火电厂脱硝改造及对锅炉系统影响研究

    蔡世峰

    摘 要：对于火电厂脱硝技术的理想要求是，SCR出口NOx需要能够达到最低排放标准，同时所逃逸的NH3浓度小于标准值，这就需要使得NOx和NH3的检测确保准确，若是NH3超过标准就会造成空预器出现结焦的情况，使得机组的效率下降，严重的还会对设备产生损坏等。所以本文主要就对火电厂脱硝改造及对锅炉系统影响进行分析和探讨。

    关键词：火电厂；脱硝改造；锅炉系统；影响

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

    1 火电厂脱销技术的应用现状

    我国火电厂比较常见的脱硝技术有SCR（选择性催化还原法）、SNCR（非选择性催化还原法）和对这两种方法进行结合的方式，选择性催化还原法在实际的脱硝当中有污染小以及净化效果高以及技术水平成熟等特征，脱销率可以达到80-90%左右，但是对于非选择性催化还原法来讲，在脱硝中不需要催化剂，运行中成本也比较低，然而会导致二次污染的产生，同时脱销率不是很高，通常只能达到30-50%左右。选择性催化还原法其原理为：火力发电厂机组的省煤器和预热器之间，对于选择性催化还原反应器实施设置，在机组完成运行之后，烟气在垂直状态在反应器中进入，催化剂在对其反应之后，对于一些有害的氮化物气体进行还原为水和氮气。在该反应当中，一般需要确保温度能够在300-400℃之间；对于非选择性催化还原法来讲，其技术原理就是锅炉当中的烟气温度在达到900-1000℃时，将锅炉内部进行还原剂的加入，比如，尿素和氮等，以此对一些有害的氮化物还原为水和氮气。对这两个技术进行结合在一起，主要就是对其各自的优势进行结合，以此来弥补彼此的不足，将脱销率不断提升。因为这两种技术融合之后，脱硝工艺会比较复杂。因此，对于这两种技术的结合使用主要应用在一些脱销率要求比较高的场景中。

    脱硝技术主要就是对氮化物进行消除的一个过程，以此来避免火电厂对环境造成污染。相对于我国当前实际的发展来讲，因为受到相关因素对其的影响，使得在火电厂生产中脱硝技术有着很大的局限性，比如，实际操作难度大以及运行的成本比较高等。因此，使得我国火电厂在对脱硝技术的应用方面，和西方一些发达国家相比有一些落后。近些年，随着相关技术的不断完善，使得脱硝技术有了很大的发展，使得在一定意义上能够很好的满足火电厂的实际生产需求。

    2 氮氧化物排放浓度不能达标的主要原因

    2.1 影响脱硝效率的因素

    由于各个区域的煤质不同，造成煤炭混烧的情况一致存在，因此，燃烧一些低热量的煤炭会出现很大的烟气；反之，若是采用一些高热量的煤质，所产生的烟气量也会非常少。若是煤质热值比较低，其水分就比较少，燃烧所产生的烟气温度也会非常高，烟气量通常在一定基础上就会使得脱销率降低。煤质所产生的变化使得对SCR装置和催化剂的要求也会很高。

    2.2 烟气的温度

    氮化物脱销率影响因素主要就是因为锅炉排烟温度不同。火电厂在对SCR法选择中，锅炉的烟气温度范围通常在871～1038℃，还原剂主要就是氮，其产生相应的变化；温度在没有达到871℃时，反应会不完全，使得脱销率降低，其中的氮自身的逃逸率也会提升，使得双重污染产生。SNCR法也可以应用尿素作为还原剂，和水进行混合调成一定浓度的液体，继而将其加入到温度为927～1093℃的烟气当中，以此确保其和喷氨相同的效果。

    3 火电厂脱硝改造及对锅炉系统影响

    3.1 对锅炉燃烧的影响

    应用低氮燃烧器和脱硝工艺结合的方式，可以对烟气当中的氮化物含量实现合理的控制，以此将其含量减少，从而将烟气中的氮化物及时的脱除。在通过这种方式改造之后，一般，氮化物的排放量可以有效的控制在60mg/m3以内。低氮燃烧的原理主要是：对氮化物进行抑制，同时应用二次燃烧的方法，可以使得在实际的燃烧当中，氮化物降低到40%左右。例如，某火电厂，该火电厂有两台锅炉系统，其使用的主要就是直流燃烧器，为了能够将锅炉的燃烧效率提升，火电厂管理人员和技术人员研究之后对锅炉燃烧器实施改造，选用低氮燃烧技术，具体主要就是，在主燃烧器上部，进行高位和低位分离尽风的设置，同时进行还原性气氛的设置，以此来对氮化物的生成实施抑制。在对于燃烧器的改造中，在对锅炉系统运行效率不产生影响的基础上，对风箱合理改造，采用新增设的尽风系统，使得煤粉管道能够保持相应的性能，以此使得其对锅炉燃烧系统正常运行不会产生影响。

    3.2 对引风机的影响

    某个火电厂锅炉机组采用的是静叶可调式轴流风机，在进行改造前对烟气系统阻力进行测试和评估，通过评估之后，进行脱硝装置的增设，但是引风机自身的出力能力和相关要求不相符合。因此，在实际的改造中对于引风机实施了改造。因为该火电厂在实际的改造中对引风机风量和风压设置为15%和30%。在完成改造之后，BMCR工况基础中，将其阻力增大到了1.35kPa。通过对烟气脱硝改造之后实施相应的核算，引风机阻力增加到了5.5kPa。因为该火电厂在实际的改造之前考虑的不是很完善，使得引风机参数非常大，在运行中，烟气系统阻力小于所计算的阻力，使得风机很难高效运行，这样就对风机的运行效率产生影响

    3.3 对空气预热器的影响

    某火电厂在对于其自身的锅炉系统建设当中，为了能够有效的满足脱硝系统的实际需求，采用的空气预热器主要是国产的。在脱硝系统长时间运行之后，选择性还原催化剂的自身催化效果下降，在脱硝当中，氮气喷入量也在不断的增大，逃逸率也在上升。因此，在此基础上，使得硫酸铵不断产生，同时在空气预热器传热部件当中附着，在积灰厚度达到一定的厚度之后，换热通道就会出现堵塞，预热器自身的运行阻力也会增加，同时使得傳热效率降低。

    4 结语

    总之，在对烟气脱硝设备进行改造当中，需要对改造当中对于锅炉系统所产生的影响综合分析，同时采用科学合理的改造方法，对锅炉运行安全和稳定性的影响降低，这样才能够使得火电厂的生产效率提升。

    参考文献：

    [1]魏胜男，咸士龙.火电厂脱硝改造对锅炉系统影响分析[J].科技与企业，2015（01）：204-205.

    [2]曾健华，季彤.蔗渣锅炉脱硝技术及运行分析[J].化工管理，2015

    （08）：138-139.

    [3]高青宇，姚国强，王兆兴.锅炉系统环保技术应用总结[J].中氮肥，2018（06）：58-62.