曹曉樂

【摘 要】近年來隨著我國(guó)節(jié)能減排政策的不斷推行，使得火電廠的脫硝超低排放改造工作的必要性也得到了進(jìn)一步的提升。本文對(duì)我國(guó)火電發(fā)電抄底排放的現(xiàn)象進(jìn)行了簡(jiǎn)要闡述，然后在此基礎(chǔ)上就脫硝超低排放的改造設(shè)計(jì)工作進(jìn)行了分析研究。

【關(guān)鍵詞】脫硝；超低排放；改造設(shè)計(jì)

近年來我國(guó)雖然加強(qiáng)了新能源發(fā)電的研發(fā)以及建設(shè)力度，但是火力發(fā)電依舊在我國(guó)的電力系統(tǒng)中占據(jù)著主導(dǎo)位置。而隨著我國(guó)空氣污染情況的進(jìn)一步加劇，也就要求我國(guó)相關(guān)的火電企業(yè)能夠積極進(jìn)行脫硝超低排放的改造工作，只有這樣才能夠有效避免對(duì)于環(huán)境的污染，并取得一個(gè)良好的經(jīng)濟(jì)效益以及環(huán)境效益。

1 SCR脫硝技術(shù)

我國(guó)火電廠在日常的生產(chǎn)過程中，因?yàn)闋t內(nèi)低氮燃燒技術(shù)的局限性，也就導(dǎo)致了氮氧化物的排放量難以達(dá)到我國(guó)規(guī)定的排放要求。為了有效降低氮氧化物的排放量，也就要求火電企業(yè)能夠加強(qiáng)對(duì)燃燒后煙氣的脫硝處理工作。而SCR脫硝工藝具備有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠性高、工作效率高以及投資較低等諸多優(yōu)點(diǎn)，使得其在我國(guó)的火電脫硝流程中得到了較為廣泛的應(yīng)用，并且取得了良好的應(yīng)用效果。

為了取得一個(gè)良好的脫硝效果，也可以借助于氮氧化物燃燒器改造SCR脫硝處理的模式來進(jìn)行生產(chǎn)，其中SCR裝置主要是由SCR催化反應(yīng)器、液氨熱解器、煙氣系統(tǒng)以及氨氣噴射系統(tǒng)等幾部分構(gòu)成，其多使用液氨作為脫硝還原劑，通過超反應(yīng)器中噴入氨氣的方式，其能夠直接將氮氧化物還原為氮?dú)?。此外在該還原過程中對(duì)于溫度有著非常高的要求，因此在火電廠的具體生產(chǎn)過程之中，也就需要進(jìn)行生產(chǎn)溫度的合理控制，從而進(jìn)一步加強(qiáng)反應(yīng)活性，并取得一個(gè)良好的脫硝處理效果。

1.1 SCR工藝使用優(yōu)缺點(diǎn)分析

SCR脫硝工藝是現(xiàn)階段應(yīng)用最為廣泛和成熟的脫硝藝術(shù)，其脫硝效率能夠超過80%，出口濃度可以控制在90mg/Nm3這一范圍內(nèi)，并能夠充分滿足我國(guó)要求的火電廠排放標(biāo)準(zhǔn)。但是SCR脫硝工藝在具體的運(yùn)行過程中，其還存在有電能消耗過大這一問題，并且會(huì)大幅度的增加該火電廠的生產(chǎn)成本，從而影響到整個(gè)火電廠的經(jīng)濟(jì)效益。

2 脫硝超低排放改造

我國(guó)目前有許多火電廠都已經(jīng)啟動(dòng)了機(jī)組超低排放改造工作，其主要方案在于啟動(dòng)催化劑備用層，并且將原本的兩層催化劑增加到三層。此外在改造過程中，還需要對(duì)原有還原劑的噴射量進(jìn)行提升，也就需要進(jìn)行液氨熱解系統(tǒng)的進(jìn)一步改造，其具體改造方案主要有以下幾種：

①直接將液氨溶液噴射到鍋爐內(nèi)的高溫?zé)煔庵校瑥亩M(jìn)行相應(yīng)的還原反應(yīng)，并進(jìn)行氮?dú)獾闹迫?。②在原有熱解爐系統(tǒng)中通過煙氣換熱器來替代電加熱器進(jìn)行相應(yīng)的改造工作。③直接在原有的熱解爐系統(tǒng)基礎(chǔ)上進(jìn)行風(fēng)電加熱器的增容改造工作，從而進(jìn)一步提升該火電企業(yè)的脫硝超低排放效果。

在這三種方案中，其中方案一能夠有效替代原有的液氨熱解系統(tǒng)以及熱解系統(tǒng)，但是其改造工程量龐大，需要大量的改造費(fèi)用支持。而方案二其系統(tǒng)相對(duì)比較復(fù)雜，投資方案較之方案三要高。方案三其改造系統(tǒng)比較簡(jiǎn)單，改造工程量比較小，投資相對(duì)較小。但是方案一的長(zhǎng)期運(yùn)行優(yōu)勢(shì)更為明顯，這也就需要相關(guān)的火電企業(yè)能夠根據(jù)自身的實(shí)際發(fā)展情況，來進(jìn)行改造方案的合理選擇。

在經(jīng)過適當(dāng)?shù)母脑熘?，能夠使得SCR的出口濃度控制在50mg/M㎡這一范圍內(nèi)，并能夠充分滿足我國(guó)的氮氧化物超低排放標(biāo)準(zhǔn)，因此具備有良好的應(yīng)用價(jià)值。

3 脫硝爐內(nèi)的直噴改造

3.1 原SCR脫硝系統(tǒng)的運(yùn)行現(xiàn)狀研究

原SCR脫硝系統(tǒng)多采用的是液氨熱解工藝，并需要在進(jìn)行熱解室的過程中通過電加熱器來進(jìn)行更進(jìn)一步的加熱處理。該電加熱器所需要的點(diǎn)好也是現(xiàn)階段SCR脫硝工藝中需要面臨的最大問題。近年來隨著我國(guó)各個(gè)火電廠脫硝超低排放工作的推行，其直接導(dǎo)致了原有的電加熱器已經(jīng)難有滿足現(xiàn)階段的排放需求，因此在液氨熱解的過程中如果依舊采用的是傳統(tǒng)的液氨熱解工藝，也就需要對(duì)該加熱器進(jìn)行適當(dāng)?shù)脑鋈莞脑?，這也就導(dǎo)致了電耗得到進(jìn)一步增加，并會(huì)直接影響該到火電廠的生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)效益。

3.2 液氨爐內(nèi)直噴脫硝工藝

通過脫硝液氨爐內(nèi)直噴熱解制氮工藝的應(yīng)用，其具備有良好的安全性以及節(jié)能型，因此可以廣泛應(yīng)用到現(xiàn)階段的脫硝系統(tǒng)中。該技術(shù)其主要采用的是高轉(zhuǎn)氮效率鍋爐液氨直噴脫硝工藝，并能夠在對(duì)鍋爐內(nèi)部結(jié)構(gòu)以及運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行研究的基礎(chǔ)上級(jí)，來進(jìn)行液氨溶液分解區(qū)域的合理選擇。較之于傳統(tǒng)的脫硝技術(shù)，該技術(shù)可以直接將液氨溶液噴射器防治在煙氣溫度為300～700℃的鍋爐轉(zhuǎn)向室內(nèi)，并能夠?qū)⒋蟛糠值囊喊比芤褐苯颖环纸獬砂睔?，并使得液氨的利用率以及脫硝效率得到大幅度的提升。借助于在鍋爐中進(jìn)行液氨溶液的直接噴射這一形式，其能夠通過鍋爐內(nèi)自帶的煙氣電量來進(jìn)行液氨溶液的加熱與分解處理，并能夠有效避免傳統(tǒng)的電加熱器加熱環(huán)節(jié)，從而省略掉大量的電力能源。此外在傳統(tǒng)的脫硝液氨熱解工藝中其設(shè)備比較復(fù)雜，并需要大量的前期投資與運(yùn)行成本，而液氨爐內(nèi)直噴脫硝工藝則能夠進(jìn)行電加熱裝置以及液氨熱解裝置的有效省略，并能夠使得該火電廠的生產(chǎn)效益得到進(jìn)一步的提升。

3.3 液氨爐內(nèi)直噴脫硝工藝的特點(diǎn)分析

近年來隨著我國(guó)生產(chǎn)技術(shù)的不斷發(fā)展，使得各個(gè)電廠的液氨爐內(nèi)直噴脫硝工藝試驗(yàn)也相繼獲得成功。為了響應(yīng)我國(guó)的節(jié)能減排的相關(guān)要求，許多火電廠也開始逐漸進(jìn)行了脫硝爐內(nèi)的直噴改造工作。在具體的脫硝直噴改造過程中，其通過洛卡環(huán)保爐內(nèi)直噴技術(shù)的合理應(yīng)用，其能夠?qū)⒃镜囊喊睙峤庵频到y(tǒng)中應(yīng)用到的電加熱器以及熱解爐等設(shè)備進(jìn)行切除，這樣就能夠在降低了電廠運(yùn)行過程電能消耗程度的情況下，進(jìn)一步提升該電廠脫硝系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定性以及安全性，從而為該火電廠帶來良好的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益。除了進(jìn)行生產(chǎn)成本的有效降低之外，借助于液氨爐內(nèi)直噴脫硝工藝改造的模式，其還能夠?qū)σ韵聨讉€(gè)問題進(jìn)行很好的解決：能夠取消傳統(tǒng)液氨熱解鍋爐中一次熱風(fēng)的消耗情況；對(duì)熱解系統(tǒng)進(jìn)行進(jìn)一步的簡(jiǎn)化處理；消除因?yàn)橐喊比芙獠煌耆鴮?dǎo)致的AIG結(jié)晶堵塞情況；能夠?qū)﹄娂訜崞?、點(diǎn)解爐等爐內(nèi)設(shè)備進(jìn)行簡(jiǎn)化。此外該脫硝工藝在具體的應(yīng)用過程中還具備有下述特點(diǎn)：

①能夠?qū)υ镜囊喊睙峤庀到y(tǒng)進(jìn)行有效的保留，并可以讓新的熱解系統(tǒng)與熱解系統(tǒng)處于一種不交叉的情況下，并方面系統(tǒng)隨時(shí)進(jìn)行相應(yīng)的切換操作。②新系統(tǒng)擁有者良好的氨氣供應(yīng)能力；③新系統(tǒng)在運(yùn)行過程中不會(huì)對(duì)原有SCR系統(tǒng)的各項(xiàng)性能指標(biāo)造成降低；④該系統(tǒng)會(huì)應(yīng)用獨(dú)立的電源系統(tǒng)以及控制系統(tǒng)，其不僅不會(huì)占用原系統(tǒng)的IO模板，還不會(huì)影響到原系統(tǒng)的切換與運(yùn)行工作；⑤該系統(tǒng)的液氨溶液能夠直接從計(jì)量分配裝置中的液氨溶液母管中進(jìn)行抽取，而其他的制備系統(tǒng)以及運(yùn)行方式基本保持不變。

在火電廠的脫硝超低排放系統(tǒng)中，借助于液氨爐內(nèi)直噴脫硝工藝的合理應(yīng)用，其能夠使得脫硝效果得到進(jìn)一步的提升，并能夠使得脫硝過程中的電耗情況直接下降80%以上，此外因?yàn)樵撁撓醭团欧畔到y(tǒng)中的電力系統(tǒng)較少，因此整個(gè)機(jī)組的運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性與安全性也能夠得到一定程度的提升，并為該火電企業(yè)帶來良好的經(jīng)濟(jì)效益。

4 結(jié)束語(yǔ)

火電發(fā)電廠是我國(guó)現(xiàn)階段電力的主要來源，但是傳統(tǒng)的火電發(fā)電方式會(huì)為我國(guó)的環(huán)境造成嚴(yán)重的影響，這也就需要對(duì)其進(jìn)行必要的脫硝處理。但是我國(guó)的脫硝技術(shù)剛剛起步，其缺乏有相應(yīng)的脫硝核心技術(shù)，并導(dǎo)致了部分煤電企業(yè)通過進(jìn)口的方式來取得一個(gè)良好的脫硝超低排放效果。因此相關(guān)的火電企業(yè)就需要不斷對(duì)自身的脫硝超低排放技術(shù)進(jìn)行技術(shù)改造與優(yōu)化，并使得脫硝等環(huán)保設(shè)施的運(yùn)行成本得到降低，從而在堅(jiān)持超低排放達(dá)標(biāo)的基礎(chǔ)上，來實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益的最大化發(fā)展。

【參考文獻(xiàn)】

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[2]張達(dá)勛，武利軍，劉章昊，等.火電廠脫硝超低排放改造設(shè)計(jì)及應(yīng)用[C].//2016年中國(guó)電機(jī)工程學(xué)會(huì)年會(huì)論文集.2016：1-4.

[責(zé)任編輯：田吉捷]endprint