480 t/h供熱鍋爐脫硝還原劑改造稀釋風(fēng)熱源選擇及控制技術(shù)探討

0 前言

目前熱電廠普遍使用液氨作為脫硝系統(tǒng)還原劑。根據(jù)《危險(xiǎn)化學(xué)品重大危險(xiǎn)源辨識(shí)》（GB/18218-2009）的相關(guān)規(guī)定，液氨屬于危險(xiǎn)品，在生產(chǎn)、加工、使用或存儲(chǔ)量超過10 t時(shí)構(gòu)成重大危險(xiǎn)源，納入國(guó)家安全監(jiān)察機(jī)構(gòu)重點(diǎn)監(jiān)控范圍。

根據(jù)《中共中央國(guó)務(wù)院關(guān)于推進(jìn)安全生產(chǎn)領(lǐng)域改革發(fā)展的意見》（中發(fā)［2016］32號(hào)）、中共中央辦公廳、國(guó)務(wù)院辦公廳印發(fā)的《關(guān)于全面加強(qiáng)危險(xiǎn)化學(xué)品安全生產(chǎn)工作的意見》、國(guó)家能源局綜合司發(fā)布《切實(shí)加強(qiáng)電力行業(yè)危險(xiǎn)化學(xué)品安全綜合治理工作的緊急通知》（國(guó)能綜函安全［2019］132號(hào)）等文件要求，熱電廠積極開展液氨罐區(qū)重大危險(xiǎn)源治理，加快推進(jìn)尿素升級(jí)改造進(jìn)度。

目前尿素作為SCR煙氣脫硝還原劑，主要有尿素?zé)峤庵瓢焙退庵瓢?種工藝。相比較而言，尿素?zé)峤庵瓢惫に囉捎谙到y(tǒng)簡(jiǎn)單、運(yùn)行穩(wěn)定、響應(yīng)速度快、維護(hù)量小，被越來越多電廠采用

。

本文基于某熱電廠480 t/h供熱鍋爐采用尿素?zé)峤馓娲喊惫に嚨母脑煸O(shè)計(jì)，對(duì)其熱源選擇和稀釋風(fēng)控制技術(shù)特點(diǎn)進(jìn)行探討。

由于進(jìn)化的觀念所強(qiáng)調(diào)的時(shí)代性和進(jìn)步性，“國(guó)故”終究只是過去式，無法真正從“古”來到“今”。胡適說文言文是“死文字”，決不能做出有生命有價(jià)值的現(xiàn)代文學(xué)。他主張“歷史的真理論”，認(rèn)為真理的價(jià)值只是“擺過渡，做過媒”，可以隨時(shí)換掉、趕走。這樣的“國(guó)故”即使被“整理”出來龍去脈，其價(jià)值最終也極易被“評(píng)判”為陳設(shè)在博物館的、沒有生命的展品。時(shí)間之流終究被“評(píng)判”之利刀斬?cái)酁楣沤竦膱?jiān)硬對(duì)峙，已“死”的過去走不進(jìn)現(xiàn)在和將來的生命。所以，“評(píng)判的態(tài)度”不僅要求人們認(rèn)清古今變易的大勢(shì)所趨，更要做“反對(duì)調(diào)和”的“革新家”，將目光聚焦于現(xiàn)在與未來。在胡適看來，生乎今之世而反古之道，是有違進(jìn)化之跡的背時(shí)逆流。

1 鍋爐設(shè)備概況

某熱電廠鍋爐配套額定蒸發(fā)量為480 t/h的高壓自然循環(huán)汽包爐，采用四角切圓燃燒方式，主要技術(shù)參數(shù)見表1。

窗外明媚的秋光從窗簾縫隙里鉆進(jìn)來，空中懸浮著灰塵。這世界滿是塵埃，漂浮在空氣中或停留在某一處，看似不存在，其實(shí)隨處可見。

推薦理由:本書以愛情主題切入中國(guó)近現(xiàn)代史，兩百年愛情的演變，折射出中國(guó)人心靈的滄海桑田。作者主要通過晚明至當(dāng)代的一些重要文學(xué)作品，勾勒了愛情在中國(guó)文學(xué)敘述中的歷史。呈現(xiàn)了近現(xiàn)代中國(guó)人如何利用愛情以及情感的話語構(gòu)建身份、道德、性別、權(quán)力、群體乃至國(guó)族與世界。

2 SCR煙氣脫硝尿素?zé)峤獾墓に囋?/h2>

尿素溶液在熱解器內(nèi)水分不斷蒸發(fā)，尿素溶液不斷濃縮結(jié)晶達(dá)到飽和時(shí)，開始發(fā)生熱解，生成含氨氣的混合氣體，作為鍋爐脫硝的還原劑。為了使尿素充分分解，需要足夠的傳熱速率，同時(shí)保證分解后的產(chǎn)物不發(fā)生可逆反應(yīng)，需要控制熱解器出口溫度在350℃以上

。

串級(jí)PID控制回路中，一旦控制回路的自動(dòng)功能投入后，內(nèi)回路的設(shè)定值SP2由外回路給定，SP2隨著PV1的變化而變化。

前兩天我自行車胎炸了，我推著車去三里屯的天橋下修輪胎，我問多少錢，老板眼皮子都不抬一下，低著頭告訴我：60。然后我就規(guī)規(guī)矩矩地坐在路邊的小凳子上，等老板修了二十分鐘，最后推車走人的時(shí)候，也沒人認(rèn)出來我是誰。

3 尿素?zé)峤鉄嵩催x擇

常用的尿素?zé)峤庀♂岋L(fēng)加熱技術(shù)主要有電加熱技術(shù)和氣-氣管式換熱器技術(shù)。電加熱技術(shù)雖然系統(tǒng)簡(jiǎn)單，但由于其存在能耗過大、運(yùn)行成本高的缺點(diǎn)，限制了尿素?zé)峤饧夹g(shù)的應(yīng)用。目前，利用鍋爐內(nèi)熱煙氣加熱冷風(fēng)的氣-氣管式換熱器技術(shù)，作為尿素分解的熱源，是一種節(jié)能低碳的尿素?zé)峤鉄嵩催x擇，已經(jīng)被普遍采用

。氣-氣管式換熱器技術(shù)主要包括爐外氣-氣管式換熱器技術(shù)和爐內(nèi)氣-氣管式換熱器技術(shù)。其中爐外氣-氣管式換熱器技術(shù)由于其系統(tǒng)復(fù)雜，煙氣引出爐外對(duì)鍋爐流場(chǎng)與效率的影響大于爐內(nèi)直接放置換熱器，從而間接增加鍋爐能耗，因此，目前較多采用爐內(nèi)氣-氣管式換熱器技術(shù)

。

(3)菌株CEH-ST79發(fā)酵液提取物的制備。將活化好的菌株CEH-ST79接種至液體ATCC213 改良培養(yǎng)基中，在37 ℃， 200 r/min條件下培養(yǎng)5～7 d制備發(fā)酵液；然后將發(fā)酵液在4 000 r/min的條件下離心15 min去除菌體，并分別用乙酸乙酯、氯仿和正丁醇在分液漏斗中依次萃取，萃取液經(jīng)減壓旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)得浸膏；再用無菌水將浸膏配成20 mg/mL的原液，原液經(jīng)低溫離心、抽濾滅菌后用無菌水依次稀釋為10，5，1 mg/mL備用。

4 爐內(nèi)氣-氣管式換熱器技術(shù)控制策略

為了保證尿素?zé)峤膺^程所產(chǎn)生中間產(chǎn)物不因低溫而發(fā)生逆反應(yīng)，生成易結(jié)晶的副產(chǎn)物，熱解器出口產(chǎn)物氣體溫度需維持在較高設(shè)定溫度以上。

氣-氣換熱器尿素?zé)峤庀到y(tǒng)總的控制策略為：在各種鍋爐負(fù)荷條件下，保證尿素?zé)峤馄鞯某隹跍囟确€(wěn)定在正常值350℃以上，尿素?zé)峤馄鞯娜肟跍囟纫话憧刂圃?50～650℃，滿足尿素?zé)峤馄鞣磻?yīng)溫度與熱量的需要，確保尿素充分熱解，并避免生成結(jié)晶產(chǎn)物堵塞管道系統(tǒng)。

——稀釋風(fēng)流量；kg/h

在研究公園綠地對(duì)住宅價(jià)格的影響時(shí),通常從建筑特征、鄰里特征和區(qū)位特征3個(gè)主要方面展開分析,從中提取公園綠地對(duì)住宅價(jià)格的影響因數(shù)[16,21,30]．本文以住宅價(jià)格為因變量,選取了6個(gè)建筑特征、5個(gè)區(qū)位特征和4個(gè)鄰里特征為自變量(表1).在所選取的變量中,有實(shí)際數(shù)據(jù)和需要量化的數(shù)據(jù),其中建筑面積、建筑年齡、容積率、樓層、公共交通、至最近公園的距離、至最近商圈的距離、最近公園面積、至CBD距離、物業(yè)費(fèi)、綠化率為實(shí)際數(shù)據(jù),裝修程度、住宅朝向、教育配套和生活配套則需要量化．

以某480 t/h供熱鍋爐熱解爐溫度控制策略為例：熱解爐的溫度控制采用PID串級(jí)調(diào)節(jié)，外回路PID的設(shè)定值SP1由運(yùn)行人員手動(dòng)設(shè)定，控制對(duì)象PV1是熱解爐出口母管溫度，外回路PID的輸出為SP2。

——50%尿素溶液耗量，kg/h；

將一定質(zhì)量的尿素溶液在熱解器中發(fā)生熱解反應(yīng)，將40℃左右的尿素溶液熱解為350℃以上含氨混合氣體所吸熱的熱量設(shè)為q，主要包括加熱水到飽和溫度所需的熱量、水的汽化潛熱和尿素完全熱解吸收的熱量，其大小取決于尿素溶液的濃度和耗量。

5 稀釋風(fēng)機(jī)選型

以氨氣作為SCR法脫硝還原劑，其耗量為：

稀釋風(fēng)流量為：

式中：

——氨氣耗量，kg/h；

Yang等在文獻(xiàn)[13]中提出了一種抗合謀攻擊的安全多方和積協(xié)議SPOS（Secure Product of Summations Protocol），該協(xié)議使用同態(tài)加密[12]實(shí)現(xiàn)安全多方和積的計(jì)算，并能夠抵抗合謀攻擊。該協(xié)議假設(shè)有m個(gè)參與方且第i個(gè)參與方Ni有數(shù)據(jù)（xi，r）i，m方合作計(jì)算并保證計(jì)算過程中任意參與方無法獲得其他參與方的任何有效數(shù)據(jù)。該協(xié)議中參與方是平等的，在計(jì)算過程中每個(gè)參與方執(zhí)行相同的操作，不存在中間節(jié)點(diǎn)。

其中T2=1.73×σk，σk為鄰域內(nèi)方差[5]。T2的作用在于將噪聲分類，若判斷為高斯噪聲采用均值濾波，判斷為脈沖噪聲則用中值濾波。閾值T1的選取是針對(duì)圖像出現(xiàn)類似只有一個(gè)象素寬的細(xì)微紋理。T1一般取6～10之間的整數(shù)，本文中取8。

F——脫硝入口鍋爐煙氣流量，m

/h；

C

——脫硝入口換算為

的濃度，mg/m

；

M

——

的摩爾質(zhì)量，kg/kmol；

M

——

的摩爾質(zhì)量，kg/kmol；

三是落實(shí)“三條紅線”，加強(qiáng)流域水資源管理與保護(hù)。一要落實(shí)水資源開發(fā)利用控制紅線?；就瓿商饔蛩糠峙浞桨?，完成東南諸河取水許可總量控制指標(biāo)方案、長(zhǎng)三角取水許可總量控制和水資源保障方案編制。開展太湖流域用水總量考核評(píng)估方案研究和太湖流域省界斷面水量考核方案編制，開展流域水資源監(jiān)控能力建設(shè)。

柬埔寨在分析框架中的定位為L(zhǎng)型組合(積極配合)。目前柬埔寨的文化影響力偏弱，不僅對(duì)外文化推廣存在難度，其國(guó)內(nèi)的文化事業(yè)發(fā)展也比較薄弱，對(duì)國(guó)際文化援助具有較高需求。而柬埔寨的地緣環(huán)境又令其十分重視中國(guó)對(duì)保障國(guó)家生存發(fā)展的作用，對(duì)中國(guó)文化的傳播也持有歡迎接納的態(tài)度。因此柬埔寨在同中國(guó)發(fā)展文化外交關(guān)系時(shí)主要采取了積極配合的行為。

M

——空氣的平均摩爾質(zhì)量，kg/kmol；

——氨氮摩爾比。

根據(jù)SCR脫硝系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范，氨氣與空氣混合濃度不大于5%（體積分?jǐn)?shù)），此時(shí)稀釋風(fēng)機(jī)的設(shè)計(jì)風(fēng)量由氨氣耗量通過物料平衡計(jì)算確定。而在以尿素?zé)峤獍睔鉃檫€原劑的脫硝系統(tǒng)中，當(dāng)采用煙氣換熱器進(jìn)行稀釋風(fēng)加熱，稀釋風(fēng)量的選取不僅需滿足氨氣與空氣混合濃度不大于5%，還需提供足夠的熱量以滿足尿素?zé)峤獾男枰?。此時(shí)稀釋風(fēng)機(jī)的設(shè)計(jì)風(fēng)量由氨氣耗量、鍋爐煙氣溫度等通過物料平衡和熱量平衡計(jì)算綜合確定

。

以尿素?zé)峤庾鳛镾CR法脫硝還原劑，稀釋風(fēng)流量

為：

式中：

——單位尿素溶液熱解熱量，kJ/kg；

尿素?zé)峤庀到y(tǒng)中氣-氣換熱器的溫度控制，需根據(jù)鍋爐運(yùn)行負(fù)荷NO

變化量的情況、尿素溶液流量、尿素?zé)峤庑枰臏囟?，以爐內(nèi)換熱器入口稀釋風(fēng)量調(diào)節(jié)為主要手段，進(jìn)行綜合控制，以滿足機(jī)組正常運(yùn)行負(fù)荷范圍內(nèi)脫硝性能的要求。

如圖2、圖3所示，外回路PID的輸出SP2是內(nèi)回路PID的設(shè)定值，內(nèi)回路PID的控制對(duì)象PV2是爐內(nèi)換熱器的出口稀釋風(fēng)溫度，內(nèi)回路的調(diào)節(jié)輸出量是爐內(nèi)換熱器入口稀釋風(fēng)流量調(diào)節(jié)閥的開度指令。溫度測(cè)點(diǎn)PV2是爐內(nèi)煙氣換熱器的出口稀釋風(fēng)溫度。

典型的爐內(nèi)氣-氣管式換熱器系統(tǒng)布置見圖1。在鍋爐省煤器進(jìn)口區(qū)域布置高溫?zé)煔饧訜峁苁?，將冷風(fēng)加熱到尿素?zé)峤馑枰臒嵩礈囟?。爐內(nèi)氣-氣管式換熱器節(jié)能效果顯著、方案簡(jiǎn)單、對(duì)鍋爐的影響非常微小，新建或鍋爐改造項(xiàng)目均易于實(shí)施。

C

——稀釋風(fēng)比熱容，kJ/kg·℃；

、

——稀釋風(fēng)在熱解爐進(jìn)口、出口溫度，℃。

根據(jù)設(shè)計(jì)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，尿素?zé)峤鉅t出口稀釋風(fēng)溫度不低于350℃，根據(jù)表2中不同鍋爐負(fù)荷下省煤器入口煙溫、氨氣耗量等初始條件，計(jì)算相應(yīng)的熱解爐入口稀釋風(fēng)溫度，據(jù)此作為稀釋風(fēng)量計(jì)算初始條件，分別按照物料平衡和熱量平衡關(guān)系，計(jì)算相應(yīng)所需的稀釋風(fēng)量，其與鍋爐負(fù)荷的關(guān)系曲線見圖4。

根據(jù)上述計(jì)算結(jié)果可知，對(duì)于采用煙氣換熱器進(jìn)行稀釋風(fēng)加熱的尿素?zé)峤庀到y(tǒng)，稀釋風(fēng)量的選取不僅應(yīng)滿足氨氣與空氣混合濃度不大于5%，還應(yīng)提供足夠的熱量以滿足尿素?zé)峤獾男枰Ｄ蛩責(zé)峤馑锜崃縬來源于熱風(fēng)，當(dāng)尿素溶液耗量一定時(shí)，熱風(fēng)溫度較高時(shí)，對(duì)熱風(fēng)流量的需求越少；熱風(fēng)溫度低時(shí)，對(duì)熱風(fēng)流量的需求越多。

實(shí)際工程中，在鍋爐低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，省煤器入口煙氣溫度較低，相應(yīng)進(jìn)入尿素?zé)峤馄鞯南♂岋L(fēng)溫度也較低。根據(jù)熱量平衡，相應(yīng)的稀釋風(fēng)量設(shè)計(jì)量隨著鍋爐負(fù)荷降低而增加。因此，理論稀釋風(fēng)機(jī)選型風(fēng)量應(yīng)以在鍋爐最低負(fù)荷運(yùn)行工況時(shí)，滿足尿素?zé)峤鉄崃科胶獾男枨罅縼泶_定。

堿土和堿化土壤的形成與土壤中碳酸鹽的累積有著密切的關(guān)系，植物在土壤鹽堿化嚴(yán)重的地區(qū)幾乎不能生存。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)每年因土壤鹽堿化造成的直接經(jīng)濟(jì)損失高達(dá)25億元[2]。土壤鹽堿化已成為重要的環(huán)境問題之一，是引起土地退化、土地荒漠化的主要誘導(dǎo)因素之一，也是土地資源利用和開發(fā)最主要的障礙。

對(duì)于本480 t/h脫硝改造工程，稀釋風(fēng)機(jī)最大風(fēng)量按5 800 kg/h選型，并根據(jù)文中控制策略，在不同鍋爐負(fù)荷下調(diào)節(jié)氣-氣換熱器入口稀釋風(fēng)流量調(diào)節(jié)閥的開度。根據(jù)調(diào)試運(yùn)行階段實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，不同鍋爐負(fù)荷下尿素耗量、稀釋風(fēng)量、稀釋風(fēng)溫度與設(shè)計(jì)值對(duì)比情況見圖5、圖6和圖7。

由上述調(diào)試運(yùn)行數(shù)據(jù)可知，在不同的鍋爐負(fù)荷下，稀釋風(fēng)量大于設(shè)計(jì)值，尿素耗量小于設(shè)計(jì)值，熱解爐出口稀釋風(fēng)溫度始終大于350℃的設(shè)計(jì)要求，保證了熱解爐的工作性能，脫硝系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，本項(xiàng)目稀釋風(fēng)熱源選型及控制工藝是合理的。

6 結(jié)論及建議

1）尿素?zé)峤馕諢崃看笮∪Q于尿素溶液的濃度和耗量。尿素?zé)峤馑锜崃縼碓从跓犸L(fēng)，當(dāng)尿素溶液濃度和耗量一定時(shí)，熱風(fēng)溫度較高時(shí)，對(duì)熱風(fēng)流量的需求越少；熱風(fēng)溫度低時(shí)，對(duì)熱風(fēng)流量的需求越多。

2）對(duì)于采用氣-氣換熱器進(jìn)行稀釋風(fēng)加熱的尿素?zé)峤庀到y(tǒng)，稀釋風(fēng)量的選取應(yīng)以在鍋爐低負(fù)荷運(yùn)行工況時(shí)，滿足尿素?zé)峤馑锜崃科胶獾淖钚★L(fēng)量來計(jì)算。

3）采用PID串級(jí)調(diào)節(jié)，通過調(diào)節(jié)氣-氣換熱器入口稀釋風(fēng)流量調(diào)節(jié)閥的開度，對(duì)尿素?zé)峤馄鞒隹跍囟冗M(jìn)行綜合控制，可以滿足機(jī)組不同運(yùn)行負(fù)荷范圍內(nèi)脫硝性能的要求。

［1］崔強(qiáng)，劉永峰.煙氣加熱器在某600 MW機(jī)組脫硝系統(tǒng)尿素?zé)峤庵械膽?yīng)用.電力科技與環(huán)保，2017，33（5）.

［2］徐威.SCR煙氣脫硝尿素?zé)峤鉅t前煙氣加熱器技術(shù)研究.中國(guó)電力，2017，50（1）.

［3］侯明勝，郝建宏.脫硝尿素制氨氣氣管式換熱器熱解方案的應(yīng)用.上海節(jié)能，2015（3）.

［4］彭代軍.鍋爐煙氣脫硝尿素?zé)峤馀c水解制氨技術(shù)對(duì)比.能源與節(jié)能，2014（1）.

［5］賈海娟.SCR煙氣脫硝技術(shù)及其在燃煤電廠的應(yīng)用.電力科技與環(huán)保，2012，28（6）.

［6］郭偉，崔寧.尿素?zé)峤庵瓢盨CR脫硝技術(shù)在電廠的應(yīng)用與優(yōu)化.鍋爐技術(shù)，2012（43）.

［7］鐘秦.燃煤煙氣脫硫脫硝技術(shù)及工程實(shí)例.北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2004.

［8］GB/T 21509-2008，燃煤煙氣脫硝技術(shù)裝備［S］.