火電廠脫硝改造及對鍋爐系統(tǒng)影響研究

蔡世峰

摘 要：對于火電廠脫硝技術(shù)的理想要求是，SCR出口NOx需要能夠達到最低排放標(biāo)準(zhǔn)，同時所逃逸的NH3濃度小于標(biāo)準(zhǔn)值，這就需要使得NOx和NH3的檢測確保準(zhǔn)確，若是NH3超過標(biāo)準(zhǔn)就會造成空預(yù)器出現(xiàn)結(jié)焦的情況，使得機組的效率下降，嚴(yán)重的還會對設(shè)備產(chǎn)生損壞等。所以本文主要就對火電廠脫硝改造及對鍋爐系統(tǒng)影響進行分析和探討。

關(guān)鍵詞：火電廠；脫硝改造；鍋爐系統(tǒng)；影響

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.10.200

1 火電廠脫銷技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀

我國火電廠比較常見的脫硝技術(shù)有SCR（選擇性催化還原法）、SNCR（非選擇性催化還原法）和對這兩種方法進行結(jié)合的方式，選擇性催化還原法在實際的脫硝當(dāng)中有污染小以及凈化效果高以及技術(shù)水平成熟等特征，脫銷率可以達到80-90%左右，但是對于非選擇性催化還原法來講，在脫硝中不需要催化劑，運行中成本也比較低，然而會導(dǎo)致二次污染的產(chǎn)生，同時脫銷率不是很高，通常只能達到30-50%左右。選擇性催化還原法其原理為：火力發(fā)電廠機組的省煤器和預(yù)熱器之間，對于選擇性催化還原反應(yīng)器實施設(shè)置，在機組完成運行之后，煙氣在垂直狀態(tài)在反應(yīng)器中進入，催化劑在對其反應(yīng)之后，對于一些有害的氮化物氣體進行還原為水和氮氣。在該反應(yīng)當(dāng)中，一般需要確保溫度能夠在300-400℃之間；對于非選擇性催化還原法來講，其技術(shù)原理就是鍋爐當(dāng)中的煙氣溫度在達到900-1000℃時，將鍋爐內(nèi)部進行還原劑的加入，比如，尿素和氮等，以此對一些有害的氮化物還原為水和氮氣。對這兩個技術(shù)進行結(jié)合在一起，主要就是對其各自的優(yōu)勢進行結(jié)合，以此來彌補彼此的不足，將脫銷率不斷提升。因為這兩種技術(shù)融合之后，脫硝工藝會比較復(fù)雜。因此，對于這兩種技術(shù)的結(jié)合使用主要應(yīng)用在一些脫銷率要求比較高的場景中。

脫硝技術(shù)主要就是對氮化物進行消除的一個過程，以此來避免火電廠對環(huán)境造成污染。相對于我國當(dāng)前實際的發(fā)展來講，因為受到相關(guān)因素對其的影響，使得在火電廠生產(chǎn)中脫硝技術(shù)有著很大的局限性，比如，實際操作難度大以及運行的成本比較高等。因此，使得我國火電廠在對脫硝技術(shù)的應(yīng)用方面，和西方一些發(fā)達國家相比有一些落后。近些年，隨著相關(guān)技術(shù)的不斷完善，使得脫硝技術(shù)有了很大的發(fā)展，使得在一定意義上能夠很好的滿足火電廠的實際生產(chǎn)需求。

2 氮氧化物排放濃度不能達標(biāo)的主要原因

2.1 影響脫硝效率的因素

由于各個區(qū)域的煤質(zhì)不同，造成煤炭混燒的情況一致存在，因此，燃燒一些低熱量的煤炭會出現(xiàn)很大的煙氣；反之，若是采用一些高熱量的煤質(zhì)，所產(chǎn)生的煙氣量也會非常少。若是煤質(zhì)熱值比較低，其水分就比較少，燃燒所產(chǎn)生的煙氣溫度也會非常高，煙氣量通常在一定基礎(chǔ)上就會使得脫銷率降低。煤質(zhì)所產(chǎn)生的變化使得對SCR裝置和催化劑的要求也會很高。

2.2 煙氣的溫度

氮化物脫銷率影響因素主要就是因為鍋爐排煙溫度不同。火電廠在對SCR法選擇中，鍋爐的煙氣溫度范圍通常在871～1038℃，還原劑主要就是氮，其產(chǎn)生相應(yīng)的變化；溫度在沒有達到871℃時，反應(yīng)會不完全，使得脫銷率降低，其中的氮自身的逃逸率也會提升，使得雙重污染產(chǎn)生。SNCR法也可以應(yīng)用尿素作為還原劑，和水進行混合調(diào)成一定濃度的液體，繼而將其加入到溫度為927～1093℃的煙氣當(dāng)中，以此確保其和噴氨相同的效果。

3 火電廠脫硝改造及對鍋爐系統(tǒng)影響

3.1 對鍋爐燃燒的影響

應(yīng)用低氮燃燒器和脫硝工藝結(jié)合的方式，可以對煙氣當(dāng)中的氮化物含量實現(xiàn)合理的控制，以此將其含量減少，從而將煙氣中的氮化物及時的脫除。在通過這種方式改造之后，一般，氮化物的排放量可以有效的控制在60mg/m3以內(nèi)。低氮燃燒的原理主要是：對氮化物進行抑制，同時應(yīng)用二次燃燒的方法，可以使得在實際的燃燒當(dāng)中，氮化物降低到40%左右。例如，某火電廠，該火電廠有兩臺鍋爐系統(tǒng)，其使用的主要就是直流燃燒器，為了能夠?qū)㈠仩t的燃燒效率提升，火電廠管理人員和技術(shù)人員研究之后對鍋爐燃燒器實施改造，選用低氮燃燒技術(shù)，具體主要就是，在主燃燒器上部，進行高位和低位分離盡風(fēng)的設(shè)置，同時進行還原性氣氛的設(shè)置，以此來對氮化物的生成實施抑制。在對于燃燒器的改造中，在對鍋爐系統(tǒng)運行效率不產(chǎn)生影響的基礎(chǔ)上，對風(fēng)箱合理改造，采用新增設(shè)的盡風(fēng)系統(tǒng)，使得煤粉管道能夠保持相應(yīng)的性能，以此使得其對鍋爐燃燒系統(tǒng)正常運行不會產(chǎn)生影響。

3.2 對引風(fēng)機的影響

某個火電廠鍋爐機組采用的是靜葉可調(diào)式軸流風(fēng)機，在進行改造前對煙氣系統(tǒng)阻力進行測試和評估，通過評估之后，進行脫硝裝置的增設(shè)，但是引風(fēng)機自身的出力能力和相關(guān)要求不相符合。因此，在實際的改造中對于引風(fēng)機實施了改造。因為該火電廠在實際的改造中對引風(fēng)機風(fēng)量和風(fēng)壓設(shè)置為15%和30%。在完成改造之后，BMCR工況基礎(chǔ)中，將其阻力增大到了1.35kPa。通過對煙氣脫硝改造之后實施相應(yīng)的核算，引風(fēng)機阻力增加到了5.5kPa。因為該火電廠在實際的改造之前考慮的不是很完善，使得引風(fēng)機參數(shù)非常大，在運行中，煙氣系統(tǒng)阻力小于所計算的阻力，使得風(fēng)機很難高效運行，這樣就對風(fēng)機的運行效率產(chǎn)生影響

3.3 對空氣預(yù)熱器的影響

某火電廠在對于其自身的鍋爐系統(tǒng)建設(shè)當(dāng)中，為了能夠有效的滿足脫硝系統(tǒng)的實際需求，采用的空氣預(yù)熱器主要是國產(chǎn)的。在脫硝系統(tǒng)長時間運行之后，選擇性還原催化劑的自身催化效果下降，在脫硝當(dāng)中，氮氣噴入量也在不斷的增大，逃逸率也在上升。因此，在此基礎(chǔ)上，使得硫酸銨不斷產(chǎn)生，同時在空氣預(yù)熱器傳熱部件當(dāng)中附著，在積灰厚度達到一定的厚度之后，換熱通道就會出現(xiàn)堵塞，預(yù)熱器自身的運行阻力也會增加，同時使得傳熱效率降低。

4 結(jié)語

總之，在對煙氣脫硝設(shè)備進行改造當(dāng)中，需要對改造當(dāng)中對于鍋爐系統(tǒng)所產(chǎn)生的影響綜合分析，同時采用科學(xué)合理的改造方法，對鍋爐運行安全和穩(wěn)定性的影響降低，這樣才能夠使得火電廠的生產(chǎn)效率提升。

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