關于火電鍋爐風機節能及氮氧化物減排的研究

彭南豐

摘 要：電力是我國的重點基礎工業，在我國提出創建和諧社會，發展循環經濟的環境下，考慮到對不可再生能源造成的影響，已經有部分核電機組，但是，火電依然是中國市場電力發展的主導。鍋爐風機作為火力發電中最常用的輔助設備[1]，也是耗電量最大的設備，約占整廠用電的40%。煤炭是生產電能的主要燃料，火力電廠在工作燃燒煤炭的同時，也排放出了大量的氮氧化物、二氧化硫等污染物，出現了很多的環境污染問題，根據美國EIA統計，我們氮氧化物排放量的66.7%都來自于煤炭。因此，降低鍋爐風機的耗電量和減少氮氧化物的排放量迫在眉睫，文章就火電鍋爐風機節能和氮氧化物的減排進行研究。

關鍵詞：火電鍋爐風機；節能；氮氧化物；減排

1 火電鍋爐風機節能研究

1.1 風機選型參數計算

風機能否高效的運行跟風機的選型有很大的關系，風機作為鍋爐的輔助設備，在選型時要先計算風機的參數，優化儲備裕量，出力裕度必須要大于鍋爐的出力裕度。TB點、BMCR、THA是風機的考核點，在TB點和BMCR之間要選取合適的裕量，裕量過小風機無法正常運行，裕量過大又會增加風機的能耗，減低效率。必須要在滿足BT點的前提下讓BMCR和THA保持在高效區。根據相關實測數據顯示，風機的能力與實際運行參數之間的裕量經常偏大，往往是實際運行最大裕度的120%-130%，導致運行效率要低于最高效率，出現高效風機低效運行的情況。如果鍋爐風機要實現節能降耗首先要合理的選型[3]。

1.2 優化系統氣動設計

想要風機處在最佳的運行狀態，就要注意相關的管道和設備布置，良好的氣流流場可以提高風機的運行效率，氣流進入風機后的性能是由進口收斂段的角度和長度、出口擴壓段的角度和長度決定的。風機相關設備的安裝位置要合理，避免紊流。如彎道、消聲器、擋板等如果與風機的相對位置不合理，就會造成氣流阻塞、加重紊流，增加系統的阻力，也會加大能量消耗，甚至造成設備的破壞。

1.3 風機調速的選擇

采用科學的調速方式，可以保持風機的經濟運行而目前最達到節能的目的。目前最好的調速方式就是高壓變頻調速，變頻調速具有效率高、范圍廣、精度高等特點[4]，既能減少對設備的機械沖擊，延長其使用壽命，又能實現風機的節能。風機的運行主要與流量、風壓、軸功率、轉速有關，在表1中主要說明風機變速時這四者之間的關系。

2 火電廠氮氧化物減排研究

曾經有專家提到：“氮氧化物（NOx）是涉及環境問題最多的污染物”，隨著經濟的發展，生態環境污染的問題已經越來越嚴重，氮氧化物的排放量也在逐年增加，酸雨形成的原因之一也就是空氣中的氮氧化物與水結合形成的硝酸根，有研究證明，氮氧化物同時也是形成霾的原因之一，如果不加以控制，會造成嚴重的環境污染，制約我國經濟的發展。環境的治理一直是我國的一個重要話題，在“十二五”計劃中就明確提到了氮氧化物減排的剛性要求，良好的環境是實現社會可持續發展的必要前提。

2.1 火電廠的氮氧化物排放情況

我們國家的主要電力供應是來自于火力發電，在火力發電廠現階段和未來很長的時間內，煤炭都將是主要的利用能源，煤炭在燃燒的時候會釋放大量的氮氧化物，調查顯示，火電廠氮氧化物的排放量占全國總排放量的40%左右，預計到2020年，我國火電廠的氮氧化物排放量將達到1300萬噸以上，火電廠氮氧化物的排放將對生態環境產生嚴重的影響。

2.2 氮氧化物減排的意義

在我國，減排已經被提到了很重要的位置，國家也表現出了對氮氧化物減排的高度認識。氮氧化物排放時我國環境污染的主要問題之一，空氣中的氮氧化物與水結合形成的硝酸根是產生酸雨的原因之一，會讓土壤、水酸化和水富營養化，氮氧化物的排放也會增加空氣中的細微顆粒，是產生霾的原因之一，在陽光的照射下經由一連串的光化學反應而形成二次污染物，造成光化學污染，對人體造成嚴重的危害。氮氧化物的減排對環境的保護有重要的作用，控制氮氧化物的排放量是改善大氣環境和保護人體健康的重要措施。

2.3 火電廠氮氧化物的減排

目前在我國火電廠實施氮氧化物減排的主要措施是安裝煙氣脫硝裝置，改進低氮燃燒技術。在《火電廠氮氧化物防止技術政策》中提到，低氮燃燒技術應該作為火電廠氮氧化物控制的首選技術，當下，火電廠大部分機組已經完成了低氮燃燒技術的改進，可以降低30%左右的氮氧化物排放量，但是不能達到綜合館控制量的目標，實施煙氣脫硝技術就成了控制氮氧化物減排的重要舉措。

煙氣脫硝技術主要分為干、濕兩種方式，其中干法包含選擇性催化還原技術（SCR）、選擇性非催化還原技術（SNCR）和（SCR）（SNC

R）聯合技術[5]。SCR脫硝技術是目前應用最廣泛的方法，它主要是將還原劑（氨水、尿素、液氮）注入煙道，在氧氣含量達到一定濃度時添加催化劑，使煙氣中的氮氧化物還原成水和N2，一般脫硝效率非常高，能達到70%以上，是目前較為成熟的脫硝技術，SCR的具體催化原理在圖1中有表明。SNCR脫硝技術是在高溫的條件下將還原劑（氨水、尿素、液氮）注入煙道，不需要加入催化劑，讓還原劑與氮氧化物進行選擇性反應，利用還原劑分解而成的NH3與氮氧化物反應生成氨氣。SNCR的特點是成本低、操作簡單，但是脫硝率要低于SCR技術。（SCR）（SNCR）聯合技術結合了兩種技術的優點，在高溫的條件下注入還原劑，還原劑與氮氧化物進行選擇性反應，脫出一部分二氧化氮，在將為完全反應的還原劑加入到SCR系統，進行催化還原反應，其優點是減少了催化劑的用量。

3 結束語

本文對火電鍋爐風機的節能和氮氧化物的減排進行了研究，為了保持社會經濟的可持續發展，火電廠要響應國家的號召，做好節能減排的工作，為環境保護做出努力。

參考文獻

[1]孟繁波，吳洪達.關于火電鍋爐風機節能及氮氧化物減排的研究[J].科技傳播，2013（03）：57+32.

[2]劉健.電廠泵與風機節能技術探討[J].山東工業技術，2017（07）：178.

[3]楊帆.電站鍋爐風機節能改造中的相關問題分析[J].科技創新與應用，2016（17）：142.

[4]李芳.高壓變頻器在電廠鍋爐風機節能中的應用研究[J].電子技術與軟件工程，2014（22）：160.

[5]龐興龍，史曉宏，付振來.火力發電廠氮氧化物減排[J].北方環境，2012（04）：69-71.