NOx是電廠生產(chǎn)過程中的主要污染源之一，本文就大唐林州熱電有限責(zé)任公司在控制NOx排放中遇到的問題進行了分析，并結(jié)合實際情況提出了相應(yīng)的調(diào)整措施，對燃煤機組脫硝系統(tǒng)的經(jīng)濟運行和優(yōu)化調(diào)整具有一定的借鑒意義。


關(guān)鍵詞：NOx；催化劑；煙氣溫度；運行調(diào)整

近年來，隨著國家電力產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，環(huán)保事業(yè)越來越被重視，國家新頒布的環(huán)保標準對火電廠污染物排放限值更加嚴格，作為NOx主要污染源之一的電廠面臨的環(huán)保治理和節(jié)能減排任務(wù)也更加艱巨。在眾多的脫硝技術(shù)措施中，作為燃煤電廠環(huán)保達標排放的最終手段的煙氣脫硝處理技術(shù)主要分為選擇性催化還原法（SCR）和選擇性非催化還原法（SNCR），其中，選擇性催化還原法和其他技術(shù)相比，沒有副產(chǎn)物，技術(shù)成熟，脫硝效率高，運行可靠，便于維護，是工程上應(yīng)用最多的煙氣脫硝技術(shù)[1]。

本文以大唐林州熱電有限責(zé)任公司350MW超臨界燃煤機組為例，分析了其在脫硝調(diào)整方面遇到的問題，總結(jié)了相應(yīng)的調(diào)整措施，并且在滿足脫硝排放標準的同時，降低了液氨的消耗量和氨逃逸率。

1設(shè)備概述

大唐林州熱電有限責(zé)任公司2×350MW超臨界機組的煙氣脫硝裝置采用選擇性催化還原法（SCR）脫硝系統(tǒng)，采用的脫硝還原劑液氨有效成份為NH3。本SCR系統(tǒng)不設(shè)旁路系統(tǒng)，采用雙反應(yīng)器，聲波吹灰，反應(yīng)器布置在鍋爐省煤器和空預(yù)器之間。

本工程鍋爐為塔式爐，采用單反應(yīng)器形式。SCR反應(yīng)器設(shè)計成煙氣豎直向下流動，反應(yīng)器外型為矩形立方體，四壁為側(cè)板，并形成殼體，催化劑分3層布置在殼體內(nèi)。為了使反應(yīng)器內(nèi)的煙氣均勻流過催化劑層，在煙氣進口處設(shè)置了導(dǎo)流板,在催化劑層的上方設(shè)整流裝置。每臺機組的初始層和第二層和預(yù)備層各安裝了6套吹灰器[2]，圖1為本工程脫硝系統(tǒng)的布置圖。

1.1、SCR技術(shù)簡介

SCR技術(shù)是燃煤電廠煙氣脫硝的適用方法，其原理是在催化劑作用下，還原劑（由液氨或尿素等生成的氨氣）有選擇性地與NOx反應(yīng)生成無害的N2和H2O，從而達到除去NOx的目的。SCR脫硝催化劑的組成、結(jié)構(gòu)、壽命等直接決定煙氣脫硝系統(tǒng)的效率，是SCR脫硝系統(tǒng)中最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，其費用約占整個脫硝項目總投資的50%。

該技術(shù)1978年在日本成功實現(xiàn)工業(yè)化應(yīng)用后，其工藝技術(shù)與催化劑的生產(chǎn)技術(shù)一直在不斷地進步與完善，形成了蜂窩式和板式兩種主流結(jié)構(gòu)與技術(shù)，很快被北美、歐洲及亞洲各國所引進。


2影響脫硝效率的主要因素分析

林州熱電廠自投運脫硝系統(tǒng)后，一直面臨氨氮比和氨逃逸率較高的問題。影響SCR煙氣脫硝系統(tǒng)氨氮比的因素較多，其中主要包括反應(yīng)器入口溫度、脫硝效率、入口NOx濃度和接觸時間等。

2.1氨氮比

氨氮比是影響脫硝效率最直接的因素，其中入口NOx隨燃料和燃燒工況的變化而變化這就要求作為控制變量的噴氨量隨NOx含量的變化而不斷調(diào)整。


由圖2可以看出，脫硝效率隨NH3/NOx比的增加而增加，但是在NH3/NOx比增加的同時氨逃逸率也會增加，過量的NH3會與煙氣中的SO3反應(yīng)生成硫酸氫銨，硫酸氫銨在煙氣溫度低于150℃時，會成為液態(tài)，與飛灰表面物質(zhì)反應(yīng)后將改變顆粒物的表面形狀，最終形成粘性的腐蝕物沾粘在空預(yù)器和除塵濾袋上，造成空預(yù)器堵塞和濾袋糊袋，且增大引風(fēng)機電耗。一般在設(shè)計中，NH3/NOx比控制在0.9～1.05之間比較合適，實際運行中，氨逃逸率控制在3ppm以內(nèi)[3]。

2.2反應(yīng)器入口煙氣溫度

燃煤電廠脫硝一般在320～420℃范圍內(nèi)進行，催化劑在此溫度范圍內(nèi)才具有較高的活性，當負荷較低時，脫硝反應(yīng)器進口溫度低于320℃時，會造成脫硝系統(tǒng)效率較低，并且氨氣會與煙氣中的三氧化硫反應(yīng)生成銨鹽，引起催化劑毛孔堵塞和磨損，降低催化劑的活性。當煙氣溫度高于450℃時，催化劑的壽命在較短時間內(nèi)就會大幅降低，并且造成催化劑燒結(jié)且無法恢復(fù)。


由圖3可以看出，當反應(yīng)溫度在200～280℃時，催化劑活性隨反應(yīng)溫度的升高而迅速增加。當溫度達到400℃時，催化劑活性達到最大值，當溫度超過400℃后，催化劑活性反而下降[4]。

2.3入口NOx濃度

脫硝效率和反應(yīng)器入口NOx濃度的關(guān)系如圖4所示，由圖可知脫硝效率隨入口NOx濃度的增加而減小，原因是由于入口NOx濃度越大則單位體積的NOx與催化劑和NH3的接觸反應(yīng)面積越小，從而引起脫硝效率下降。


3脫硝系統(tǒng)運行中的優(yōu)化調(diào)整

3.1氨氮比的調(diào)整

由于本脫硝系統(tǒng)剛投運時，噴氨調(diào)門經(jīng)常出現(xiàn)反饋緩慢，甚至投自動失靈現(xiàn)象，造成了脫硝效率較低或者大量NH3浪費的現(xiàn)象。針對以上情況，公司配合相關(guān)單位對噴氨調(diào)門的控制方式進行了優(yōu)化，保證了在保證脫硝效率較高和氨逃逸率不大于3ppm的情況下，盡量減少噴氨量。同時加強脫硝系統(tǒng)的吹灰，減少SCR反應(yīng)器的積灰量，提高SCR反應(yīng)器的脫硝效率。

3.2提高反應(yīng)器入口煙氣溫度調(diào)整措施

本機組在負荷大于65%的情況下，反應(yīng)器入口煙氣溫度完全能夠滿足催化劑要求的溫度，但是在負荷較低的情況下，反應(yīng)器入口煙氣溫度很難達到320℃，通過分析和調(diào)整試驗總結(jié)出在負荷較低的情況下提高反應(yīng)器入口煙氣溫度的調(diào)整方法：在保證爐內(nèi)燃燒穩(wěn)定的前提下，適當提高燃燒器擺角在77%左右，SOFA擺角在75%左右，盡可能采用上層磨煤機運行，適當增加一次風(fēng)壓以降低煤粉細度，使火焰中心上移。減少省煤器吹灰次數(shù)，降壓運行可提高省煤器出口煙氣溫度，考慮到對經(jīng)濟運行的影響，除非主、再熱器溫也較低，一般不采用此調(diào)整措施。

3.3降低入口NOx濃度調(diào)整措施

降低過量空氣系數(shù)，采用束腰型二次風(fēng)配風(fēng)方式，使煤粉在缺氧條件下實現(xiàn)分級燃燒。可以降低燃燒區(qū)的溫度，可以抑制溫度型的氮氧化物。

通常應(yīng)開大AA風(fēng)風(fēng)門在55%左右，同時根據(jù)負荷及SCR入口NOx濃度情況確定具體的開度。一般來講，低負荷開大AA風(fēng)風(fēng)門對降低SCR入口NOx濃度的影響比高負荷時大。在風(fēng)量允許的范圍內(nèi)氧量越小則SCR入口NOx濃度越低，在保證風(fēng)機穩(wěn)定運行的情況下，盡量減少總風(fēng)量。總風(fēng)量一定的情況下，及時關(guān)閉備用制粉系統(tǒng)的冷、熱一次風(fēng)調(diào)門，調(diào)整運行制粉系統(tǒng)合理的一次風(fēng)量，盡量增加二次風(fēng)的比例。圖5為本機組在200MW時的二次風(fēng)配風(fēng)方式。


4優(yōu)化調(diào)整后的結(jié)果分析

在以上影響脫硝效率的因素分析基礎(chǔ)上，通過我廠運行人員的不斷摸索和實踐，在脫硝調(diào)整優(yōu)化上總結(jié)出了一定的調(diào)整措施，并且取得了很好的效果。表1為我廠2號鍋爐優(yōu)化調(diào)整前后的脫硝運行參數(shù)。


由表1可以看出，優(yōu)化調(diào)整后進口NOx濃度減少了121mg/Nm3左右，反應(yīng)器進口溫度提高了17.5℃，雖然脫硝效率有所降低，但是噴氨量共減少了20Nm3/h左右，由于1噸液氨氣化后可以得到1317Nm3氣態(tài)氨，全廠1、2號機組每月可減少液氨43.74噸，折合市場價格13萬多元，并且氨逃逸率降低到3ppm以下，在噴氨量減少的同時保證了脫硝催化劑的活性和相關(guān)設(shè)備的經(jīng)濟運行。

5結(jié)語

綜上所述，通過影響脫硝運行因素的分析和相關(guān)運行調(diào)整措施的實施，我廠在提高反應(yīng)器入口溫度和降低反應(yīng)器入口NOx濃度上取得了一定的效果，同時減少了噴氨量和降低了氨逃逸率。為其他電廠的脫硝調(diào)整提供了參考。

由于我廠脫硝裝置投入運行實踐較短，運行調(diào)整經(jīng)驗仍需進一步積累，以便更好的服務(wù)于大氣污染治理，達到節(jié)能減排的要求。