關(guān)于火電鍋爐風(fēng)機節(jié)能及氮氧化物減排的研究

彭南豐

摘 要：電力是我國的重點基礎(chǔ)工業(yè)，在我國提出創(chuàng)建和諧社會，發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟的環(huán)境下，考慮到對不可再生能源造成的影響，已經(jīng)有部分核電機組，但是，火電依然是中國市場電力發(fā)展的主導(dǎo)。鍋爐風(fēng)機作為火力發(fā)電中最常用的輔助設(shè)備[1]，也是耗電量最大的設(shè)備，約占整廠用電的40%。煤炭是生產(chǎn)電能的主要燃料，火力電廠在工作燃燒煤炭的同時，也排放出了大量的氮氧化物、二氧化硫等污染物，出現(xiàn)了很多的環(huán)境污染問題，根據(jù)美國EIA統(tǒng)計，我們氮氧化物排放量的66.7%都來自于煤炭。因此，降低鍋爐風(fēng)機的耗電量和減少氮氧化物的排放量迫在眉睫，文章就火電鍋爐風(fēng)機節(jié)能和氮氧化物的減排進行研究。

關(guān)鍵詞：火電鍋爐風(fēng)機；節(jié)能；氮氧化物；減排

1 火電鍋爐風(fēng)機節(jié)能研究

1.1 風(fēng)機選型參數(shù)計算

風(fēng)機能否高效的運行跟風(fēng)機的選型有很大的關(guān)系，風(fēng)機作為鍋爐的輔助設(shè)備，在選型時要先計算風(fēng)機的參數(shù)，優(yōu)化儲備裕量，出力裕度必須要大于鍋爐的出力裕度。TB點、BMCR、THA是風(fēng)機的考核點，在TB點和BMCR之間要選取合適的裕量，裕量過小風(fēng)機無法正常運行，裕量過大又會增加風(fēng)機的能耗，減低效率。必須要在滿足BT點的前提下讓BMCR和THA保持在高效區(qū)。根據(jù)相關(guān)實測數(shù)據(jù)顯示，風(fēng)機的能力與實際運行參數(shù)之間的裕量經(jīng)常偏大，往往是實際運行最大裕度的120%-130%，導(dǎo)致運行效率要低于最高效率，出現(xiàn)高效風(fēng)機低效運行的情況。如果鍋爐風(fēng)機要實現(xiàn)節(jié)能降耗首先要合理的選型[3]。

1.2 優(yōu)化系統(tǒng)氣動設(shè)計

想要風(fēng)機處在最佳的運行狀態(tài)，就要注意相關(guān)的管道和設(shè)備布置，良好的氣流流場可以提高風(fēng)機的運行效率，氣流進入風(fēng)機后的性能是由進口收斂段的角度和長度、出口擴壓段的角度和長度決定的。風(fēng)機相關(guān)設(shè)備的安裝位置要合理，避免紊流。如彎道、消聲器、擋板等如果與風(fēng)機的相對位置不合理，就會造成氣流阻塞、加重紊流，增加系統(tǒng)的阻力，也會加大能量消耗，甚至造成設(shè)備的破壞。

1.3 風(fēng)機調(diào)速的選擇

采用科學(xué)的調(diào)速方式，可以保持風(fēng)機的經(jīng)濟運行而目前最達到節(jié)能的目的。目前最好的調(diào)速方式就是高壓變頻調(diào)速，變頻調(diào)速具有效率高、范圍廣、精度高等特點[4]，既能減少對設(shè)備的機械沖擊，延長其使用壽命，又能實現(xiàn)風(fēng)機的節(jié)能。風(fēng)機的運行主要與流量、風(fēng)壓、軸功率、轉(zhuǎn)速有關(guān)，在表1中主要說明風(fēng)機變速時這四者之間的關(guān)系。

2 火電廠氮氧化物減排研究

曾經(jīng)有專家提到：“氮氧化物（NOx）是涉及環(huán)境問題最多的污染物”，隨著經(jīng)濟的發(fā)展，生態(tài)環(huán)境污染的問題已經(jīng)越來越嚴(yán)重，氮氧化物的排放量也在逐年增加，酸雨形成的原因之一也就是空氣中的氮氧化物與水結(jié)合形成的硝酸根，有研究證明，氮氧化物同時也是形成霾的原因之一，如果不加以控制，會造成嚴(yán)重的環(huán)境污染，制約我國經(jīng)濟的發(fā)展。環(huán)境的治理一直是我國的一個重要話題，在“十二五”計劃中就明確提到了氮氧化物減排的剛性要求，良好的環(huán)境是實現(xiàn)社會可持續(xù)發(fā)展的必要前提。

2.1 火電廠的氮氧化物排放情況

我們國家的主要電力供應(yīng)是來自于火力發(fā)電，在火力發(fā)電廠現(xiàn)階段和未來很長的時間內(nèi)，煤炭都將是主要的利用能源，煤炭在燃燒的時候會釋放大量的氮氧化物，調(diào)查顯示，火電廠氮氧化物的排放量占全國總排放量的40%左右，預(yù)計到2020年，我國火電廠的氮氧化物排放量將達到1300萬噸以上，火電廠氮氧化物的排放將對生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生嚴(yán)重的影響。

2.2 氮氧化物減排的意義

在我國，減排已經(jīng)被提到了很重要的位置，國家也表現(xiàn)出了對氮氧化物減排的高度認(rèn)識。氮氧化物排放時我國環(huán)境污染的主要問題之一，空氣中的氮氧化物與水結(jié)合形成的硝酸根是產(chǎn)生酸雨的原因之一，會讓土壤、水酸化和水富營養(yǎng)化，氮氧化物的排放也會增加空氣中的細(xì)微顆粒，是產(chǎn)生霾的原因之一，在陽光的照射下經(jīng)由一連串的光化學(xué)反應(yīng)而形成二次污染物，造成光化學(xué)污染，對人體造成嚴(yán)重的危害。氮氧化物的減排對環(huán)境的保護有重要的作用，控制氮氧化物的排放量是改善大氣環(huán)境和保護人體健康的重要措施。

2.3 火電廠氮氧化物的減排

目前在我國火電廠實施氮氧化物減排的主要措施是安裝煙氣脫硝裝置，改進低氮燃燒技術(shù)。在《火電廠氮氧化物防止技術(shù)政策》中提到，低氮燃燒技術(shù)應(yīng)該作為火電廠氮氧化物控制的首選技術(shù)，當(dāng)下，火電廠大部分機組已經(jīng)完成了低氮燃燒技術(shù)的改進，可以降低30%左右的氮氧化物排放量，但是不能達到綜合館控制量的目標(biāo)，實施煙氣脫硝技術(shù)就成了控制氮氧化物減排的重要舉措。

煙氣脫硝技術(shù)主要分為干、濕兩種方式，其中干法包含選擇性催化還原技術(shù)（SCR）、選擇性非催化還原技術(shù)（SNCR）和（SCR）（SNC

R）聯(lián)合技術(shù)[5]。SCR脫硝技術(shù)是目前應(yīng)用最廣泛的方法，它主要是將還原劑（氨水、尿素、液氮）注入煙道，在氧氣含量達到一定濃度時添加催化劑，使煙氣中的氮氧化物還原成水和N2，一般脫硝效率非常高，能達到70%以上，是目前較為成熟的脫硝技術(shù)，SCR的具體催化原理在圖1中有表明。SNCR脫硝技術(shù)是在高溫的條件下將還原劑（氨水、尿素、液氮）注入煙道，不需要加入催化劑，讓還原劑與氮氧化物進行選擇性反應(yīng)，利用還原劑分解而成的NH3與氮氧化物反應(yīng)生成氨氣。SNCR的特點是成本低、操作簡單，但是脫硝率要低于SCR技術(shù)。（SCR）（SNCR）聯(lián)合技術(shù)結(jié)合了兩種技術(shù)的優(yōu)點，在高溫的條件下注入還原劑，還原劑與氮氧化物進行選擇性反應(yīng)，脫出一部分二氧化氮，在將為完全反應(yīng)的還原劑加入到SCR系統(tǒng)，進行催化還原反應(yīng)，其優(yōu)點是減少了催化劑的用量。

3 結(jié)束語

本文對火電鍋爐風(fēng)機的節(jié)能和氮氧化物的減排進行了研究，為了保持社會經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展，火電廠要響應(yīng)國家的號召，做好節(jié)能減排的工作，為環(huán)境保護做出努力。

參考文獻

[1]孟繁波，吳洪達.關(guān)于火電鍋爐風(fēng)機節(jié)能及氮氧化物減排的研究[J].科技傳播，2013（03）：57+32.

[2]劉健.電廠泵與風(fēng)機節(jié)能技術(shù)探討[J].山東工業(yè)技術(shù)，2017（07）：178.

[3]楊帆.電站鍋爐風(fēng)機節(jié)能改造中的相關(guān)問題分析[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2016（17）：142.

[4]李芳.高壓變頻器在電廠鍋爐風(fēng)機節(jié)能中的應(yīng)用研究[J].電子技術(shù)與軟件工程，2014（22）：160.

[5]龐興龍，史曉宏，付振來.火力發(fā)電廠氮氧化物減排[J].北方環(huán)境，2012（04）：69-71.