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摘要：新能源的消納是當下制約我國新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展的一個關鍵因素。破解消納問題，一般可以從提升電源調(diào)峰能力，調(diào)整風電、光伏布局、加強電網(wǎng)互濟和強化負荷側管理等多個方面采取措施，其中提升電源調(diào)峰能力至關重要。對于火電機組來說，目前制約其進行深度調(diào)峰的一個主要困難就是如何確保機組在低負荷時，滿足正常脫硝的最低溫度，即機組的寬負荷脫硝問題。本文對火電機組深度調(diào)峰下的寬負荷脫硝進行探討。

關鍵詞：火電;深度調(diào)峰;脫硝;催化

引言：本文從已經(jīng)商用的成熟技術以及正在研發(fā)、但尚未規(guī)?；逃玫南冗M技術兩方面，對火電機組進行深度調(diào)峰改造的一個重要掣肘因素——寬負荷脫硝的技術路線和技術趨勢，進行了詳細深入地分析介紹。新能源的消納是當下制約

我國新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展的一個關鍵因素。破解消納問題，一般可以從提升電源調(diào)峰能力，調(diào)整風電、光伏布局、加強電網(wǎng)互濟和強化負荷側管理等多個方面采取措施，其中提升電源調(diào)峰能力至關重要。

1寬負荷SCR脫硝技術

煙氣溫度是選擇性催化還原法（Selective Catalytic Reduction，SCR）脫除煙氣氮氧化物的重要影響因素，當催化劑處于300℃～400℃溫度窗口下，催化劑具有選擇催化活性，而深度調(diào)峰工況下的煙氣溫度條件往往不能滿足該窗口溫度，這是催化劑在調(diào)峰工況下脫硝難以穩(wěn)定投入的根本矛盾?；馍鲜雒苄鑿膬煞矫嬷郑浩湟?，綜合利用各種調(diào)節(jié)控制手段，提高深度調(diào)峰工況下SCR入口（即省煤器出口）的煙氣溫度;其二，研發(fā)新的低溫催化劑或者利用污染物協(xié)同多脫工藝，來降低NOx的脫除反應溫度。

1.1提高SCR入口處煙氣溫度

提高SCR入口處的煙氣溫度，是當前全負荷脫硝的一個主要應用方向[3]。具體來說：第一，在深度調(diào)峰時盡量提高爐膛出口處煙溫;第二，減少煙氣在到達SCR入口過程中向其它介質進行熱量傳遞;第三，引入如高溫煙氣和高溫蒸汽等外加熱源。

1.1.1提高爐膛出口處的煙氣溫度

深度調(diào)峰時，摻燒低熱值、高水分的煤種，增加一、二次風供應，可以降低高溫煙氣對爐膛換熱面的輻射及對流換熱強度，提高SCR的入口煙氣溫度[4]。除此之外，其它手段，如停運底層磨煤機、增加上層磨煤機運行臺數(shù)，調(diào)整燃燒器擺角提高爐膛火焰中心，適當提高氧量，調(diào)整SOFA風擺角等，都有助于提高爐膛出口的煙氣溫度，一定程度上提高SCR入口處的煙氣溫度[5]。

1.1.2減少爐膛出口至SCR入口煙氣的熱量傳遞

高溫煙氣從爐膛出口流出后，經(jīng)過過熱器、再熱器、省煤器等換熱設備后到達SCR入口。煙氣在此流動過程中，適當減少過熱器、再熱器、省煤器等設備的換熱量可以有效提高SCR催化劑入口處的煙氣溫度，也是現(xiàn)階段火電企業(yè)最多應用的全負荷脫硝改造手段。具體地，這些改造手段包括省煤器旁路改造、省煤器分級改造、省煤器給水改造等路線方法。省煤器旁路改造，是將鍋爐省煤器前的部分高溫煙氣，通過旁路煙道直接送入SCR系統(tǒng)前端，該煙氣與原有煙氣在SCR前端的噴氨格柵和靜態(tài)混合器中均勻混合升溫后進入SCR反應系統(tǒng)。省煤器分級是將原有省煤器切分為前后兩級，將SCR系統(tǒng)接入兩級省煤器之間。這種方式也能減少煙氣與省煤器的熱量交換，提高SCR入口處的煙氣溫度。該技術工程上運用較多，已比較成熟。省煤器給水改造其實質是引入了外熱源來提高省煤器給水溫度，減少省煤器換熱溫差來提高煙氣的溫度，詳情請見下節(jié)。

1.2引入外加熱源

通過引入外加熱源提高SCR入口側煙溫，分為從煙氣側引入和從給水側引入兩類。煙氣側引入外熱源時，設置外置燃油或者燃氣煙道，通過燃油與燃氣產(chǎn)生的高溫煙氣，混合原有煙氣加入到SCR反應器，提高反應器中的煙氣溫度。給水側引入外熱源方面，主要是通過對省煤器給水進行加熱，減少給水在省煤器中的吸熱量，以提高鍋爐省煤器出口的煙氣溫度?，F(xiàn)階段應用較多的具體方案是，在電廠汽機房增設0號高加，在深度調(diào)峰時，投入0號高加加熱省煤器給水，提高SCR反應的煙氣溫度。對于亞臨界汽包鍋爐，利用爐水循環(huán)泵，將部分高溫水送至省煤器水側進口聯(lián)箱，也能夠提高進入省煤器的給水溫度。

2先進脫硝技術

目前，不少的科研機構正在研發(fā)新的催化劑配方及制備工藝，或者利用先進的污染物協(xié)同多脫工藝，來降低NOx的脫除反應溫度，實現(xiàn)寬負荷脫硝。但目前這些技術受制于當前的原材料、設備工藝以及應用成本等因素還難以規(guī)?；逃?。

2.1低溫脫硝催化劑

低溫脫硝催化劑的研發(fā)是兩個主要方向，一是催化劑活性組分調(diào)整，目前國內(nèi)外正在研發(fā)的低溫脫硝催化劑多為錳基、鈰基以及釩基催化劑。前兩者在溫度較低時催化活性高但容易失活。釩基催化劑活性溫度難以有效拓寬，反應溫度較低時脫硝效率低。二是對現(xiàn)有SCR催化劑進行優(yōu)化，既包括催化劑制備過程中對前驅物、對負載量的控制以及對制備方法的擇優(yōu)改進;也包括在常規(guī)催化劑基礎上，通過引入其它金屬氧化物（MnOx，CeOx）或者非金屬物質（C，F(xiàn)，SiO2，SO42-），對催化劑載體和活性組分進行改性，提高催化劑性能。

2.2多種污染物的協(xié)同脫除——過氧化氫（H2O2）和臭氧（O3）

燃煤鍋爐煙氣中的大部分氮氧化物（>95%）都以水溶性較差的氣相NO形式存在，利用強氧化劑將其氧化為水溶性較好的高價態(tài)氮氧化物，結合后部的脫硫塔等設備與SO2進行協(xié)同脫除，是目前較為先進的技術思路?，F(xiàn)階段，研究者主要關注和重視的氧化劑有H2O2和O3，這兩種氧化劑均可在低溫區(qū)間（90℃～280℃），在催化劑表面分解產(chǎn)生強氧化性自由基（如·OH，·O等），對NO進行有效的氧化。此外，該方法還對煙氣中的SO2以及汞單質（Hg0）有一定的協(xié)同脫除能力。

2.3富氧燃燒技術

富氧燃燒是將含氧量高于21%的空氣送入鍋爐參與燃燒，該技術使鍋爐燃燒具有較高的燃燒溫度和燃盡度，減少了CO和NOx的排放。在進行深度調(diào)峰時，進行富氧燃燒，對低負荷穩(wěn)燃以及提高爐膛出口煙氣溫度進而提高SCR反應溫度都有作用。但該技術目前囿于空分系統(tǒng)的大型化等系統(tǒng)難題而并未得到規(guī)?；逃谩?/p>

結束語

本文對機組進行深度調(diào)峰改造的一個重要掣肘因素——寬負荷脫硝，從已經(jīng)有所應用的提高SCR入口煙溫技術，以及正在研發(fā)、但尚未規(guī)?；逃玫南冗M低溫脫硝科技兩方面進行了分析介紹。文中涉及多種技術路線的寬負荷脫硝技術，這也凸顯出了進行寬負荷脫硝改造的復雜性和艱巨性。各火電機組需要最大程度地選擇適用于本機組的改造技術，才能不斷挖掘機組調(diào)峰潛力，實現(xiàn)經(jīng)濟效益與社會效益的共利共贏。

參考文獻

[1]甘麗娜.低溫V2O5-WO3/TiO2脫硝催化劑開發(fā)與應用研究[D].中國科學院大學，2016.

[2]陳華桂，何育生，戴興干.現(xiàn)役燃煤機組全工況脫硝技術比較[J].電力工程技術，2017，36（5）：160-163.