浅谈正常运行中如何调整脱硝

李建路

摘 要：环保工作是我国为实现工业化、信息化、城镇化和农业现代化新型四个现代化目标的重要工作，也是为实现中华民族伟大复兴道路上必须持续坚持的责任。华电莱州发电有限公司是刚刚成立不久的大型火力发电公司，其公司一期2×1050MW机组均配置脱硝系统，该系统均与发电机组同时设计、同时施工、同时投运。所以，环保工作的进行与加强也是所有电力企业应有的责任和义务。

关键词：环保；氮氧化物；脱硝

0 前言

随着我国工业化、信息化、城镇化和农业现代化新型四个现代化目标工作的推进，环境保护工作的深入加强与硬性执行是必须的过程和持久的目标。作为电力企业，在为国家发展做出应有贡献的同时，环保工作的进行与加强也是我们电力企业义不容辞的责任和义务。脱硝系统是当前电力企业必须与发电机组同时设计、同时施工、同时投运的硬性规定系统，也是电力企业发电运行必须安装的硬性设备之一。

华电莱州发电有限公司，是一座大型滨海花园式发电公司，其坐落在美丽的莱州湾。为配合当前我国新型四个现代化工作的进行，我公司积极响应国家号召，不遗余力地开展各项环保工作，认认真真、一丝不苟，为我国环保工作的进行做出了应有的贡献。华电莱州发电有限公司一期2×1050MW机组均装配脱硝系统。下面，我将结合运行中如何调整以及控制脱硝系统，给大家介绍一下我公司的情况。

1 脱硝系统的组成与原理

我们习惯上所说的“脱硝”，实际上是指脱除烟气中的氮氧化物，而不是直接脱除“硝”。造成大气污染的主要原因之一就是氮氧化物的排放（NOx）， NOx有以下几种形式：NO、NO2、N2O、 N2O2、 N2O4、N2O5。而NO、NO2是重要的大气污染物。氮氧化物的来源主要是煤炭的燃烧，所以合理调整、科学燃烧、环保运行，是我们电力人必做的工作与应尽的责任。

降低NOx的排放主要有下面两种措施：一种是通过各种技术手段降低锅炉燃烧过程中NOx的生成量，就是低氮氧化物的燃烧技术，第二种就是对已生成的NOx进行处理，就是烟气脱硝技术。

低氮氧化物的燃烧技术主要有：低过量空气系数、空气分级燃烧、燃料分级燃烧、烟气在循环、低NOx燃烧器。

烟气脱硝技术主要有：干法、半干法、湿法三类。其中干法包括非催化还原法（SNCR）、选择性催化还原法（SCR）、电子束联合脱硫脱硝法；半干法有活性炭联合脱硫脱硝法；湿法有臭氧氧化吸收法。

目前，干法脱硝占主流位置，主要原因是：NOx与SO2相比缺乏化学活性，难以被水溶液吸收；NOx经还原后成为无毒的N2和H2O产生的副产品方便处理；湿法主要缺点是设备庞大且复杂，副产品较难处理，耗电率高（尤其是臭氧法），因此，在大机组的烟气脱硝上目前没有应用。

NH3和尿素是良好的还原剂，我公司选用NH3作为还原剂。

选择性催化还原法（SCR）是目前脱硝效率最高的，也是最成熟的脱硝技术之一。所以，华电莱州发电有限公司一期2×1050MW机组脱硝工艺均采用选择性催化还原法（SCR）。确保在设计煤种及校核煤种、锅炉在最大连续出力工况下（B-MCR）、处理100%烟气量、SCR入口NOx浓度350mg/Nm3，情况下，脱硝效率不小于80%、NOx排放浓度不大于100mg/Nm3.其原理是：在一定温度和催化剂的作用下，用氨（NH3）作还原剂，与烟气中的NOx进行反应，生成氮气和水，从而降低烟气中的NOx排放。化学反应如下：

4NO+4NH3+O2=4N2+6H2O

6NO2+8NH3=7N2+12H2O

NO+NO2+2NH3=2N2+3H2O

通过氨喷射器将氨喷射到反应器上游烟道中，并使之与烟气均匀混合。然后烟气进入反应器中，并通过催化剂层，氨作为还原剂与烟气中的NOx进行反应。

2 SCR烟气脱硝系统分为两个区域

SCR区和氨区。它由一系列分系统组成，包括：液氨卸料、存储和蒸发系统；氨气混合和蒸发系统；烟气系统；蒸汽吹灰系统。

氨区系统包括：液氨卸料、存储和蒸发系统。

SCR区系统：氨气混合和喷射系统。

氨气混合和喷射系统主要是利用空气作为载体，将氨气送入烟气系统中。氨气进入混合器后与稀释空气进行混合，比例不大于19：1，使混合气体浓度大大低于爆炸极限（15.5～25%），以免混合气体发生爆炸。系统包括2臺稀释风机、2个氨气/空气混合器、2台氨喷射器。

烟气系统。每台锅炉配置两套烟气系统，包括2套进口烟道、2套出口烟道、2套顶部烟道及2套反应器。

蒸汽吹灰系统。蒸汽吹灰系统主要是将催化剂中的积灰尽可能吹扫干净，以免因死角造成催化剂失效，从而导致脱硝效率下降和反应器烟气阻力的增加。

SCR催化剂。每个反应器中有三个催化剂层，催化剂为全陶瓷、整体具有活性的蜂窝式催化剂。每个反应器中催化剂共有234块，分三层布置。催化剂两层运行一层备用。

SCR烟气脱硝控制系统。控制系统基本原理：通过反馈控制供氨量，保持出口NOx值恒定，根据环保部要求，严格控制烟气排放出口处NOx不大于100mg/Nm3。进口NHX浓度与烟气流量的乘积为NOx流量信号，然后此信号与所要求的NH3/NOx摩尔比相乘得到氨耗量信号。氨流量计算出后将信号送到控制器中，与实际氨流量进行比较，对误差信号进行PI调节，调整氨流量控制阀的开度。如果由于连锁失效而不能调节喷氨，则立即关闭氨流量控制阀。

氨的供应控制。对氨流量用温度和压力进行修正。进口NOx信号送入控制器，根据程序计算氨流量。用氨流量控制阀控制氨流量，从而控制器能保持出口NOx的浓度值。在氨供应管道上有一个紧急切断阀。如下连锁条件任何一条满足，将关闭切断阀：

（1） 烟气温度低于305℃，高于420℃；

（2） 氨气稀释比例高于14%。

稀释空气的供应控制。稀释风机提供到混合器中的稀释空气流量，也可用手动挡板进行控制，一旦设定好空气流量，将不再随锅炉负荷进行调节。根据氨气占整个混合气体的比例约5%，计算稀释空气的流量。在低负荷或低NOx值时，氨气浓度将低于5%。将空气流量信号与氨流量信号相比得出稀释比例，以控制在爆炸极限范围内。在混合器上游的氨气管道上设有止回阀，防止倒流。

氨气/空气混合气体的供应控制。氨气与稀释空气在混合器中混合，然后混合气体进入氨气分配集箱，接着进入各喷氨支管。每个支管上都有手动蝶阀和流量孔板，以保证混合气体能均匀地喷入到烟气中。

3 脱硝系统运行中的调整与注意事项

在锅炉正常运行中，为降低燃烧过程中产生的NOx的生成量，配合脱硝系统的正常运行，同时采取以下几方面措施：

（1）维持合理氧量，合理维持低的过量空气系数，使煤粉缺氧燃烧。

（2）控制燃烧时炉膛各部温度，防止产生局部高温区，维持炉膛各部温度基本均衡。

（3）坚持锅炉本体吹灰制度，利用吹灰来控制各部壁温均衡。

（4）调整各二次风挡板开度，控制各部烟气温度均衡。

（5）降低燃烧温度，使烟气在高温区停留时间缩短。

以下是正常运行中单侧脱硝调整数据，氨气母管压力维持0.23MPa，日喷氨量3.6t左右。

4 后记

根据集控运行甲值统计，以#2锅炉为例，自2014年6月至12月，连续7个月脱硝小指标第一，其他的班组成绩也不错，一并受到公司的嘉奖。今后我们一定继续努力，节能挖潜，把脱硝工作做的更好，为我国环保事业做出应有的贡献。