在火力發電廠機制影響下，鍋爐運行會發生熱量消耗現象，資源浪費問題存在于熱量和電力資源的轉換環節。如果鍋爐空氣預熱器具有漏風現象，煤炭燃燒的氧氣太少，燃料不能充分燃燒，發電廠會排放很多具有污染性質的煙氣。火力發電廠應該順應時代發展，對SCR的煙氣脫硝系統進行使用，讓發電廠生產成本明顯下降，使節能減排壓力有所緩解，有利于發電廠持續發展。

1.3 實例分析

文章以某公司的330MW機組為例，鍋爐型號是B&WB-1196/17.5-M，具有亞臨界參數，可自然循環，進行一次中間再熱，具有煙氣擋板調溫功能和平衡通風功能，燃燒方式是前后墻對沖燃燒，鍋爐處在緊身封閉狀態，進行固態排查，汽包爐的結構是全鋼架的懸吊結構。就脫硝系統而言，選用了選擇性催化還原的工藝。對反應器來說，在布置時選擇了高塵型工藝，指的是把反應器設置于鍋爐省煤器出口和空預器的中間位置。對催化劑選擇工作而言，選擇了平板型催化劑，實行布置二層和預留一層的方式，配置蒸汽吹灰器的數量為12臺。該發電廠將液氮當作還原劑，配置了液氮儲存和氨氣制備的供應系統。對液氨儲罐系統來說，確保每臺330MW機組能夠符合脫硝效率一周耗量，即兩臺液氨儲罐，每臺液氨儲罐的儲存容積達到35m3，使充裝系統的預設為80%，預裝量達到33.6t。

2 脫硝反應的原理分析

利用催化劑，將氨氣噴向煙氣，煙氣溫度區間為280～420℃，對NOx進行還原，使其變為N2及H2O，反應 為4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O；6NO+4NH3→5N2+6H2O；6NO2+8NH3→7NO2+12H2O；2NO2+4NH3+O2→3N2+6H2O。脫硝反應原理如圖1所示。

圖1 脫硝反應原理

3 脫硝系統的運行調整分析

3.1 SCR反應器啟動分析

對冷態啟動來說，鍋爐在長時間停止運行之后，此時脫硝反應器是常溫狀態，此類啟動方法便是冷態啟動。就冷態啟動環節而言，如果反應器的溫度比150℃小，則SCR每分鐘的升溫速度需要小于5℃。對溫態啟動來說，鍋爐在溫態啟動情況下，反應器的溫度比150℃大，每分鐘SCR升溫速度小于50℃，按照鍋爐在啟動方面的標準，溫態啟動溫度通常不可符合該數值，在熱態SCR啟動情況下，其升溫速度不會被當作控制對象。

3.2 脫硝裝置的運行調整內容分析

（1）對SCR裝置的運行環節而言，應調整內容除了運行煙氣的溫度和吹灰器的吹灰頻率外，還有稀釋風流量和氨噴射流量。

（2）就SCR噴氨的持續運行溫度而言，一般最低值是315℃，最高值達到420℃。

（3）如果SCR入口的煙氣溫度比315℃小，此時氨噴射操作將終止。

（4）如果SCR入口的煙氣溫度超過420℃，此時有很高幾率導致催化劑燒結現象出現，使脫硝的性能有所下降，氨噴射操作將終止。

（5）就氨噴射的流量控制工作而言，注氨流量的控制方式除出口的NOx濃度和氨逃逸的濃度外，還有脫硝效率。在氨逃逸的濃度大于3ppm情況下，SCR出口的NOx濃度未能符合100mg/Nm3標準，此時需削減氨氣的注入量，將氨逃逸的濃度降到許可范疇，之后對氨逃逸過高原因進行找尋。在氨逃逸數值處在正常狀態前提下，可增加氨氣的注入量，確保SCR出口的NOx處在允許范圍。就SCR反應器進出口位置的噴氨流量調節工作來說，不但需要確保氧量分析儀和氨氣分析儀正常運行，還要讓氮氧化物分析儀能夠照常運行，保障儀器測量的準確性。

（6）就稀釋風流量的控制工作來說，稀釋風流量在設置時需要參照設計脫硝效率相應最多噴氨量，對氨空氣混合物而言，保證氨體積濃度不超過5%。對氨/空氣混合器來說，需保證氨和空氣進行平均混合，具有指定壓力。在噴嘴型的氨噴射系統中，如果氨噴射操作終止，出于防止氨噴嘴被飛灰堵塞目的，工作人員需要讓稀釋風機始終處在運行狀態。

（7）對吹灰器的吹灰頻率而言，當SCR進行注氨投運時，工作人員應該對反應器進出口位置壓損改變情況多加監視。假如反應器進出口位置壓損增長速度很快，和注氨之前發生了明顯增加現象，在此情況下，工作人員應該加大催化劑吹灰力度。以蒸汽吹灰器為例，每次吹灰的間隔時間應保證為8h。

總之，一定要從學生的實際情況出發，注重學生良好學習習慣的培養，堅持循序漸進的教學原則，方能順利的完成高一物理教學任務。

3.3 對低氧燃燒技術進行使用

為保障機組氨耗率的控制效果，工作人員對低氧燃燒技術進行選用，并且利用值際氨耗率的指標評比辦法，讓氨效率保持在7kg/萬kWh附近。實例中8～12月的氨耗率如下：8月氨耗率10.45kg/萬kWh、9月氨耗率7.99kg/萬kWh、10月氨耗率6.2kg/萬kWh、11月氨耗率6.87kg/萬kWh、12月氨耗率7.32kg/萬kWh。

4 脫硝系統投入運行的問題分析

4.1 影響風煙系統分析

隨著脫硝系統的投入運行，烽煙系統的阻力有所增長，使煙氣流場和煙氣流速出現變化，烽煙系統的阻力增長數值是500Pa。伴隨風煙系統阻力增多，引風機的電耗逐漸增多，在高負荷情況下出現引風機出力不夠現象。對脫硝系統投入運行過程來說，工作人員需要提前對引風機風壓和引風機風量裕度進行計算，如果出現風壓裕度較弱情況，需要改造引風機，讓引風機風壓和引風機風量裕度具有更高合理性，數值為10%，避免引風機失速問題和引風機喘振異常問題出現在脫硝系統投入運行之后。

4.2 影響主汽參數分析

示例企業的燃燒器沒有經過改造，存在脫硝入口的NOx含量比設計含量更高情況，讓氨耗量逐漸增多。出于讓氨耗量逐漸下降目的，鍋爐利用燃燒調整方式對入口的NOx含量進行控制，選擇低氧燃燒方法，噴氨量逐漸變少。鍋爐低氧燃燒方式會讓再熱汽溫度比規定值更低，該企業7月的再熱汽溫度是523.70℃，上一年度相同月份沒有運用脫硝系統，再熱汽溫度達到537.06℃。企業8月的再熱汽溫度是525.57℃，上一年度同一月份脫硝系統沒有運行，此時再熱汽溫度達到534.57℃，可發現再熱汽溫度出現明顯降低現象。

4.3 影響脫硫系統分析

在脫硝系統投入運行之后，煙氣內部的水分有所增多，在電袋除塵器和溫降析出影響下，水分進至吸收塔，使脫硫補水量逐漸下降。

4.4 空預器影響分析

低溫煙氣存在SOx，催化劑層存在NH4HSO4，將使催化劑微孔結構出現閉塞問題，催化劑性能減弱，發生污染物NOx的排放超出標準問題。對空預器冷段來說，傳熱元件出現凝固現象，讓空預器冷段存在積鹽問題和結垢問題，對空預器照常工作十分不利，如果空預器在此情況下長時間工作，將有很高概率發生堵塞問題。

4.5 給輸灰系統造成的影響分析

在脫硝系統投入運行之后，煙氣和飛灰的含水量將提升，受輸灰環節水分增多影響，輸灰管道中飛灰流動性將下降，增多了輸灰用氣量，讓空壓機的運行數量有所增多，空壓機的卸載時間很短，幾乎在滿功率狀態下工作，空壓機在8月的耗電率達到0.336%，和上一時期相比增長了0.032%。受飛灰的含水量提升影響，長期囤積讓飛灰出現粘結現象，灰斗落灰情況與灰庫放灰情況不佳。飛灰含水會讓飛灰粘度提升，提升了飛灰的粘附力，使少數陽極板表面與陰極線表面出現飛灰粘結現象，對除塵工作的效率造成一定影響。飛灰的比電阻會在含水之后下降，飛灰導電性得到提高，高壓整流變的功耗下降，二次電壓出現顯著降低現象，和原來的單半波運行方式做比較，發現此方式的耗電會顯著提升，除塵變耗電率在8月的數值是0.233%，比上一時期增多了0.018%。受飛灰的濕度提高影響，布袋表面出現沾灰現象，讓布袋透氣性能有所下降，提升了除塵器的差壓，使系統的阻力逐漸增大。在脫硝投運中，鍋爐噴氨之后出現的NH4HSO3依附于飛灰顆粒，讓飛灰顆粒發生比電阻下降現象，電除塵效率將得到提高，電區的輸灰量逐漸增多，從而增多了壓縮空氣的耗量。

5 針對脫硝系統運行問題的應對舉措

（2）在飛灰的含水量提升和電袋除塵器的濾袋表面出現灰質影響下，工作人員為避免濾袋的透氣性能下降，對電除塵高壓整流變的運作方法進行調整，從原來的單半波運行調整成全波運行方式，讓高壓整流變的出力情況得到增大，盡可能減弱濾袋的負荷。

（3）掌控好輸灰的時間，使輸灰的壓力最大值不超過0.2MPa，避免在輸灰管路在灰量太多影響下出現堵塞問題，工作人員應該實時依據灰量狀況對輸灰的周期和落灰的時間進行改動。

（4）在電袋除塵器的高壓整流變中，工作人員應保障最高功率的輸出量，讓濾袋負荷狀況下降，對濾袋的噴吹間隔進行掌控，使除塵器差壓有所減少，避免受潮現象發生于沒能盡快清理布袋表面灰塵情況，如果電袋除塵器的差壓比1500Pa更高，需要盡快組織工作人員開展離線噴吹工作。

（5）工作人員可對灰庫的氣化風機進行調整，使電加熱器的溫度達到120℃，確保熱氣化風能夠盡快吹走灰庫飛灰的水分。

（6）工作人員不但要提升灰斗電加熱器的設置溫度，還要提升氣化風機的電加熱器在運行時的溫度，確保灰斗存留灰塵盡快在受熱后流化，避免囤積的飛灰在濕度太高影響下出現板結問題。

（7）工作人員需使煙氣的溫度提升，讓煙氣液相水分出現汽化現象，使煙氣氣相水增多，不斷降低液相水含量，改善煙氣的質量。

（8）提升引風機煙氣量和引風機全壓的相對關系，對引風機特性進行深入研究，為風機在運行時的穩定性提供保障。

（9）工作人員需要利用好停機檢修階段，開展再熱器受熱面的改造工作和燃燒器的改造工作，確保鍋爐在運行過程中的氧量不超過設計范圍，還要確保蒸汽參數不會超出合格范疇。

6 結語

對現階段燃煤火電廠來說，煤炭資源是其工作中的關鍵燃料，利用燃燒煤炭來推進鍋爐發動，以此實現對電能的制造目標，燃煤火電廠的發電方法將嚴重污染周圍的環境。有關研究人員需要加大對330MW脫硝系統優化方法的研究力度，對火力發電廠的綠色發展進行主動探索，從而達到全面低排放目標，為我國環保事業作出貢獻。