330MW機(jī)組脫硝系統(tǒng)運行優(yōu)化研究

盧杉

（華電濰坊發(fā)電有限公司，山東 濰坊 261000）

伴隨國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展與環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)逐漸提升，大眾越來越重視煙氣的NOx排放情況與NOx控制工作，NOx可對環(huán)境造成污染，既不利于人體健康，還會影響生態(tài)環(huán)境。對大氣污染控制工作來說，減少NOx排放十分重要。受我國能源消耗結(jié)構(gòu)影響，大量使用煤炭加重了NOx污染?；鹆Πl(fā)電廠將消耗大量煤炭，同時是監(jiān)控NOx排放的關(guān)鍵單位，所以相關(guān)人員需要將環(huán)?？刂浦攸c放在控制發(fā)電廠鍋爐NOx排放上。

1 SCR煙氣脫硝系統(tǒng)簡述和優(yōu)化系統(tǒng)的作用

1.1 SCR煙氣脫硝系統(tǒng)簡述

SCR指的是選擇催化還原技術(shù)，此系統(tǒng)能夠讓燃煤NOx排放量有所下降。SCR煙氣脫硝系統(tǒng)在工作時的流程如下：在噴槍罐內(nèi)部存儲液體狀態(tài)的反應(yīng)還原劑，反應(yīng)還原劑將開展反應(yīng)氣化工作，還會利用噴氨格棚進(jìn)至SCR反應(yīng)器內(nèi)部，能夠和煙氣進(jìn)行反應(yīng)，最終讓NOx的含量下降。

1.2 對脫硝系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化的作用分析

火力發(fā)電廠的長時間發(fā)電工作會消耗很多煤炭資源，有數(shù)據(jù)表明，火力發(fā)電廠所用煤炭在國家煤炭資源總量中占據(jù)比重超過55%。同時，發(fā)電廠無法充分燃燒煤炭將增加有害氣體排放，污染火力發(fā)電廠的周圍環(huán)境，有害氣體除二氧化碳和氮氧化物外，還有硫化物。如果燃料的燃燒效率不高，會讓煤炭資源不能被充分使用，不但浪費煤炭資源，還會讓發(fā)電廠運行成本增多。在火力發(fā)電廠機(jī)制影響下，鍋爐運行會發(fā)生熱量消耗現(xiàn)象，資源浪費問題存在于熱量和電力資源的轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)。如果鍋爐空氣預(yù)熱器具有漏風(fēng)現(xiàn)象，煤炭燃燒的氧氣太少，燃料不能充分燃燒，發(fā)電廠會排放很多具有污染性質(zhì)的煙氣。火力發(fā)電廠應(yīng)該順應(yīng)時代發(fā)展，對SCR的煙氣脫硝系統(tǒng)進(jìn)行使用，讓發(fā)電廠生產(chǎn)成本明顯下降，使節(jié)能減排壓力有所緩解，有利于發(fā)電廠持續(xù)發(fā)展。

1.3 實例分析

文章以某公司的330MW機(jī)組為例，鍋爐型號是B&WB-1196/17.5-M，具有亞臨界參數(shù)，可自然循環(huán)，進(jìn)行一次中間再熱，具有煙氣擋板調(diào)溫功能和平衡通風(fēng)功能，燃燒方式是前后墻對沖燃燒，鍋爐處在緊身封閉狀態(tài)，進(jìn)行固態(tài)排查，汽包爐的結(jié)構(gòu)是全鋼架的懸吊結(jié)構(gòu)。就脫硝系統(tǒng)而言，選用了選擇性催化還原的工藝。對反應(yīng)器來說，在布置時選擇了高塵型工藝，指的是把反應(yīng)器設(shè)置于鍋爐省煤器出口和空預(yù)器的中間位置。對催化劑選擇工作而言，選擇了平板型催化劑，實行布置二層和預(yù)留一層的方式，配置蒸汽吹灰器的數(shù)量為12臺。該發(fā)電廠將液氮當(dāng)作還原劑，配置了液氮儲存和氨氣制備的供應(yīng)系統(tǒng)。對液氨儲罐系統(tǒng)來說，確保每臺330MW機(jī)組能夠符合脫硝效率一周耗量，即兩臺液氨儲罐，每臺液氨儲罐的儲存容積達(dá)到35m3，使充裝系統(tǒng)的預(yù)設(shè)為80%，預(yù)裝量達(dá)到33.6t。

2 脫硝反應(yīng)的原理分析

利用催化劑，將氨氣噴向煙氣，煙氣溫度區(qū)間為280～420℃，對NOx進(jìn)行還原，使其變?yōu)镹2及H2O，反應(yīng) 為4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O；6NO+4NH3→5N2+6H2O；6NO2+8NH3→7NO2+12H2O；2NO2+4NH3+O2→3N2+6H2O。脫硝反應(yīng)原理如圖1所示。

圖1 脫硝反應(yīng)原理

3 脫硝系統(tǒng)的運行調(diào)整分析

3.1 SCR反應(yīng)器啟動分析

對冷態(tài)啟動來說，鍋爐在長時間停止運行之后，此時脫硝反應(yīng)器是常溫狀態(tài)，此類啟動方法便是冷態(tài)啟動。就冷態(tài)啟動環(huán)節(jié)而言，如果反應(yīng)器的溫度比150℃小，則SCR每分鐘的升溫速度需要小于5℃。對溫態(tài)啟動來說，鍋爐在溫態(tài)啟動情況下，反應(yīng)器的溫度比150℃大，每分鐘SCR升溫速度小于50℃，按照鍋爐在啟動方面的標(biāo)準(zhǔn)，溫態(tài)啟動溫度通常不可符合該數(shù)值，在熱態(tài)SCR啟動情況下，其升溫速度不會被當(dāng)作控制對象。

3.2 脫硝裝置的運行調(diào)整內(nèi)容分析

（1）對SCR裝置的運行環(huán)節(jié)而言，應(yīng)調(diào)整內(nèi)容除了運行煙氣的溫度和吹灰器的吹灰頻率外，還有稀釋風(fēng)流量和氨噴射流量。

（2）就SCR噴氨的持續(xù)運行溫度而言，一般最低值是315℃，最高值達(dá)到420℃。

（3）如果SCR入口的煙氣溫度比315℃小，此時氨噴射操作將終止。

（4）如果SCR入口的煙氣溫度超過420℃，此時有很高幾率導(dǎo)致催化劑燒結(jié)現(xiàn)象出現(xiàn)，使脫硝的性能有所下降，氨噴射操作將終止。

（5）就氨噴射的流量控制工作而言，注氨流量的控制方式除出口的NOx濃度和氨逃逸的濃度外，還有脫硝效率。在氨逃逸的濃度大于3ppm情況下，SCR出口的NOx濃度未能符合100mg/Nm3標(biāo)準(zhǔn)，此時需削減氨氣的注入量，將氨逃逸的濃度降到許可范疇，之后對氨逃逸過高原因進(jìn)行找尋。在氨逃逸數(shù)值處在正常狀態(tài)前提下，可增加氨氣的注入量，確保SCR出口的NOx處在允許范圍。就SCR反應(yīng)器進(jìn)出口位置的噴氨流量調(diào)節(jié)工作來說，不但需要確保氧量分析儀和氨氣分析儀正常運行，還要讓氮氧化物分析儀能夠照常運行，保障儀器測量的準(zhǔn)確性。

（6）就稀釋風(fēng)流量的控制工作來說，稀釋風(fēng)流量在設(shè)置時需要參照設(shè)計脫硝效率相應(yīng)最多噴氨量，對氨空氣混合物而言，保證氨體積濃度不超過5%。對氨/空氣混合器來說，需保證氨和空氣進(jìn)行平均混合，具有指定壓力。在噴嘴型的氨噴射系統(tǒng)中，如果氨噴射操作終止，出于防止氨噴嘴被飛灰堵塞目的，工作人員需要讓稀釋風(fēng)機(jī)始終處在運行狀態(tài)。

（7）對吹灰器的吹灰頻率而言，當(dāng)SCR進(jìn)行注氨投運時，工作人員應(yīng)該對反應(yīng)器進(jìn)出口位置壓損改變情況多加監(jiān)視。假如反應(yīng)器進(jìn)出口位置壓損增長速度很快，和注氨之前發(fā)生了明顯增加現(xiàn)象，在此情況下，工作人員應(yīng)該加大催化劑吹灰力度。以蒸汽吹灰器為例，每次吹灰的間隔時間應(yīng)保證為8h。

總之，一定要從學(xué)生的實際情況出發(fā)，注重學(xué)生良好學(xué)習(xí)習(xí)慣的培養(yǎng)，堅持循序漸進(jìn)的教學(xué)原則，方能順利的完成高一物理教學(xué)任務(wù)。

3.3 對低氧燃燒技術(shù)進(jìn)行使用

為保障機(jī)組氨耗率的控制效果，工作人員對低氧燃燒技術(shù)進(jìn)行選用，并且利用值際氨耗率的指標(biāo)評比辦法，讓氨效率保持在7kg/萬kWh附近。實例中8～12月的氨耗率如下：8月氨耗率10.45kg/萬kWh、9月氨耗率7.99kg/萬kWh、10月氨耗率6.2kg/萬kWh、11月氨耗率6.87kg/萬kWh、12月氨耗率7.32kg/萬kWh。

4 脫硝系統(tǒng)投入運行的問題分析

4.1 影響風(fēng)煙系統(tǒng)分析

隨著脫硝系統(tǒng)的投入運行，烽煙系統(tǒng)的阻力有所增長，使煙氣流場和煙氣流速出現(xiàn)變化，烽煙系統(tǒng)的阻力增長數(shù)值是500Pa。伴隨風(fēng)煙系統(tǒng)阻力增多，引風(fēng)機(jī)的電耗逐漸增多，在高負(fù)荷情況下出現(xiàn)引風(fēng)機(jī)出力不夠現(xiàn)象。對脫硝系統(tǒng)投入運行過程來說，工作人員需要提前對引風(fēng)機(jī)風(fēng)壓和引風(fēng)機(jī)風(fēng)量裕度進(jìn)行計算，如果出現(xiàn)風(fēng)壓裕度較弱情況，需要改造引風(fēng)機(jī)，讓引風(fēng)機(jī)風(fēng)壓和引風(fēng)機(jī)風(fēng)量裕度具有更高合理性，數(shù)值為10%，避免引風(fēng)機(jī)失速問題和引風(fēng)機(jī)喘振異常問題出現(xiàn)在脫硝系統(tǒng)投入運行之后。

4.2 影響主汽參數(shù)分析

示例企業(yè)的燃燒器沒有經(jīng)過改造，存在脫硝入口的NOx含量比設(shè)計含量更高情況，讓氨耗量逐漸增多。出于讓氨耗量逐漸下降目的，鍋爐利用燃燒調(diào)整方式對入口的NOx含量進(jìn)行控制，選擇低氧燃燒方法，噴氨量逐漸變少。鍋爐低氧燃燒方式會讓再熱汽溫度比規(guī)定值更低，該企業(yè)7月的再熱汽溫度是523.70℃，上一年度相同月份沒有運用脫硝系統(tǒng)，再熱汽溫度達(dá)到537.06℃。企業(yè)8月的再熱汽溫度是525.57℃，上一年度同一月份脫硝系統(tǒng)沒有運行，此時再熱汽溫度達(dá)到534.57℃，可發(fā)現(xiàn)再熱汽溫度出現(xiàn)明顯降低現(xiàn)象。

4.3 影響脫硫系統(tǒng)分析

在脫硝系統(tǒng)投入運行之后，煙氣內(nèi)部的水分有所增多，在電袋除塵器和溫降析出影響下，水分進(jìn)至吸收塔，使脫硫補水量逐漸下降。

4.4 空預(yù)器影響分析

低溫?zé)煔獯嬖赟Ox，催化劑層存在NH4HSO4，將使催化劑微孔結(jié)構(gòu)出現(xiàn)閉塞問題，催化劑性能減弱，發(fā)生污染物NOx的排放超出標(biāo)準(zhǔn)問題。對空預(yù)器冷段來說，傳熱元件出現(xiàn)凝固現(xiàn)象，讓空預(yù)器冷段存在積鹽問題和結(jié)垢問題，對空預(yù)器照常工作十分不利，如果空預(yù)器在此情況下長時間工作，將有很高概率發(fā)生堵塞問題。

4.5 給輸灰系統(tǒng)造成的影響分析

在脫硝系統(tǒng)投入運行之后，煙氣和飛灰的含水量將提升，受輸灰環(huán)節(jié)水分增多影響，輸灰管道中飛灰流動性將下降，增多了輸灰用氣量，讓空壓機(jī)的運行數(shù)量有所增多，空壓機(jī)的卸載時間很短，幾乎在滿功率狀態(tài)下工作，空壓機(jī)在8月的耗電率達(dá)到0.336%，和上一時期相比增長了0.032%。受飛灰的含水量提升影響，長期囤積讓飛灰出現(xiàn)粘結(jié)現(xiàn)象，灰斗落灰情況與灰?guī)旆呕仪闆r不佳。飛灰含水會讓飛灰粘度提升，提升了飛灰的粘附力，使少數(shù)陽極板表面與陰極線表面出現(xiàn)飛灰粘結(jié)現(xiàn)象，對除塵工作的效率造成一定影響。飛灰的比電阻會在含水之后下降，飛灰導(dǎo)電性得到提高，高壓整流變的功耗下降，二次電壓出現(xiàn)顯著降低現(xiàn)象，和原來的單半波運行方式做比較，發(fā)現(xiàn)此方式的耗電會顯著提升，除塵變耗電率在8月的數(shù)值是0.233%，比上一時期增多了0.018%。受飛灰的濕度提高影響，布袋表面出現(xiàn)沾灰現(xiàn)象，讓布袋透氣性能有所下降，提升了除塵器的差壓，使系統(tǒng)的阻力逐漸增大。在脫硝投運中，鍋爐噴氨之后出現(xiàn)的NH4HSO3依附于飛灰顆粒，讓飛灰顆粒發(fā)生比電阻下降現(xiàn)象，電除塵效率將得到提高，電區(qū)的輸灰量逐漸增多，從而增多了壓縮空氣的耗量。

5 針對脫硝系統(tǒng)運行問題的應(yīng)對舉措

（2）在飛灰的含水量提升和電袋除塵器的濾袋表面出現(xiàn)灰質(zhì)影響下，工作人員為避免濾袋的透氣性能下降，對電除塵高壓整流變的運作方法進(jìn)行調(diào)整，從原來的單半波運行調(diào)整成全波運行方式，讓高壓整流變的出力情況得到增大，盡可能減弱濾袋的負(fù)荷。

（3）掌控好輸灰的時間，使輸灰的壓力最大值不超過0.2MPa，避免在輸灰管路在灰量太多影響下出現(xiàn)堵塞問題，工作人員應(yīng)該實時依據(jù)灰量狀況對輸灰的周期和落灰的時間進(jìn)行改動。

（4）在電袋除塵器的高壓整流變中，工作人員應(yīng)保障最高功率的輸出量，讓濾袋負(fù)荷狀況下降，對濾袋的噴吹間隔進(jìn)行掌控，使除塵器差壓有所減少，避免受潮現(xiàn)象發(fā)生于沒能盡快清理布袋表面灰塵情況，如果電袋除塵器的差壓比1500Pa更高，需要盡快組織工作人員開展離線噴吹工作。

（5）工作人員可對灰?guī)斓臍饣L(fēng)機(jī)進(jìn)行調(diào)整，使電加熱器的溫度達(dá)到120℃，確保熱氣化風(fēng)能夠盡快吹走灰?guī)祜w灰的水分。

（6）工作人員不但要提升灰斗電加熱器的設(shè)置溫度，還要提升氣化風(fēng)機(jī)的電加熱器在運行時的溫度，確?；叶反媪艋覊m盡快在受熱后流化，避免囤積的飛灰在濕度太高影響下出現(xiàn)板結(jié)問題。

（7）工作人員需使煙氣的溫度提升，讓煙氣液相水分出現(xiàn)汽化現(xiàn)象，使煙氣氣相水增多，不斷降低液相水含量，改善煙氣的質(zhì)量。

（8）提升引風(fēng)機(jī)煙氣量和引風(fēng)機(jī)全壓的相對關(guān)系，對引風(fēng)機(jī)特性進(jìn)行深入研究，為風(fēng)機(jī)在運行時的穩(wěn)定性提供保障。

（9）工作人員需要利用好停機(jī)檢修階段，開展再熱器受熱面的改造工作和燃燒器的改造工作，確保鍋爐在運行過程中的氧量不超過設(shè)計范圍，還要確保蒸汽參數(shù)不會超出合格范疇。

6 結(jié)語

對現(xiàn)階段燃煤火電廠來說，煤炭資源是其工作中的關(guān)鍵燃料，利用燃燒煤炭來推進(jìn)鍋爐發(fā)動，以此實現(xiàn)對電能的制造目標(biāo)，燃煤火電廠的發(fā)電方法將嚴(yán)重污染周圍的環(huán)境。有關(guān)研究人員需要加大對330MW脫硝系統(tǒng)優(yōu)化方法的研究力度，對火力發(fā)電廠的綠色發(fā)展進(jìn)行主動探索，從而達(dá)到全面低排放目標(biāo)，為我國環(huán)保事業(yè)作出貢獻(xiàn)。