張 碩，崔健升

（河北科技大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，河北 石家莊 050018）

目前，火電廠鍋爐在進(jìn)行正常生產(chǎn)工作的時(shí)，由于相應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)會(huì)導(dǎo)致排放的煙氣中含有的NOx過(guò)多，從而對(duì)于環(huán)境造成了嚴(yán)重的影響，不利于火電廠的穩(wěn)定長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展。對(duì)此，火電廠內(nèi)均設(shè)置有相應(yīng)的煙氣脫硝系統(tǒng)，從而進(jìn)行有效的煙氣凈化。在這一過(guò)程中，氨作為其中重要的還原劑，在化學(xué)反應(yīng)中起著至關(guān)重要的作用，能夠有效的降低煙氣中NOx的含量。所以對(duì)于噴氨優(yōu)化方面的研究就顯得至關(guān)重要，必須引起有關(guān)研究人員的高度重視。

1 煙氣脫硝系統(tǒng)概念和運(yùn)行原理

1.1 煙氣脫硝系統(tǒng)概念

火電廠鍋爐的煙氣脫硝系統(tǒng)主要針對(duì)鍋爐運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生的污染性煙氣進(jìn)行相應(yīng)的優(yōu)化，從而降低其中的氮氧化物含量，是鍋爐運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生煙氣到排放至大氣中的中間環(huán)節(jié)，對(duì)于環(huán)境保護(hù)起著至關(guān)重要的作用。目前被廣泛應(yīng)用的是SCR煙氣脫硝工藝，主要由還原劑制備系統(tǒng)以及脫硝反應(yīng)系統(tǒng)兩大結(jié)構(gòu)組成，還原劑的制備即液態(tài)氨的制備過(guò)程，脫硝反應(yīng)系統(tǒng)則是指具體的催化優(yōu)化過(guò)程。SCR煙氣脫硝系統(tǒng)在運(yùn)行的過(guò)程中主要包括以下環(huán)節(jié)，首先需要進(jìn)行液態(tài)氨的準(zhǔn)備和儲(chǔ)存，之后將液態(tài)氨水進(jìn)行高溫蒸發(fā)，并和提前輸入到脫硝系統(tǒng)中的空氣進(jìn)行有效的混合處理，并將混合充分之后的氣體向脫硝系統(tǒng)進(jìn)行科學(xué)的噴灑，從而使混合氣體和需要進(jìn)行優(yōu)化處理的煙氣進(jìn)行有效的混合，有利于兩者在催化劑的表面進(jìn)行有效的分布和充分的反應(yīng)，從而完成煙氣的脫硝處理。

1.2 煙氣脫硝系統(tǒng)運(yùn)行原理

火電廠鍋爐的SCR煙氣脫硝系統(tǒng)運(yùn)行原理是指，通過(guò)為催化優(yōu)化反應(yīng)創(chuàng)設(shè)相應(yīng)的溫度和環(huán)境條件，從而使相應(yīng)的還原劑即液態(tài)氨水或者液氨，有選擇性的發(fā)揮還原作用，將煙氣中所含有的多種氮氧化物進(jìn)行充分的還原，降低氮氧化物中氮元素的化合價(jià)，經(jīng)過(guò)多級(jí)反應(yīng)，從而使其轉(zhuǎn)變?yōu)閷?duì)環(huán)境無(wú)污染的水和氮?dú)?，從而有利于環(huán)境的保護(hù)和火電廠的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展。其中，催化劑的主要作用是指有效的降低催化優(yōu)化反應(yīng)的活化能，使得優(yōu)化催化反應(yīng)所需要的溫度能夠進(jìn)行有效的降低。具體來(lái)說(shuō)，應(yīng)該在160～460℃，能夠有效地貼合火電廠的實(shí)際溫度創(chuàng)設(shè)范圍，即210～500℃。如果缺少了相應(yīng)的催化劑，由于脫硝優(yōu)化反應(yīng)所需要的反應(yīng)溫度較高，大約在1000℃，火電廠難以進(jìn)行相應(yīng)的反應(yīng)溫度提供，從而不能夠進(jìn)行相應(yīng)的煙氣脫硝處理。

2 煙氣脫硝系統(tǒng)噴氨優(yōu)化的問(wèn)題

2.1 鍋爐煙氣脫硝系統(tǒng)噴氨冷態(tài)調(diào)整不科學(xué)

火電廠鍋爐煙氣脫硝噴氨冷態(tài)調(diào)整，主要是指在溫度正常條件下進(jìn)行的相應(yīng)優(yōu)化。目前在這一方面存在的主要問(wèn)題有：由于相應(yīng)的催化劑管理不當(dāng)，從而導(dǎo)致其使用壽命大幅度縮短，從而在無(wú)形之中提升了煙氣脫硝系統(tǒng)的運(yùn)行成本，不利于火電廠的經(jīng)濟(jì)效益提升。同時(shí)在相應(yīng)設(shè)備的組成結(jié)構(gòu)內(nèi)，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)灰塵堆積以及過(guò)度磨損問(wèn)題，從而對(duì)于脫硝的有效性產(chǎn)生了一定的影響。這些問(wèn)題的出現(xiàn)，嚴(yán)重的影響了火電廠鍋爐煙氣脫硝系統(tǒng)的運(yùn)行效率，對(duì)于煙氣脫硝質(zhì)量的有效控制起到了不利的作用，必須進(jìn)行相應(yīng)的噴氨冷態(tài)優(yōu)化與改善，從而促進(jìn)火電廠鍋爐煙氣脫硝系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

2.2 鍋爐煙氣脫硝系統(tǒng)噴氨熱態(tài)調(diào)整不到位

火電廠鍋爐煙氣脫硝噴氨熱態(tài)調(diào)整優(yōu)化主要是指，在溫度較高的環(huán)境下進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整和優(yōu)化。由于目前在噴頭處液態(tài)氨水的蒸發(fā)氣體和空氣的混合物不能夠進(jìn)行有效的分布和噴射，從而導(dǎo)致部分氨元素組成的氣體在反應(yīng)過(guò)程中逃逸，降低了液態(tài)氨水的還原性作用發(fā)揮，對(duì)煙氣的脫硝效率以及質(zhì)量具有不利的影響。同時(shí)，由于在催化優(yōu)化反應(yīng)的過(guò)程中進(jìn)行有效脫硝之后的煙氣在排出的過(guò)程中受到空氣中氧氣氧化作用的影響，再次被氧化形成了氮氧化物，從而使得排出的凈化煙氣中氮氧化物的含量得到了一定程度的提升，極大的降低了煙氣脫硝的質(zhì)量。對(duì)此應(yīng)該進(jìn)行相應(yīng)的熱態(tài)調(diào)整優(yōu)化，從而提高煙氣脫硝的有效性。

2.3 鍋爐煙氣脫硝噴氨控制系統(tǒng)調(diào)整不完善

火電廠鍋爐煙氣脫硝噴氨控制系統(tǒng)是指對(duì)于氣態(tài)氨水和空氣混合物的混合氣體進(jìn)行智能化噴射控制的系統(tǒng)。目前主要存在反饋滯后的問(wèn)題，由于響應(yīng)時(shí)間比較滯后，從而不利于人工判斷相應(yīng)的噴射時(shí)點(diǎn)，對(duì)于煙氣脫硝的效率提升具有不利的影響。同時(shí)在噴氨控制系統(tǒng)調(diào)整的方面，由于在脫硝系統(tǒng)入口位置氮氧化物的含量變化較大，無(wú)法進(jìn)行準(zhǔn)確的含量判斷，對(duì)合理確定噴氨數(shù)量和速度具有不利的影響。在另一方面，針對(duì)于在煙氣脫硝系統(tǒng)出口處氮氧化物的含量和排放到大氣過(guò)程中煙囪口處的氮氧化物含量具有較大變化的問(wèn)題。這主要是由于相應(yīng)的噴氨控制效果較差所導(dǎo)致的，對(duì)此應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)于脫硝噴氨控制系統(tǒng)的調(diào)整優(yōu)化，采取有針對(duì)性的措施促進(jìn)控制系統(tǒng)的科學(xué)有效。

3 煙氣脫硝系統(tǒng)噴氨優(yōu)化的策略分析

3.1 加強(qiáng)煙氣脫硝系統(tǒng)噴氨冷態(tài)優(yōu)化調(diào)整

為了促進(jìn)火電廠鍋爐煙氣脫硝系統(tǒng)噴氨優(yōu)化的有效性提升，更好地實(shí)現(xiàn)火電廠鍋爐所產(chǎn)生煙氣的無(wú)害化處理。對(duì)此，應(yīng)該加強(qiáng)煙氣脫硝系統(tǒng)噴氨冷態(tài)優(yōu)化調(diào)整，建立健全噴氨冷態(tài)優(yōu)化調(diào)整的規(guī)范機(jī)制，采取切實(shí)有效的措施，提高催化劑的使用壽命，從而促進(jìn)氨氣還原作用的發(fā)揮，提高煙氣脫硝的效率。同時(shí)應(yīng)該重視對(duì)于氨氣噴嘴處以及催化劑發(fā)揮作用處的灰塵堆積以及磨損問(wèn)題，進(jìn)行有效的策略優(yōu)化，加強(qiáng)對(duì)于灰塵的定期處理，實(shí)現(xiàn)噴氨冷態(tài)調(diào)整的科學(xué)化，并派專門(mén)的管理人員進(jìn)行定期的檢查與管理，及時(shí)發(fā)現(xiàn)冷態(tài)調(diào)整的相應(yīng)問(wèn)題，從而開(kāi)展有效的優(yōu)化和解決，促進(jìn)火電廠鍋爐煙氣脫硝噴氨冷態(tài)調(diào)整技術(shù)的作用發(fā)揮。

例如，在提升煙氣脫硝系統(tǒng)催化劑使用壽命的方面，相應(yīng)的火電企業(yè)應(yīng)該定期對(duì)于煙氣脫硝系統(tǒng)中的活性催化劑進(jìn)行有效的質(zhì)量檢驗(yàn)。以二氧化銻作為載體，五氧化二釩作為主要組成成分的催化劑為例，通常至少應(yīng)該每年進(jìn)行兩次活性檢測(cè)，并將催化劑活性檢測(cè)的結(jié)果進(jìn)行有效的記錄和處理，建立專門(mén)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)表格進(jìn)行儲(chǔ)存。重點(diǎn)需要對(duì)于催化劑失活的現(xiàn)象和原因進(jìn)行分析和處理，并找到使催化劑失活的原因要點(diǎn) （通常為反應(yīng)溫度較高所導(dǎo)致的）。在進(jìn)行催化劑的更換之后，在最大程度上降低催化劑活性下降的可能，應(yīng)該合理的控制相應(yīng)的反應(yīng)溫度，在溫度過(guò)高時(shí)進(jìn)行通風(fēng)口的開(kāi)放，以達(dá)到降低溫度的效果，從而有效地提升催化劑的使用壽命，促進(jìn)氨氣還原作用的有效發(fā)揮，使得氨氣和空氣的混合物能夠在催化劑表面進(jìn)行有效的附著，提高脫硝反應(yīng)的效率。同時(shí)在催化劑的更換方面，應(yīng)該遵循經(jīng)濟(jì)和質(zhì)量兼顧的原則，并且在催化劑假性失活的前提下，應(yīng)該給予其適當(dāng)?shù)脑偕幚?。將其置于相?yīng)的反應(yīng)器中進(jìn)行燃燒處理，在催化劑的活性溫度范圍之下進(jìn)行其表面所附著碳化合物的有效氧化燃燒，從而生成相應(yīng)的二氧化碳和水，使得催化劑的表面能夠再次實(shí)現(xiàn)裸露，從而恢復(fù)催化劑的化學(xué)活性，提高火電廠的經(jīng)濟(jì)效益。在噴嘴處灰塵堆積方面，應(yīng)該防止灰塵顆粒進(jìn)行反應(yīng)壁的貼合富集。對(duì)此，應(yīng)該將出煙管道處的水平煙道進(jìn)行速度的上升調(diào)整，使得大部分煙氣顆粒能夠沿管壁兩側(cè)中間區(qū)域進(jìn)行流動(dòng)，從而減少了噴嘴處的灰塵富集，有利于噴氨效率的有效提升。

3.2 加強(qiáng)煙氣脫硝系統(tǒng)噴氨熱態(tài)優(yōu)化調(diào)整

為了提高火電廠煙氣脫硝系統(tǒng)噴氨的效率，充分發(fā)揮氨氣混合物的還原作用，對(duì)此應(yīng)該加強(qiáng)煙氣脫硝系統(tǒng)噴氨的熱態(tài)優(yōu)化調(diào)整，建立健全熱態(tài)優(yōu)化調(diào)整的規(guī)范機(jī)制，采取有效的應(yīng)用措施，從而解決噴氨不當(dāng)?shù)囊幌盗袉?wèn)題。同時(shí)應(yīng)該重點(diǎn)對(duì)于脫硝系統(tǒng)出口處和煙囪出口處的氮氧化物含量不同的問(wèn)題進(jìn)行著重的解決，為煙氣排氣管道的環(huán)境創(chuàng)設(shè)提供相應(yīng)的熱態(tài)優(yōu)化調(diào)整規(guī)范，從而降低在此過(guò)程中的氧氣氧化作用的發(fā)揮，真正的實(shí)現(xiàn)有效的煙氣脫硝。對(duì)此，應(yīng)該完善煙氣脫硝系統(tǒng)噴氨熱態(tài)優(yōu)化調(diào)整的操作流程，使得具體的操作人員在進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整的過(guò)程中有據(jù)可依，能夠根據(jù)實(shí)際的情況加強(qiáng)對(duì)于氨逃逸問(wèn)題的有效解決，從而提高氨氣還原作用的發(fā)揮，加強(qiáng)脫硝反應(yīng)過(guò)程中的有效性。

例如，在煙氣脫硝噴氨熱態(tài)調(diào)整優(yōu)化的方面，首先應(yīng)該在原始條件下對(duì)于脫硝反應(yīng)器入口處和出口處的氮氧化物以及氧氣混合物的濃度分布情況進(jìn)行檢查。在氮氧化物檢查的方面，應(yīng)該采用鹽酸萘乙二胺分光光度法，利用三氧化鉻的氧化作用，將空氣中所含有的低價(jià)態(tài)氮氧化物中的氮元素氧化成高價(jià)態(tài)的二氧化氮。在堿性溶液的作用下，實(shí)現(xiàn)以硝酸為主要代表產(chǎn)物的酸性物質(zhì)的生成，使其與4-苯胺磺酸進(jìn)行偶合反應(yīng)。利用分光光度法測(cè)定對(duì)應(yīng)生成的偶氮染料的顏色深度，通過(guò)相應(yīng)的計(jì)算，判斷入口以及出口處氮氧化物的含量，從而進(jìn)行噴氨數(shù)量和速度的有效調(diào)整。對(duì)此，主要通過(guò)對(duì)于噴氨口處的閥門(mén)開(kāi)合度進(jìn)行有效的調(diào)整，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)于噴氨的控制。之后應(yīng)該對(duì)于脫硝系統(tǒng)出口處的氮氧化物氣體的分布程度進(jìn)行有效的檢測(cè)，利用標(biāo)準(zhǔn)氮氧化物的排放含量進(jìn)行相對(duì)偏差值的有效計(jì)算和比對(duì)，從而進(jìn)行熱態(tài)優(yōu)化調(diào)整有效性的判斷。主要依據(jù)為所檢測(cè)氮氧化物的倒掛偏差情況，如果對(duì)應(yīng)的檢測(cè)結(jié)果顯示為正常，那么證明噴氨熱態(tài)調(diào)整是有效的；反之則需要進(jìn)行繼續(xù)的調(diào)整，直至評(píng)價(jià)檢測(cè)效果達(dá)標(biāo)。這樣能夠有效的解決在脫硝反應(yīng)中的氨逃逸問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)氨氣混合物脫硝還原性的作用發(fā)揮。

3.3 完善煙氣脫硝噴氨控制系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)整

為了能夠?qū)τ跓煔饷撓跸到y(tǒng)噴氨的科學(xué)性進(jìn)行有效的保證，從而實(shí)現(xiàn)科學(xué)的噴氨控制，提高脫硝反應(yīng)過(guò)程中氨氣的反應(yīng)程度，提高火電廠的煙氣無(wú)害化處理效果。對(duì)此，應(yīng)該完善煙氣脫硝噴氨控制系統(tǒng)的優(yōu)化調(diào)整，建立健全相應(yīng)的控制系統(tǒng)管理規(guī)范，應(yīng)該定期對(duì)于反饋滯后的問(wèn)題進(jìn)行調(diào)查分析，改進(jìn)相應(yīng)的噴氨控制系統(tǒng)，使得對(duì)于氮氧化物的含量檢測(cè)能夠進(jìn)行準(zhǔn)確的把握，從而科學(xué)確定相應(yīng)的噴氨數(shù)量和速度。同時(shí)應(yīng)該針對(duì)在脫硝系統(tǒng)出口處氮氧化物含量差別較大的問(wèn)題進(jìn)行有效的處理，合理的調(diào)整反應(yīng)器和反應(yīng)管的壓力，從而使得兩側(cè)的輸出口氮氧化物含量保持一致，促進(jìn)調(diào)節(jié)速度的優(yōu)化完善，提高煙氣脫硝噴氨控制的科學(xué)性，加強(qiáng)火電廠的煙氣脫硝效率的有效提升。

例如，在煙氣脫硝系統(tǒng)反饋滯后問(wèn)題的解決方面，火電企業(yè)應(yīng)該根據(jù)實(shí)際的情況，合理地對(duì)于反應(yīng)監(jiān)測(cè)死區(qū)進(jìn)行相應(yīng)的改進(jìn)。對(duì)于缺乏信號(hào)輸入或者信號(hào)輸入值為零的反應(yīng)區(qū)域進(jìn)行封閉式處理，從而減少反饋滯后的問(wèn)題。同時(shí)應(yīng)該通過(guò)對(duì)于煙氣排放連續(xù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的優(yōu)化改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)于氮氧化物、含氧量、溫度以及濕度等的有效監(jiān)控，并對(duì)于數(shù)據(jù)的記錄和傳輸進(jìn)行有效的處理，采取光纖傳輸或無(wú)線傳輸?shù)姆绞浇档蛿?shù)據(jù)的失實(shí)現(xiàn)象。同時(shí)應(yīng)該采用稀釋抽取式煙氣的方法，將煙氣進(jìn)行過(guò)濾稀釋后，經(jīng)由分析儀進(jìn)行相應(yīng)的處理，保證反饋滯后的問(wèn)題能夠得到妥善的解決，減少氮氧化物監(jiān)測(cè)的時(shí)間滯后問(wèn)題。在對(duì)于煙氣脫硝系統(tǒng)兩側(cè)出口氮氧化物含量相差較大問(wèn)題的解決方面，應(yīng)該合理的調(diào)整反應(yīng)器的壓力，通過(guò)在系統(tǒng)入口處流量氨氣調(diào)節(jié)閥的安裝，實(shí)現(xiàn)對(duì)氨氣流量壓力的科學(xué)調(diào)整。能夠根據(jù)已經(jīng)檢測(cè)出的氮氧化物含量進(jìn)行氨氣噴射數(shù)值的有效設(shè)定，從而合理的調(diào)整反應(yīng)器的氨氣濃度，實(shí)現(xiàn)對(duì)于氮氧化物的均衡性還原。在對(duì)于煙氣排放管道的科學(xué)處理方面，應(yīng)該利用煙氣脫硝噴氨控制系統(tǒng)的優(yōu)化調(diào)整；在煙氣脫硝系統(tǒng)出口處安裝相應(yīng)的二氧化碳噴射裝置，在系統(tǒng)檢測(cè)到進(jìn)行無(wú)害化處理的廢氣即將排出管道時(shí)，應(yīng)該進(jìn)行二氧化碳的提前噴射，從而有效的降低管道中氧氣的含量，減少煙氣中所含有的未處理徹底的氮氧化物被氧氣氧化的現(xiàn)象發(fā)生，從而實(shí)現(xiàn)有效的煙氣脫硝，降低對(duì)于環(huán)境的危害作用。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，由于目前在火電廠鍋爐的煙氣脫硝系統(tǒng)噴氨方面出現(xiàn)了一些問(wèn)題，嚴(yán)重的影響了煙氣的排放質(zhì)量。鑒于此，本文首先闡述了火電廠鍋爐的煙氣脫硝系統(tǒng)概念以及相應(yīng)的運(yùn)行原理，并對(duì)于噴氨優(yōu)化方面的問(wèn)題進(jìn)行了相關(guān)的闡述，從加強(qiáng)煙氣脫硝系統(tǒng)噴氨冷態(tài)優(yōu)化調(diào)整，加強(qiáng)煙氣脫硝系統(tǒng)噴氨熱態(tài)優(yōu)化調(diào)整，完善煙氣脫硝噴氨控制系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)整三方面入手，采取切實(shí)有效的措施，根據(jù)實(shí)際情況，促進(jìn)煙氣脫硝系統(tǒng)噴氨方面的科學(xué)性優(yōu)化，從而有效的促進(jìn)了環(huán)境的優(yōu)化保護(hù)。