330MW机组脱硝系统运行优化研究

卢杉

（华电潍坊发电有限公司，山东 潍坊 261000）

伴随国家经济发展与环保标准逐渐提升，大众越来越重视烟气的NOx排放情况与NOx控制工作，NOx可对环境造成污染，既不利于人体健康，还会影响生态环境。对大气污染控制工作来说，减少NOx排放十分重要。受我国能源消耗结构影响，大量使用煤炭加重了NOx污染。火力发电厂将消耗大量煤炭，同时是监控NOx排放的关键单位，所以相关人员需要将环保控制重点放在控制发电厂锅炉NOx排放上。

1 SCR烟气脱硝系统简述和优化系统的作用

1.1 SCR烟气脱硝系统简述

SCR指的是选择催化还原技术，此系统能够让燃煤NOx排放量有所下降。SCR烟气脱硝系统在工作时的流程如下：在喷枪罐内部存储液体状态的反应还原剂，反应还原剂将开展反应气化工作，还会利用喷氨格棚进至SCR反应器内部，能够和烟气进行反应，最终让NOx的含量下降。

1.2 对脱硝系统进行优化的作用分析

火力发电厂的长时间发电工作会消耗很多煤炭资源，有数据表明，火力发电厂所用煤炭在国家煤炭资源总量中占据比重超过55%。同时，发电厂无法充分燃烧煤炭将增加有害气体排放，污染火力发电厂的周围环境，有害气体除二氧化碳和氮氧化物外，还有硫化物。如果燃料的燃烧效率不高，会让煤炭资源不能被充分使用，不但浪费煤炭资源，还会让发电厂运行成本增多。在火力发电厂机制影响下，锅炉运行会发生热量消耗现象，资源浪费问题存在于热量和电力资源的转换环节。如果锅炉空气预热器具有漏风现象，煤炭燃烧的氧气太少，燃料不能充分燃烧，发电厂会排放很多具有污染性质的烟气。火力发电厂应该顺应时代发展，对SCR的烟气脱硝系统进行使用，让发电厂生产成本明显下降，使节能减排压力有所缓解，有利于发电厂持续发展。

1.3 实例分析

文章以某公司的330MW机组为例，锅炉型号是B&WB-1196/17.5-M，具有亚临界参数，可自然循环，进行一次中间再热，具有烟气挡板调温功能和平衡通风功能，燃烧方式是前后墙对冲燃烧，锅炉处在紧身封闭状态，进行固态排查，汽包炉的结构是全钢架的悬吊结构。就脱硝系统而言，选用了选择性催化还原的工艺。对反应器来说，在布置时选择了高尘型工艺，指的是把反应器设置于锅炉省煤器出口和空预器的中间位置。对催化剂选择工作而言，选择了平板型催化剂，实行布置二层和预留一层的方式，配置蒸汽吹灰器的数量为12台。该发电厂将液氮当作还原剂，配置了液氮储存和氨气制备的供应系统。对液氨储罐系统来说，确保每台330MW机组能够符合脱硝效率一周耗量，即两台液氨储罐，每台液氨储罐的储存容积达到35m³，使充装系统的预设为80%，预装量达到33.6t。

2 脱硝反应的原理分析

利用催化剂，将氨气喷向烟气，烟气温度区间为280～420℃，对NOx进行还原，使其变为N2及H2O，反应 为4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O；6NO+4NH3→5N2+6H2O；6NO2+8NH3→7NO2+12H2O；2NO2+4NH3+O2→3N2+6H2O。脱硝反应原理如图1所示。

图1 脱硝反应原理

3 脱硝系统的运行调整分析

3.1 SCR反应器启动分析

对冷态启动来说，锅炉在长时间停止运行之后，此时脱硝反应器是常温状态，此类启动方法便是冷态启动。就冷态启动环节而言，如果反应器的温度比150℃小，则SCR每分钟的升温速度需要小于5℃。对温态启动来说，锅炉在温态启动情况下，反应器的温度比150℃大，每分钟SCR升温速度小于50℃，按照锅炉在启动方面的标准，温态启动温度通常不可符合该数值，在热态SCR启动情况下，其升温速度不会被当作控制对象。

3.2 脱硝装置的运行调整内容分析

（1）对SCR装置的运行环节而言，应调整内容除了运行烟气的温度和吹灰器的吹灰频率外，还有稀释风流量和氨喷射流量。

（2）就SCR喷氨的持续运行温度而言，一般最低值是315℃，最高值达到420℃。

（3）如果SCR入口的烟气温度比315℃小，此时氨喷射操作将终止。

（4）如果SCR入口的烟气温度超过420℃，此时有很高几率导致催化剂烧结现象出现，使脱硝的性能有所下降，氨喷射操作将终止。

（5）就氨喷射的流量控制工作而言，注氨流量的控制方式除出口的NOx浓度和氨逃逸的浓度外，还有脱硝效率。在氨逃逸的浓度大于3ppm情况下，SCR出口的NOx浓度未能符合100mg/Nm³标准，此时需削减氨气的注入量，将氨逃逸的浓度降到许可范畴，之后对氨逃逸过高原因进行找寻。在氨逃逸数值处在正常状态前提下，可增加氨气的注入量，确保SCR出口的NOx处在允许范围。就SCR反应器进出口位置的喷氨流量调节工作来说，不但需要确保氧量分析仪和氨气分析仪正常运行，还要让氮氧化物分析仪能够照常运行，保障仪器测量的准确性。

（6）就稀释风流量的控制工作来说，稀释风流量在设置时需要参照设计脱硝效率相应最多喷氨量，对氨空气混合物而言，保证氨体积浓度不超过5%。对氨/空气混合器来说，需保证氨和空气进行平均混合，具有指定压力。在喷嘴型的氨喷射系统中，如果氨喷射操作终止，出于防止氨喷嘴被飞灰堵塞目的，工作人员需要让稀释风机始终处在运行状态。

（7）对吹灰器的吹灰频率而言，当SCR进行注氨投运时，工作人员应该对反应器进出口位置压损改变情况多加监视。假如反应器进出口位置压损增长速度很快，和注氨之前发生了明显增加现象，在此情况下，工作人员应该加大催化剂吹灰力度。以蒸汽吹灰器为例，每次吹灰的间隔时间应保证为8h。

总之，一定要从学生的实际情况出发，注重学生良好学习习惯的培养，坚持循序渐进的教学原则，方能顺利的完成高一物理教学任务。

3.3 对低氧燃烧技术进行使用

为保障机组氨耗率的控制效果，工作人员对低氧燃烧技术进行选用，并且利用值际氨耗率的指标评比办法，让氨效率保持在7kg/万kWh附近。实例中8～12月的氨耗率如下：8月氨耗率10.45kg/万kWh、9月氨耗率7.99kg/万kWh、10月氨耗率6.2kg/万kWh、11月氨耗率6.87kg/万kWh、12月氨耗率7.32kg/万kWh。

4 脱硝系统投入运行的问题分析

4.1 影响风烟系统分析

随着脱硝系统的投入运行，烽烟系统的阻力有所增长，使烟气流场和烟气流速出现变化，烽烟系统的阻力增长数值是500Pa。伴随风烟系统阻力增多，引风机的电耗逐渐增多，在高负荷情况下出现引风机出力不够现象。对脱硝系统投入运行过程来说，工作人员需要提前对引风机风压和引风机风量裕度进行计算，如果出现风压裕度较弱情况，需要改造引风机，让引风机风压和引风机风量裕度具有更高合理性，数值为10%，避免引风机失速问题和引风机喘振异常问题出现在脱硝系统投入运行之后。

4.2 影响主汽参数分析

示例企业的燃烧器没有经过改造，存在脱硝入口的NOx含量比设计含量更高情况，让氨耗量逐渐增多。出于让氨耗量逐渐下降目的，锅炉利用燃烧调整方式对入口的NOx含量进行控制，选择低氧燃烧方法，喷氨量逐渐变少。锅炉低氧燃烧方式会让再热汽温度比规定值更低，该企业7月的再热汽温度是523.70℃，上一年度相同月份没有运用脱硝系统，再热汽温度达到537.06℃。企业8月的再热汽温度是525.57℃，上一年度同一月份脱硝系统没有运行，此时再热汽温度达到534.57℃，可发现再热汽温度出现明显降低现象。

4.3 影响脱硫系统分析

在脱硝系统投入运行之后，烟气内部的水分有所增多，在电袋除尘器和温降析出影响下，水分进至吸收塔，使脱硫补水量逐渐下降。

4.4 空预器影响分析

低温烟气存在SOx，催化剂层存在NH4HSO4，将使催化剂微孔结构出现闭塞问题，催化剂性能减弱，发生污染物NOx的排放超出标准问题。对空预器冷段来说，传热元件出现凝固现象，让空预器冷段存在积盐问题和结垢问题，对空预器照常工作十分不利，如果空预器在此情况下长时间工作，将有很高概率发生堵塞问题。

4.5 给输灰系统造成的影响分析

在脱硝系统投入运行之后，烟气和飞灰的含水量将提升，受输灰环节水分增多影响，输灰管道中飞灰流动性将下降，增多了输灰用气量，让空压机的运行数量有所增多，空压机的卸载时间很短，几乎在满功率状态下工作，空压机在8月的耗电率达到0.336%，和上一时期相比增长了0.032%。受飞灰的含水量提升影响，长期囤积让飞灰出现粘结现象，灰斗落灰情况与灰库放灰情况不佳。飞灰含水会让飞灰粘度提升，提升了飞灰的粘附力，使少数阳极板表面与阴极线表面出现飞灰粘结现象，对除尘工作的效率造成一定影响。飞灰的比电阻会在含水之后下降，飞灰导电性得到提高，高压整流变的功耗下降，二次电压出现显著降低现象，和原来的单半波运行方式做比较，发现此方式的耗电会显著提升，除尘变耗电率在8月的数值是0.233%，比上一时期增多了0.018%。受飞灰的湿度提高影响，布袋表面出现沾灰现象，让布袋透气性能有所下降，提升了除尘器的差压，使系统的阻力逐渐增大。在脱硝投运中，锅炉喷氨之后出现的NH4HSO3依附于飞灰颗粒，让飞灰颗粒发生比电阻下降现象，电除尘效率将得到提高，电区的输灰量逐渐增多，从而增多了压缩空气的耗量。

5 针对脱硝系统运行问题的应对举措

（2）在飞灰的含水量提升和电袋除尘器的滤袋表面出现灰质影响下，工作人员为避免滤袋的透气性能下降，对电除尘高压整流变的运作方法进行调整，从原来的单半波运行调整成全波运行方式，让高压整流变的出力情况得到增大，尽可能减弱滤袋的负荷。

（3）掌控好输灰的时间，使输灰的压力最大值不超过0.2MPa，避免在输灰管路在灰量太多影响下出现堵塞问题，工作人员应该实时依据灰量状况对输灰的周期和落灰的时间进行改动。

（4）在电袋除尘器的高压整流变中，工作人员应保障最高功率的输出量，让滤袋负荷状况下降，对滤袋的喷吹间隔进行掌控，使除尘器差压有所减少，避免受潮现象发生于没能尽快清理布袋表面灰尘情况，如果电袋除尘器的差压比1500Pa更高，需要尽快组织工作人员开展离线喷吹工作。

（5）工作人员可对灰库的气化风机进行调整，使电加热器的温度达到120℃，确保热气化风能够尽快吹走灰库飞灰的水分。

（6）工作人员不但要提升灰斗电加热器的设置温度，还要提升气化风机的电加热器在运行时的温度，确保灰斗存留灰尘尽快在受热后流化，避免囤积的飞灰在湿度太高影响下出现板结问题。

（7）工作人员需使烟气的温度提升，让烟气液相水分出现汽化现象，使烟气气相水增多，不断降低液相水含量，改善烟气的质量。

（8）提升引风机烟气量和引风机全压的相对关系，对引风机特性进行深入研究，为风机在运行时的稳定性提供保障。

（9）工作人员需要利用好停机检修阶段，开展再热器受热面的改造工作和燃烧器的改造工作，确保锅炉在运行过程中的氧量不超过设计范围，还要确保蒸汽参数不会超出合格范畴。

6 结语

对现阶段燃煤火电厂来说，煤炭资源是其工作中的关键燃料，利用燃烧煤炭来推进锅炉发动，以此实现对电能的制造目标，燃煤火电厂的发电方法将严重污染周围的环境。有关研究人员需要加大对330MW脱硝系统优化方法的研究力度，对火力发电厂的绿色发展进行主动探索，从而达到全面低排放目标，为我国环保事业作出贡献。