【摘要】氮氧化物是造成大氣污染的主要污染源之一。我國氮氧化物的排放量中70%來自于煤炭的直接燃燒，電力工業(yè)又是我國的燃煤大戶，因此火力發(fā)電廠是NOx排放的主要來源之一。對(duì)于發(fā)電廠脫硝系統(tǒng)的調(diào)整研究對(duì)于環(huán)境保護(hù)意義重大。

【關(guān)鍵詞】煙氣脫硝；SCR；噴氨量

隨著我國電力建設(shè)發(fā)展，燃煤機(jī)組向大容量、高參數(shù)趨勢(shì)發(fā)展，600MW超臨界直流爐已經(jīng)成為主流機(jī)組。本文以國電寶雞發(fā)電公司2×660MW級(jí)超臨界機(jī)組為例，結(jié)合生產(chǎn)運(yùn)行調(diào)整實(shí)際，對(duì)超臨界直流爐脫硝系統(tǒng)運(yùn)行調(diào)整進(jìn)行研究。

1、反應(yīng)原理及影響因素分析

1.1設(shè)備簡(jiǎn)介

國電寶雞發(fā)電公司2×660MW級(jí)超臨界機(jī)組脫硝裝置采用選擇性催化還原法（簡(jiǎn)稱：SCR）全煙氣脫硝；脫硝裝置反應(yīng)器布置于鍋爐省煤器出口與空預(yù)器之間，為高溫高粉塵布置。煙氣系統(tǒng)不設(shè)旁路。脫硝裝置采用氨作為還原劑，其供應(yīng)采用液氨供應(yīng)系統(tǒng)。催化劑為蜂窩式（以TiO2為載體，以V2O5為活性成分）。在設(shè)計(jì)煤種及校核煤種、鍋爐最大工況（B-MCR）、處理100%煙氣量條件下，脫硝效率不小于60%。每臺(tái)鍋爐配有兩個(gè)反應(yīng)器。煙氣在省煤器出口處被分為兩路，每路煙氣并行進(jìn)入一個(gè)垂直布置的SCR反應(yīng)器里。在反應(yīng)器里煙氣向下流過均流器、催化劑層，隨后進(jìn)入回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器、靜電除塵器、引風(fēng)機(jī)和FGD，最后通過煙囪排入大氣。催化劑數(shù)按“2+1”布置，兩層運(yùn)行，一層備用，可根據(jù)脫硝效果要求更換或添加。

1.2SCR反應(yīng)原理及流程

在眾多的脫硝技術(shù)中，選擇性催化還原法（SCR）是脫硝效率最高，最為成熟的脫硝技術(shù)。主要反應(yīng)如下：

4NH3+4NO+O2→4N2+6H2O

4NH3+2NO2+O2→6N2+6H2O

SCR系統(tǒng)包括催化劑反應(yīng)室、氨儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)、氨噴射系統(tǒng)及相關(guān)的測(cè)試控制系統(tǒng)。SCR工藝的核心裝置是脫硝反應(yīng)器，有水平和垂直氣流兩種布置方式。在燃煤鍋爐中，煙氣中的含塵量很高，一般采用垂直氣流方式。

1.3主要影響因素

在 SCR 系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，最重要的運(yùn)行參數(shù)是煙氣溫度、煙氣流速、氧氣濃度、SO3濃度、水蒸汽濃度、鈍化影響和氨逃逸等。

2、采取調(diào)整對(duì)策及思路

2.1燃燒中NOX的控制

2.1.1過量空氣系數(shù)

660MW負(fù)荷時(shí)，DCS運(yùn)行氧量在3.0%左右，熱工院變氧量試驗(yàn)結(jié)果顯示：DCS運(yùn)行氧量降低到1.5～2.0%之間后，煙氣中NO濃度70PPm以下，以此為依據(jù)調(diào)整氧量。

2.1.2爐底漏風(fēng)治理

2.1.3一次風(fēng)量

根據(jù)鍋爐熱負(fù)荷和磨煤機(jī)運(yùn)行方式變化，及時(shí)調(diào)整控制一次風(fēng)壓，保證爐內(nèi)煤粉燃燒不過于滯后；盡量保持較低的一次風(fēng)壓，一次風(fēng)母管壓力額定負(fù)荷下維持11kPa左右，500MW負(fù)荷下維持在10kPa左右， 330MW負(fù)荷下維持在9kPa左右，。

2.1.4制粉系統(tǒng)運(yùn)行方式

機(jī)組負(fù)荷變化后，根據(jù)總煤量及時(shí)停運(yùn)磨煤機(jī)，保證單臺(tái)磨煤機(jī)接近最佳處理負(fù)荷。

2.2煙氣中NOX的脫除

SCR裝置運(yùn)行過程中需進(jìn)行監(jiān)視與調(diào)整的內(nèi)容主要包括：氨噴射流量、SCR裝置的進(jìn)出口溫度、進(jìn)出口NOx量，吹灰器吹灰頻率等。

2.2.1氨噴射流量

2.2.1.1通過控制氫氣調(diào)節(jié)閥來調(diào)整氨氣的噴入量。

2.2.1.2噴氨流量是通過鍋爐負(fù)荷、燃料量、反應(yīng)器之前煙氣中NOx的量，以及脫硝效率經(jīng)計(jì)算后進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整，確保達(dá)到設(shè)定的脫硝效率或規(guī)定的出口NOx濃度。

2.2.1.3為防止發(fā)生爆炸危險(xiǎn)，控制反應(yīng)器入口氨氣濃度不大于5%。

2.2.1.4控制氨逃逸率不大于3%，如逃逸率超標(biāo)，應(yīng)查找原因，適應(yīng)減少噴氨量，并保持SCR出口NOx在規(guī)定的范圍內(nèi)。

2.2.1.5SCR反應(yīng)器進(jìn)出口的氮氧化物分析儀、氨氣分析儀、氧量分析儀工作正常，測(cè)量準(zhǔn)確。如有問題，需及時(shí)處理。

2.2.2溫度監(jiān)測(cè)

2.2.2.1為確保催化劑的安全和正常工作，在脫硝系統(tǒng)前后都裝有溫度測(cè)點(diǎn)，啟動(dòng)和運(yùn)行中應(yīng)進(jìn)行監(jiān)視。

2.2.2.2鍋爐啟動(dòng)后應(yīng)監(jiān)視反應(yīng)器的溫升速度，冷態(tài)啟動(dòng)時(shí)不應(yīng)超過5℃/min。熱態(tài)不超過50℃/min，啟動(dòng)溫升過快或溫度超過410℃時(shí)應(yīng)及時(shí)要求鍋爐調(diào)節(jié)燃燒，催化劑只能承受5小時(shí)以內(nèi)最高450℃短期煙氣沖擊。

2.2.2.3氨氣的投入嚴(yán)格按照規(guī)定的溫度要求進(jìn)行。

2.2.2.4反應(yīng)器的設(shè)計(jì)工作溫度應(yīng)在允許范圍內(nèi)，當(dāng)溫度低于催化劑連續(xù)最小溫度值時(shí)或高于連續(xù)最大溫度，激發(fā)報(bào)警信號(hào)或切斷NH3的噴射。

3、相關(guān)試驗(yàn)

根據(jù)以上調(diào)整對(duì)策及思路主要進(jìn)行以下試驗(yàn)：

3.1不同負(fù)荷下（360MW、550MW、600MW）過量空氣系數(shù)調(diào)整對(duì)SCR進(jìn)口氮氧化物濃度影響。

3.2爐底漏風(fēng)治理對(duì)SCR進(jìn)口氮氧化物濃度影響。

3.3不同制粉系統(tǒng)運(yùn)行方式（四臺(tái)、五臺(tái)）對(duì)SCR系統(tǒng)參數(shù)的影響。

3.4不同負(fù)荷下一次風(fēng)壓和SCR進(jìn)口氮氧化物濃度的關(guān)系。

3.5煙氣脫硝控制相關(guān)試驗(yàn)。

4、結(jié)論

4.1在相同工況下，通過調(diào)節(jié)入爐氧量，可有效降低SCR入口NOX濃度；在機(jī)組負(fù)荷600MW以上時(shí)，通過調(diào)整過量空氣系數(shù)，可以較低負(fù)荷時(shí)大幅降低SCR入口NOX濃度；

4.2在機(jī)組負(fù)荷不變時(shí)，隨著液壓關(guān)斷門的逐步關(guān)閉，引風(fēng)機(jī)電流基本穩(wěn)定，送風(fēng)機(jī)電流略有上升，這反映出爐底漏風(fēng)得到有效封堵。 SCR進(jìn)口NOX濃度變化不大，但鍋爐排煙溫度明顯下降了3℃左右，總煤量下降4g左右。效果明顯。

4.3在各負(fù)荷工況下，應(yīng)優(yōu)先安排下層磨煤機(jī)運(yùn)行；在確實(shí)需要制粉系統(tǒng)斷層運(yùn)行時(shí)，應(yīng)優(yōu)先保證燃燒集中，避免兩個(gè)斷層的制粉系統(tǒng)數(shù)目一致，減少燃燒擾動(dòng)，便于NOX控制。

4.4在相同負(fù)荷下，在環(huán)保指標(biāo)控制范圍內(nèi)，增加NOX排放，可降低SCR噴氨量，提高運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性；經(jīng)測(cè)算：在環(huán)保參數(shù)不越限情況下，NOX排放每增加1mg/m3可減少噴氨量0.85kg/h；機(jī)組運(yùn)行中脫硝反應(yīng)器供氨調(diào)閥投“自動(dòng)”，選擇“出口NOX含量開支模式”，控制出口NOX含量在75～100mg/m3。