溫國(guó)棟

【摘?要】隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，市場(chǎng)對(duì)于電力的需求量也在不斷增加，這就導(dǎo)致了燃煤火電機(jī)組裝機(jī)容量不斷增加，在這種情況下，氮氧化物的排放量也在逐年增加持續(xù)增長(zhǎng)，從而對(duì)局部地區(qū)的環(huán)境污染問(wèn)題造成嚴(yán)重的影響。面對(duì)這種情況，國(guó)家也加大了對(duì)燃煤電廠脫硝產(chǎn)業(yè)的重視和監(jiān)督力度，并針對(duì)性出臺(tái)了相關(guān)的法律和政策。實(shí)踐表明，燃煤電廠采用尿素制氨的選擇性催化還原脫硝技術(shù)是燃煤電廠應(yīng)用最廣且脫硝效率高的一項(xiàng)技術(shù)，具有較高的實(shí)用價(jià)值、運(yùn)行安全性比較高、工藝設(shè)備比較現(xiàn)代化，能夠有效地減少成本投入，提升電廠的生產(chǎn)效益。

【關(guān)鍵詞】火電廠;脫硝;優(yōu)化

1 火電廠煙氣脫硝技術(shù)經(jīng)濟(jì)的效益所遵守的原則

1.1 經(jīng)濟(jì)分析與評(píng)價(jià)的原則

在火電廠煙氣脫硝技術(shù)運(yùn)用的過(guò)程中，應(yīng)該注重技術(shù)研究和分析，根據(jù)實(shí)際情況充分考慮技術(shù)和經(jīng)濟(jì)之間的關(guān)系。所以在火電廠生產(chǎn)過(guò)程中，應(yīng)該注重環(huán)保排放的要求，從經(jīng)濟(jì)的角度上對(duì)煙氣脫硝技術(shù)進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)計(jì)和優(yōu)化，對(duì)技術(shù)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行詳細(xì)數(shù)據(jù)分析和研究，從而有效地降低工程造價(jià)。如此，才能有效地實(shí)現(xiàn)火電廠的經(jīng)濟(jì)效益的最大化。

1.2 經(jīng)濟(jì)效益最大化原則

經(jīng)濟(jì)效益最大化與費(fèi)用最小化之間有著直接的聯(lián)系，主要指火電廠在使用煙氣脫硝技術(shù)的時(shí)候，相關(guān)設(shè)備能夠在服務(wù)期內(nèi)有效、正常地運(yùn)行，從而保證火電廠生產(chǎn)效益最大化，生產(chǎn)效益的最大會(huì)導(dǎo)致生產(chǎn)產(chǎn)量的擇增加，當(dāng)生產(chǎn)產(chǎn)品的價(jià)格不變的時(shí)候，能夠有效地實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益的最大化。為了保證經(jīng)濟(jì)效益的最大化，火電廠不僅要保持煙氣脫硝技術(shù)運(yùn)用的費(fèi)用最少化，還要注重排污處理費(fèi)用的最少化，人力資源投入費(fèi)用的合理化，如此才能有效地保證火電廠的生產(chǎn)效益和質(zhì)量。

經(jīng)濟(jì)效益最大化與費(fèi)用最小化之間有著直接的聯(lián)系，主要指火電廠在使用煙氣脫硝技術(shù)的時(shí)候，相關(guān)設(shè)備能夠在服務(wù)期內(nèi)有效、正常地運(yùn)行，從而保證火電廠生產(chǎn)效益最大化，生產(chǎn)效益的最大會(huì)導(dǎo)致生產(chǎn)產(chǎn)量的增加，當(dāng)生產(chǎn)產(chǎn)品的價(jià)格不變的時(shí)候，能夠有效地實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益的最大化。為了保證經(jīng)濟(jì)效益的最大化，火電廠不僅要保持煙氣脫硝技術(shù)運(yùn)用的費(fèi)用最少化，還要注重排污處理費(fèi)用的最少化，人力資源投入費(fèi)用的合理化，如此才能有效地保證火電廠的生產(chǎn)效益和質(zhì)量。.3 費(fèi)用最小化原則

火電廠相關(guān)負(fù)責(zé)人應(yīng)該根據(jù)實(shí)際情況，對(duì)火電廠煙氣脫硝技術(shù)的各項(xiàng)費(fèi)用進(jìn)行相應(yīng)的分析，例如對(duì)設(shè)備購(gòu)置、安裝、維修、使用等方面的費(fèi)用進(jìn)行相應(yīng)的分析和研究，避免運(yùn)用火電廠煙氣脫硝技術(shù)的時(shí)候造成不必要的費(fèi)用損失?；痣姀S煙氣脫硝技術(shù)作為一項(xiàng)新型技術(shù)，要保證其高效、快速地運(yùn)行，必須要遵循費(fèi)用最小化原則，如此才能有效地保證火電廠的生產(chǎn)效益和經(jīng)濟(jì)效益，便于滿足市場(chǎng)的實(shí)際需求。

2 火電廠實(shí)際使用的脫硝技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

2.1 脫硝噴氨控制系統(tǒng)的設(shè)備現(xiàn)狀

目前很多脫硝噴氨機(jī)組投入使用以后，NOX變換范圍比較大，并且來(lái)回振蕩非常不穩(wěn)定，但是為了應(yīng)付國(guó)家考核，很多機(jī)組在使用時(shí)單方面的將NOX設(shè)定值減小，以降低NOX使用時(shí)出現(xiàn)偏差過(guò)大的問(wèn)題，為氨氣外泄埋藏了危機(jī)。目前很多脫硝噴氨機(jī)組投入使用以后，NOX變換范圍比較大，并且來(lái)回振蕩非常不穩(wěn)定，但是為了應(yīng)對(duì)國(guó)家考核，很多機(jī)組在使用時(shí)單方面的將NOX設(shè)定值減小，以降低NOX出現(xiàn)偏差過(guò)大的問(wèn)題，為氨氣外泄埋藏了危機(jī)。

（1）噴氨調(diào)節(jié)閥門不具備線性調(diào)節(jié)能力，無(wú)法有效滿足氨氣的適量供應(yīng)，熱解尿素的調(diào)節(jié)閥，不能自動(dòng)調(diào)節(jié)，間接制約氨氣催化作用的發(fā)揮。

（2）脫硝使用的催化通道橫截面積過(guò)大，無(wú)法達(dá)到NOX、氧均勻分布，無(wú)法將催化還原反應(yīng)達(dá)到最大的結(jié)果。

（3）尿素?zé)峤鈺r(shí)產(chǎn)生的氨氣通過(guò)氨氣控制閥門控制，目前大部分設(shè)計(jì)都不能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，無(wú)法實(shí)現(xiàn)程序的全部運(yùn)行，造成氨氣的浪費(fèi)。

2.2 脫硝噴氨控制系統(tǒng)響應(yīng)遲鈍的研究

脫硝噴氨控制系統(tǒng)工作狀態(tài)下，被控制的對(duì)象響應(yīng)遲鈍，響應(yīng)時(shí)間短的有3分鐘，長(zhǎng)可以達(dá)到20分鐘以上，造成控制周期冗長(zhǎng)，非常不利于脫硝的進(jìn)行。主要的原因是：

（1）整個(gè)脫硝機(jī)組運(yùn)行復(fù)雜，但是脫硝控制部分邏輯設(shè)計(jì)相對(duì)簡(jiǎn)便無(wú)法與復(fù)雜系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)有效對(duì)接，不能適應(yīng)隨時(shí)出現(xiàn)的運(yùn)行狀況。

（2）脫硝系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)SCR出口的NOX濃度和進(jìn)口濃度處于時(shí)刻變化狀態(tài)，濃度的變化勢(shì)必會(huì)造成兩邊濃度差，造成被控對(duì)象的響應(yīng)判斷出現(xiàn)誤差，從而影響判斷結(jié)果。

（3）脫硝控制系統(tǒng)運(yùn)行中，不能及時(shí)進(jìn)行前饋?zhàn)饔?，?dǎo)致無(wú)法及時(shí)對(duì)機(jī)組出現(xiàn)的變化做出合理的修改以應(yīng)對(duì)變化。

（4）脫硝噴氨控制系統(tǒng)的計(jì)算只考慮到氣體濃度的摩爾質(zhì)量之比，考慮方式比較單一，造成達(dá)不到理想的控制效果。

3 脫硝系統(tǒng)優(yōu)化與調(diào)整

3.1選擇性催化還原（SCR）脫硝

SCR（Selective Catalytic Reduction）是由美國(guó)Eegelhard公司發(fā)明并于1959年申請(qǐng)了專利，而日本率先在20世紀(jì)70年代對(duì)該方法實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化。SCR脫硝原理是利用NH3和催化劑（鐵、釩、鉻、鈷或鉬等堿金屬）在溫度為200～450℃時(shí)將NOX還原為N2。NH3具有選擇性，只與NOX發(fā)生反應(yīng)，基本上不與O2反應(yīng)，所以稱為選擇性催化還原脫硝。

SCR法中催化劑的選取是關(guān)鍵。對(duì)催化劑的要求是活性高、壽命長(zhǎng)、經(jīng)濟(jì)性好和不產(chǎn)生二次污染。在以氨為還原劑來(lái)還原NOX時(shí)，雖然過(guò)程容易進(jìn)行，銅、鐵、鉻、錳等非貴金屬都可起有效的催化作用，但因煙氣中含有SO2、塵粒和水霧，對(duì)催化反應(yīng)和催化劑均不利，故采用SCR法必須首先進(jìn)行煙氣除塵和脫硫，或者是選用不易受骯臟煙氣污染影響的催化劑;同時(shí)要使催化劑具有一定的活性，還必須有較高的煙氣溫度。通常是采用二氧化鈦為基體的堿金屬催化劑，最佳反應(yīng)溫度為300～400℃。

該法的優(yōu)點(diǎn)是：由于使用了催化劑，故反應(yīng)溫度較低;凈化率高，選擇性催化還原（SCR）技術(shù)脫銷效率可高達(dá)90%。;工藝設(shè)備緊湊，運(yùn)行可靠;還原后的氮?dú)夥趴?，無(wú)二次污染。

但也存在一些明顯的缺點(diǎn)：煙氣成分復(fù)雜，某些污染物可使催化劑中毒;高分散的粉塵微?？筛采w催化劑的表面，使其活性下降;系統(tǒng)中存在一些未反應(yīng)的NH3和煙氣中的SO2作用，生成易腐蝕和堵塞設(shè)備的（NH4）2SO4和NH4HSO4，同時(shí)還會(huì)降低氨的利用率;投資與運(yùn)行費(fèi)用（投資費(fèi)用80美元/千瓦）較高。

3.2修改CEMS系統(tǒng)維護(hù)時(shí)間，避免AB兩側(cè)脫硝出口CEMS系統(tǒng)同時(shí)維護(hù)，實(shí)現(xiàn)分時(shí)校驗(yàn)，確保儀表自檢定不同期。在DCS系統(tǒng)進(jìn)行邏輯修改，當(dāng)脫硝系統(tǒng)入口氮氧化物一側(cè)CEMS系統(tǒng)維護(hù)時(shí)，采用另外一側(cè)測(cè)量值進(jìn)行修正后參與自調(diào)計(jì)算。當(dāng)脫硝系統(tǒng)出口氮氧化物CEMS系統(tǒng)維護(hù)時(shí)，DCS控制器跟蹤脫硫側(cè)氮氧化物數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)整。

3.3在脫硝系統(tǒng)AB兩側(cè)各增加一路旁路噴氨管路，運(yùn)行時(shí)當(dāng)噴氨系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，切除故障管路，投入備用旁路。噴氨管路冗余設(shè)置，增加系統(tǒng)的可靠性，避免噴氨系統(tǒng)故障導(dǎo)致的氮氧化物超標(biāo)。

3.4將脫硝CEMS系統(tǒng)電子間從原來(lái)的稀釋風(fēng)機(jī)層，移至噴氨調(diào)門層，縮短CEMS系統(tǒng)氮氧化物測(cè)量管路的距離，較少系統(tǒng)測(cè)量延遲，提高控制系統(tǒng)反應(yīng)時(shí)間。

3.5通過(guò)分析歷史數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)啟動(dòng)機(jī)組磨煤機(jī)時(shí)，脫硝入口的氮氧化物數(shù)值會(huì)大幅增加，在脫硝控制系統(tǒng)中將磨煤機(jī)狀態(tài)作為前饋信號(hào)，當(dāng)磨煤機(jī)啟動(dòng)后一段時(shí)間，通過(guò)前饋信號(hào)，適當(dāng)增大脫硝系統(tǒng)噴氨量。

3.6根據(jù)歷史數(shù)據(jù)分析，確定了在不同負(fù)荷區(qū)間采用不同的PID調(diào)節(jié)參數(shù)調(diào)節(jié)，增加了PID變參數(shù)邏輯，同時(shí)調(diào)整負(fù)荷以及引風(fēng)機(jī)電流等信號(hào)在自調(diào)邏輯中前饋比例。

3.7冬季氨流量計(jì)、氨調(diào)整門堵塞較多，把流量計(jì)前部分氨氣管路通過(guò)尾部煙道預(yù)熱，提高氨氣溫度。同時(shí)在氨流量計(jì)前加濾網(wǎng)，并定期清理濾網(wǎng)。

3.8為避免脫硝控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)器積分飽和現(xiàn)象發(fā)生，根據(jù)調(diào)節(jié)系數(shù)高限值增加調(diào)門開度來(lái)滿足噴氨需求量。

4 結(jié)束語(yǔ)

火電廠煙氣脫硝技術(shù)作為一項(xiàng)新型技術(shù)，不僅能夠提升火電廠的經(jīng)濟(jì)效益，還能有效地提升火電廠的環(huán)保效益和社會(huì)效益，具有較高的實(shí)用價(jià)值。從國(guó)民經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)的角度上來(lái)看，火電廠煙氣脫硝技術(shù)有助于改善以往火電廠的周邊環(huán)境狀況，減少環(huán)境污染，提升周圍人群的生活質(zhì)量，為區(qū)域電力建設(shè)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，非常值得在電力生產(chǎn)中運(yùn)用和推廣。

參考文獻(xiàn)：

[1]張歡，陳新順.燃煤鍋爐煙氣治理方法及脫硫脫硝技術(shù)研究[J].山東工業(yè)技術(shù)，2019，（3）：61.

[2]高惠雅，鄭航麟.鍋爐煙氣脫硫脫硝綜合治理技術(shù)分析[J].資源節(jié)約與環(huán)保，2019，（4）：40.

（作者單位：山西大唐國(guó)際臨汾熱電有限責(zé)任公司）