司文偉

（上海華電閔行能源有限公司，上海 201102）

燃機(jī)電廠鍋爐脫硝能夠有效減少NOx排放量，與此同時(shí)還可以減少污染物對(duì)生態(tài)環(huán)境污染，對(duì)于生態(tài)環(huán)境保護(hù)的可持續(xù)發(fā)展有著非常重要的作用。所以，不管是政府還是燃機(jī)電廠，都應(yīng)當(dāng)增加對(duì)鍋爐脫硝技術(shù)的關(guān)注力度，特別是進(jìn)行燃機(jī)電廠鍋爐脫硝改造的時(shí)候，需要按照鍋爐脫硝實(shí)況，制定出合理的改造舉措，給提升電廠鍋爐脫硝質(zhì)量和效率打下扎實(shí)的基礎(chǔ)。下面就針對(duì)燃機(jī)電廠鍋爐脫硝問(wèn)題和改造展開(kāi)了論述。

1 燃機(jī)電廠鍋爐脫硝技術(shù)

（1）干式低氮燃燒脫硝技術(shù)。在燃?xì)廨啓C(jī)燃燒的時(shí)候，NOx濃度和反應(yīng)溫度和在反應(yīng)區(qū)的暫停時(shí)間為正相關(guān)系，在這一原理的基礎(chǔ)上，現(xiàn)代化燃?xì)廨啓C(jī)均是使用控制燃燒反應(yīng)的峰值溫度降低NOx生成概率的。因?yàn)槿剂嫌诶碚摽諝饬壳闆r下的燃燒反應(yīng)溫度較高，所以可以經(jīng)過(guò)讓燃料偏離理論空氣量下進(jìn)行燃燒，從而更好地把控燃燒的溫度。

在很早以前低氮燃燒技術(shù)是運(yùn)用于燃燒區(qū)噴入稀釋使用的水的方式控制燃燒溫度的，也就是濕式低氮燃燒方式。干式低氮燃燒脫硝方式和濕式低氮燃燒相比較，在燃料進(jìn)到燃燒區(qū)以前，用空氣替換水當(dāng)成稀釋劑，和大量的空氣進(jìn)行拌和，接著進(jìn)到燃燒區(qū)進(jìn)行燃燒，以此來(lái)控制燃燒的溫度。干式低氮燃燒脫硝技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在于可節(jié)省大量的水資源，且防止蒸汽中少量的雜質(zhì)導(dǎo)致設(shè)施修護(hù)費(fèi)用的提升?？墒牵捎谌紵郎囟鹊南陆?，燃燒火焰穩(wěn)定性變低，CO排放增多。所以，運(yùn)用貧燃料富氧燃燒的干式低氮燃燒系統(tǒng)，經(jīng)過(guò)持續(xù)改善和優(yōu)化器硬件設(shè)施與運(yùn)行模式，確保燃燒區(qū)燃料以及暫停時(shí)間少，從而實(shí)現(xiàn)地NOx排放的目標(biāo)。

（2）余熱鍋爐煙氣脫硝。燃?xì)馀c蒸汽結(jié)合循環(huán)發(fā)電機(jī)組是在燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電的前提下，對(duì)燃機(jī)排氣溫度高于500℃左右的余熱開(kāi)展梯級(jí)使用，在余熱鍋爐中出現(xiàn)蒸汽且展開(kāi)蒸汽發(fā)電。與純粹的蒸汽輪機(jī)以及燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)40%的供電效率，燃燒天然氣的余熱鍋爐型蒸汽與燃?xì)饨Y(jié)合循環(huán)發(fā)電機(jī)組供電效率現(xiàn)如今已經(jīng)達(dá)到了50%以上。當(dāng)今，主要的燃?xì)馀c蒸汽結(jié)合循環(huán)機(jī)組通常使用不補(bǔ)燃余熱鍋爐型。以下就針對(duì)燃機(jī)余熱鍋爐煙氣脫硝中燃?xì)夂驼羝Y(jié)合循環(huán)的補(bǔ)燃余熱鍋爐煙氣脫硝展開(kāi)論述。

補(bǔ)燃余熱鍋爐的優(yōu)勢(shì)在于不存在兩次燃料燃燒，不會(huì)出現(xiàn)大氣污染以及系統(tǒng)布置緊湊的問(wèn)題，該煙氣脫硝是對(duì)燃機(jī)排放的高溫?zé)煔忾_(kāi)展NOx脫除?，F(xiàn)如今技術(shù)較為成熟而且得到廣泛運(yùn)用的煙氣脫硝方法是選擇性催化劑脫硝方式，別的干式脫硝，比如電子束照射方式等煙氣脫硝技術(shù)，都由于系統(tǒng)較為繁雜，且費(fèi)用高等因素，較少運(yùn)用于燃機(jī)電廠中。而現(xiàn)代化大型燃機(jī)通過(guò)干式低氮燃燒器燃燒以后排放的溫度較高的煙氣是沒(méi)有粉塵存在的，并且只有較少的二氧化硫與濃度低的NOx。因此，燃機(jī)排煙的脫硝設(shè)計(jì)情況較好，通常都使用SCR脫硝技術(shù)。

（3）SCR脫硝技術(shù)。通常而言，所謂的SCR也被人們叫做選擇性催化還原脫硝方式，其是由外國(guó)某企業(yè)發(fā)明并且在多年以前就申請(qǐng)了相關(guān)專利的。而亞洲國(guó)家率先在1970年將SCR脫硝采用于工業(yè)化生產(chǎn)之中，使其實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化的目標(biāo)。選擇性催化還原脫硝就是使用NH3與催化劑，如WO3在溫度是100～400℃作用的時(shí)候把NOx還原成N2。反應(yīng)的原理就是：

NH3是有選擇性的，其只和NOx產(chǎn)生反應(yīng)，基本上不和O2產(chǎn)生反應(yīng)。可是在燃機(jī)電站SCR工藝?yán)锩?，NO占據(jù)NOx的90%以上，在4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O中是最重要的反應(yīng)。

氨水儲(chǔ)罐設(shè)置在SCR系統(tǒng)周圍，室外布設(shè)，進(jìn)行自然通風(fēng)；氨水蒸發(fā)器安置在噴氨格柵旁邊；噴氨格柵安置在SCR反應(yīng)器上游某個(gè)恰當(dāng)?shù)奈恢?；在催化劑下游安置凈煙氣測(cè)量柵格進(jìn)行檢驗(yàn)反應(yīng)以后的NOx濃度，而SCR系統(tǒng)在正式運(yùn)用的過(guò)程中可以依據(jù)此調(diào)整噴氨格柵中的蝶閥，從而控制好噴氨流量。催化劑使用模塊化，結(jié)構(gòu)形式應(yīng)當(dāng)是蜂窩形狀的，且催化劑運(yùn)營(yíng)溫度不可以高于400℃。而AFCU，即氨水流量控制單元性能就是根據(jù)DCS計(jì)算所提供SCR系統(tǒng)需要的氨水量，為確保加氨泵之后恒定以及自由脈動(dòng)的壓力，量多的氨水通過(guò)溢流閥進(jìn)入氨水儲(chǔ)罐里面，其工藝程序如圖1所示。

選擇性催化還原脫硝方式運(yùn)用尤為廣泛，并且該種類型的脫硝方式是非常成熟的煙氣脫硝方式。這一技術(shù)的優(yōu)勢(shì)就在于，反應(yīng)溫度低，一般保持在300～400℃左右。脫硝的效率較高，能夠達(dá)到85%左右。工藝設(shè)施緊湊，可靠性很高，運(yùn)行效率好，還原以后的氮?dú)獠粫?huì)出現(xiàn)第二次污染。

圖1 SCR脫硝工藝程序圖

2 燃機(jī)電廠鍋爐脫硝中的問(wèn)題

選擇性催化還原脫硝法、燃機(jī)余熱鍋爐煙氣脫硝法、選擇性非催化還原脫硝法和NOx再燃燒脫硝法在燃機(jī)電廠鍋爐脫硝之中有著非常重要的作用，可是在現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)運(yùn)用過(guò)程中出現(xiàn)了一部分問(wèn)題，在很大程度上直接影響了脫硝質(zhì)量以及拉低了脫硝效率。選擇性催化還原脫硝方法所存在的問(wèn)題就是催化劑喪失活性，HN3出現(xiàn)逃逸和催化劑失活等問(wèn)題。而選擇性非催化還原脫硝方式問(wèn)題在于：第一，氨氣使用率不高，要達(dá)到還原NOx的目標(biāo)，就必須要采用很多的氮，而這易于造成余下的氮出現(xiàn)逃逸的現(xiàn)象。而氨出現(xiàn)逃逸的問(wèn)題就會(huì)增加環(huán)境污染的概率，進(jìn)而形成氨鹽堵塞下游設(shè)施。第二，生成的N2O會(huì)導(dǎo)致溫室效應(yīng)，一些研究表明，采用尿素當(dāng)成催化劑生成的N2O要比采用氨當(dāng)成催化劑的量多得多。第三，如若沒(méi)有控制好，把尿素當(dāng)成是還原劑能組合成較多的一氧化碳進(jìn)行排放，該現(xiàn)象出現(xiàn)的因素在于溫度較低的尿素易于噴進(jìn)爐膛里面，其高溫度氣流就會(huì)出現(xiàn)淬冷的問(wèn)題，進(jìn)而造成燃燒終端，增大一氧化碳排放量。第四，如果鍋爐燃?xì)鉁囟雀哂?00℃的時(shí)候，在爐膛噴入低溫尿素溶液，就會(huì)影響到天然氣的再次燃燒。

3 燃機(jī)電廠鍋爐脫硝改造策略分析

為了將燃機(jī)電廠鍋爐脫硝中的問(wèn)題進(jìn)一步改進(jìn)，需要對(duì)鍋爐脫硝有關(guān)環(huán)節(jié)進(jìn)行相應(yīng)的改造，且結(jié)合實(shí)際情況，攻克脫硝中的不良問(wèn)題，持續(xù)提升脫硝質(zhì)量和效率，最大程度減少燃機(jī)電廠污染物排放量。因此，對(duì)于燃機(jī)電廠鍋爐脫硝改造，需要關(guān)注到這些內(nèi)容。

（1）改造鍋爐脫硝的工藝。相關(guān)人員正式改造燃機(jī)電廠鍋爐脫硝工藝的時(shí)候，需要把關(guān)鍵點(diǎn)放置于提升脫硝效率的問(wèn)題上。通過(guò)調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，光纖放大技術(shù)和脫硝的實(shí)現(xiàn)最主要是通過(guò)控制主要燃燒區(qū)域的空燃比。所以，脫硝過(guò)程中需要在脫硝規(guī)定的基礎(chǔ)之上，合理把控可燃物排放。再者，應(yīng)當(dāng)全面思考燃燒物是不是可以充分燃燒，進(jìn)而導(dǎo)致選擇性非催化還原脫硝功能無(wú)法充分發(fā)揮出來(lái)，特別當(dāng)出現(xiàn)的一氧化碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)比1*10-4高的時(shí)候，脫硝效率就會(huì)有所降低。因而，在選擇性非催化還原脫硝系統(tǒng)和燃燒改造的過(guò)程中，必須要合理設(shè)計(jì)OFA，降低其給脫硝效率導(dǎo)致不好的影響。其次，改造低氮燃燒器，提升選擇性催化還原脫硝和選擇性非催化還原脫硝的經(jīng)濟(jì)性。

（2）對(duì)機(jī)組主要設(shè)施和輔助設(shè)備進(jìn)行改造。燃機(jī)電廠鍋爐脫硝在正式改造的過(guò)程中，需要思考到其經(jīng)濟(jì)性以及技術(shù)可靠性，改造機(jī)組主要設(shè)施設(shè)備?，F(xiàn)如今，市場(chǎng)上出現(xiàn)的多種新型機(jī)組主要設(shè)施，燃機(jī)電廠需要按照實(shí)際狀況對(duì)已有設(shè)施進(jìn)行替換，從而提升機(jī)組主要設(shè)施運(yùn)行功能，給提升脫硝水平打下扎實(shí)的基礎(chǔ)。再者，輔助設(shè)施在燃機(jī)電廠鍋爐脫硝中有著非常重要的作用，所以在正式改造的過(guò)程中需要關(guān)注到輔助設(shè)施設(shè)備的改造，詳細(xì)可使用這些舉措進(jìn)行：首先，仔細(xì)研究煙塵排放有關(guān)指標(biāo)規(guī)定，按照實(shí)際狀況決定是不是需要改造電袋以及布袋式除塵器。并且，在進(jìn)行改造的過(guò)程中需要進(jìn)行科學(xué)的計(jì)劃，提升改造設(shè)施的使用年限。其次，考慮到一些電廠在展開(kāi)脫硝設(shè)計(jì)的過(guò)程中，沒(méi)有關(guān)注到輔助設(shè)施，所以，改造過(guò)程中應(yīng)當(dāng)仔細(xì)檢查，確保充分滿足相關(guān)規(guī)定的同時(shí)，合理設(shè)定有關(guān)參數(shù)。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)分析可以知道燃機(jī)電廠鍋爐脫硝意義重大，其有益于環(huán)境保護(hù)策略的切實(shí)落實(shí)。所以，燃機(jī)電廠可通過(guò)脫硝方式，分析各種類型的脫硝優(yōu)劣勢(shì)，依據(jù)實(shí)際情況改進(jìn)設(shè)施。以此提高脫硝效率，提升脫硝功能，達(dá)到脫硝質(zhì)量提升的目的，給電廠更好更快的發(fā)展打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

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