大气温度、相对湿度变化对余热锅炉喷氨量的影响

张洪雨

（京能未来燃气热电有限公司，北京 102209）

大气温度、相对湿度变化对余热锅炉喷氨量的影响

张洪雨

（京能未来燃气热电有限公司，北京 102209）

本文介绍了燃机在预混燃烧模式下，大气温度和相对湿度对于余热锅炉喷氨量的影响。在分析诸多影响后提出了相关的针对措施，借以来知道大家在大气温度和相对湿度变化后如何有效的控制余热锅炉喷氨量，从而有效控制余热锅炉NOx的排放。

大气温度相对湿度；喷氨量；分析

某厂机组配置为：燃机是西门子SGT5-2000E、余热锅炉是光华锅炉UGSCC5-2000E-R、汽轮机是上汽LZCB81-7.8/0.65/0.3型，机组为“一拖一”分轴布置。余热锅炉在模块2和模块3直接布置了SCR脱硝反应装置，在大于280℃的环境中通过喷氨来降低NOx的排放。由于机组绝大多数运行期间，燃机燃烧均处于预混模式，下面我们将主要研究燃机预混模式下，大气温度和相对湿度对于余热锅炉喷氨量的影响。

一、余热锅炉SCR脱硝反应器的反应过程

蒸汽-燃气联合循环机组中余热锅炉SCR脱硝反应器中主要过程如图1所示。

在SCR脱硝反应器里的反应主要是依据如下原理进行的：

1.在有氧环境里NH3与烟气中的NOx的反应为：

2.在上述反应中NO和NH3还有一个副反应，会生产N2O这种温室气体，反应如下：

3.若NO/NH3＜1还会附加NH3被氧化的反应：

图1　

图2　

图3　

由此我们可以看出SCR反应器里的氧化还原反应是复杂的，如果控制不好将会造成氨资源的大量浪费，同时还可能产生较多的污染气体，使得脱硝工作得不偿失。

二、大气温度和相对湿度变化同余热锅炉喷氨量的关系分析

1.由于北京地区四季分明，春夏秋冬四季具有很强的季候特点，其中春天大气温度低、相对湿度高（取五一左右天气）；夏季大气温度高、相对湿度高；秋季大气温度高、相对湿度低；冬季大气温度低、相对湿度低。我们可以通过对这4种情况的分析得出大气温度和相对的湿度变化对余热锅炉喷氨量的影响。

2.在燃气机组在预混模式运行期间机组各种参数趋于稳定，在诸多参数的调整上具有很好的便利性。目前北京地区燃气机组氮氧化物排放指标要求为小于30mg/Nm3，各单位若控制在15mg/Nm3以下排污费减半，所以各单位控制NOx折算值小于15mg/Nm3。在机组运行期间SCR后的NOx测量值和折算值都要求小于15mg/Nm3。

3.春季（取五一左右天气）期间机组运行的参数分析

3.1春气机组低负荷运行

我们可从图2看出，所有工况SCR入口烟气温度大于280℃，能够满足NOx反应要求，且NOx的排放满足小于15mg/Nm3要求，随着大气温度的上升机组喷氨量逐渐上升、大气温度的下降机组喷氨量下降。在03∶00大气湿度的快速下降后喷氨量没有05∶00后增长速度快，证明大气相对湿度对喷氨量有着逆向作用。

3.2春气机组高负荷运行

我们可从图3看出，所有工况SCR入口烟气温度大于280℃，能够满足NOx反应要求，且NOx的排放满足小于15mg/Nm3要求，随着大气温度的上升机组喷氨量逐渐上升、大气温度的下降机组喷氨量下降。在整个白天大气相对湿度呈现先下降后上升趋势，余热锅炉喷氨量也在大气相对湿度上升后有明显下降，证明大气相对湿度对喷氨量有着逆向作用。可见：机组负荷的高低不能影响大气温度和湿度对喷氨量的影响趋势。

4.夏季期间机组运行的参数分析

我们可从图4内看出，所有工况SCR入口烟气温度大于280℃，能够满足NOx反应要求，且NOx的排放满足小于15mg/Nm3要求，随着大气温度的上升机组喷氨量逐渐上升、大气温度的下降机组喷氨量下降。在14∶00以前大气湿度的降低加速了喷氨量的增加，14∶00以后大气湿度的增加很好地减少了喷氨量。

5.秋季期间机组运行的参数分析

我们可从图5内看出，所有工况SCR入口烟气温度大于280℃，能够满足NOx反应要求，且NOx的排放满足小于15mg/Nm3要求，随着大气温度的上升机组喷氨量逐渐上升、大气温度的下降机组喷氨量下降。在14∶00以前大气湿度的降低加速了喷氨量的急速增加，14∶00以后大气湿度的增加很好地减少了喷氨量。

6.冬季期间机组运行的参数分析

我们可从图6内看出，所有工况SCR入口烟气温度大于280℃，能够满足NOx反应要求，且NOx的排放满足小于15mg/Nm3要求，冬季大气温度和相对湿度变化不大，两者对于喷氨量的影响不能明显看出。

图4　

图5　

结论

图6　

（1）从上我们可以看出在燃气机组负荷不变的情况下，余热锅炉喷氨量随着大气温度的上升而增加，这主要是西门子V94.2型燃机在大气温度增加后燃机燃烧温度会有小幅增加，众所周知，随着燃烧温度的上升燃机热力性NOx生成量增加，使得余热锅炉增加喷氨量来维持C2*小于15mg/Nm3。

（2）在燃机负荷不变的情况下，大气相对湿度的增加和降低能够对喷氨量有着较大的逆向影响，这主要是由于大气相对湿度的增加客观上降低了空气的比容、降低了燃机燃烧温度，从而减少了NOx的生产，达到了减少余热锅炉喷氨量的效果，反之则反。

（3）上述两点告诉我们燃机在预混模式下运行，我们需要监视大气温度和相对湿度的变化，季节性的调整喷氨量能够指导我们在天气骤变的情况下如何调整余热锅炉喷氨量，譬如突然的将水导致大气相对湿度大幅上升；雨后的大风会使得大气相对湿度大幅下降等等。有了上述的解释，我们就能够在机组调整的时候做到心里有数、游刃有余。

[1]郭建.空气温度和相对湿度对空气体积的影响[J].中国特种设备安全，2006，22（7）：15-15.

X511

A