火電廠脫硝超低排放改造設計及應用

曹曉樂

【摘 要】近年來隨著我國節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一步的提升。本文對我國火電發電抄底排放的現象進行了簡要闡述，然后在此基礎上就脫硝超低排放的改造設計工作進行了分析研究。

【關鍵詞】脫硝；超低排放；改造設計

近年來我國雖然加強了新能源發電的研發以及建設力度，但是火力發電依舊在我國的電力系統中占據著主導位置。而隨著我國空氣污染情況的進一步加劇，也就要求我國相關的火電企業能夠積極進行脫硝超低排放的改造工作，只有這樣才能夠有效避免對于環境的污染，并取得一個良好的經濟效益以及環境效益。

1 SCR脫硝技術

我國火電廠在日常的生產過程中，因為爐內低氮燃燒技術的局限性，也就導致了氮氧化物的排放量難以達到我國規定的排放要求。為了有效降低氮氧化物的排放量，也就要求火電企業能夠加強對燃燒后煙氣的脫硝處理工作。而SCR脫硝工藝具備有結構簡單、可靠性高、工作效率高以及投資較低等諸多優點，使得其在我國的火電脫硝流程中得到了較為廣泛的應用，并且取得了良好的應用效果。

為了取得一個良好的脫硝效果，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行生產，其中SCR裝置主要是由SCR催化反應器、液氨熱解器、煙氣系統以及氨氣噴射系統等幾部分構成，其多使用液氨作為脫硝還原劑，通過超反應器中噴入氨氣的方式，其能夠直接將氮氧化物還原為氮氣。此外在該還原過程中對于溫度有著非常高的要求，因此在火電廠的具體生產過程之中，也就需要進行生產溫度的合理控制，從而進一步加強反應活性，并取得一個良好的脫硝處理效果。

1.1 SCR工藝使用優缺點分析

SCR脫硝工藝是現階段應用最為廣泛和成熟的脫硝藝術，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，并能夠充分滿足我國要求的火電廠排放標準。但是SCR脫硝工藝在具體的運行過程中，其還存在有電能消耗過大這一問題，并且會大幅度的增加該火電廠的生產成本，從而影響到整個火電廠的經濟效益。

2 脫硝超低排放改造

我國目前有許多火電廠都已經啟動了機組超低排放改造工作，其主要方案在于啟動催化劑備用層，并且將原本的兩層催化劑增加到三層。此外在改造過程中，還需要對原有還原劑的噴射量進行提升，也就需要進行液氨熱解系統的進一步改造，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的高溫煙氣之中，從而進行相應的還原反應，并進行氮氣的制取。②在原有熱解爐系統中通過煙氣換熱器來替代電加熱器進行相應的改造工作。③直接在原有的熱解爐系統基礎上進行風電加熱器的增容改造工作，從而進一步提升該火電企業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以及熱解系統，但是其改造工程量龐大，需要大量的改造費用支持。而方案二其系統相對比較復雜，投資方案較之方案三要高。方案三其改造系統比較簡單，改造工程量比較小，投資相對較小。但是方案一的長期運行優勢更為明顯，這也就需要相關的火電企業能夠根據自身的實際發展情況，來進行改造方案的合理選擇。

在經過適當的改造之后，能夠使得SCR的出口濃度控制在50mg/M㎡這一范圍內，并能夠充分滿足我國的氮氧化物超低排放標準，因此具備有良好的應用價值。

3 脫硝爐內的直噴改造

3.1 原SCR脫硝系統的運行現狀研究

原SCR脫硝系統多采用的是液氨熱解工藝，并需要在進行熱解室的過程中通過電加熱器來進行更進一步的加熱處理。該電加熱器所需要的點好也是現階段SCR脫硝工藝中需要面臨的最大問題。近年來隨著我國各個火電廠脫硝超低排放工作的推行，其直接導致了原有的電加熱器已經難有滿足現階段的排放需求，因此在液氨熱解的過程中如果依舊采用的是傳統的液氨熱解工藝，也就需要對該加熱器進行適當的增容改造，這也就導致了電耗得到進一步增加，并會直接影響該到火電廠的生產經濟效益。

3.2 液氨爐內直噴脫硝工藝

通過脫硝液氨爐內直噴熱解制氮工藝的應用，其具備有良好的安全性以及節能型，因此可以廣泛應用到現階段的脫硝系統中。該技術其主要采用的是高轉氮效率鍋爐液氨直噴脫硝工藝，并能夠在對鍋爐內部結構以及運行參數進行研究的基礎上級，來進行液氨溶液分解區域的合理選擇。較之于傳統的脫硝技術，該技術可以直接將液氨溶液噴射器防治在煙氣溫度為300～700℃的鍋爐轉向室內，并能夠將大部分的液氨溶液直接被分解成氨氣，并使得液氨的利用率以及脫硝效率得到大幅度的提升。借助于在鍋爐中進行液氨溶液的直接噴射這一形式，其能夠通過鍋爐內自帶的煙氣電量來進行液氨溶液的加熱與分解處理，并能夠有效避免傳統的電加熱器加熱環節，從而省略掉大量的電力能源。此外在傳統的脫硝液氨熱解工藝中其設備比較復雜，并需要大量的前期投資與運行成本，而液氨爐內直噴脫硝工藝則能夠進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效益得到進一步的提升。

3.3 液氨爐內直噴脫硝工藝的特點分析

近年來隨著我國生產技術的不斷發展，使得各個電廠的液氨爐內直噴脫硝工藝試驗也相繼獲得成功。為了響應我國的節能減排的相關要求，許多火電廠也開始逐漸進行了脫硝爐內的直噴改造工作。在具體的脫硝直噴改造過程中，其通過洛卡環保爐內直噴技術的合理應用，其能夠將原本的液氨熱解制氮系統中應用到的電加熱器以及熱解爐等設備進行切除，這樣就能夠在降低了電廠運行過程電能消耗程度的情況下，進一步提升該電廠脫硝系統的運行穩定性以及安全性，從而為該火電廠帶來良好的經濟效益與社會效益。除了進行生產成本的有效降低之外，借助于液氨爐內直噴脫硝工藝改造的模式，其還能夠對以下幾個問題進行很好的解決：能夠取消傳統液氨熱解鍋爐中一次熱風的消耗情況；對熱解系統進行進一步的簡化處理；消除因為液氨溶解不完全而導致的AIG結晶堵塞情況；能夠對電加熱器、點解爐等爐內設備進行簡化。此外該脫硝工藝在具體的應用過程中還具備有下述特點：

①能夠對原本的液氨熱解系統進行有效的保留，并可以讓新的熱解系統與熱解系統處于一種不交叉的情況下，并方面系統隨時進行相應的切換操作。②新系統擁有者良好的氨氣供應能力；③新系統在運行過程中不會對原有SCR系統的各項性能指標造成降低；④該系統會應用獨立的電源系統以及控制系統，其不僅不會占用原系統的IO模板，還不會影響到原系統的切換與運行工作；⑤該系統的液氨溶液能夠直接從計量分配裝置中的液氨溶液母管中進行抽取，而其他的制備系統以及運行方式基本保持不變。

在火電廠的脫硝超低排放系統中，借助于液氨爐內直噴脫硝工藝的合理應用，其能夠使得脫硝效果得到進一步的提升，并能夠使得脫硝過程中的電耗情況直接下降80%以上，此外因為該脫硝超低排放系統中的電力系統較少，因此整個機組的運行經濟性與安全性也能夠得到一定程度的提升，并為該火電企業帶來良好的經濟效益。

4 結束語

火電發電廠是我國現階段電力的主要來源，但是傳統的火電發電方式會為我國的環境造成嚴重的影響，這也就需要對其進行必要的脫硝處理。但是我國的脫硝技術剛剛起步，其缺乏有相應的脫硝核心技術，并導致了部分煤電企業通過進口的方式來取得一個良好的脫硝超低排放效果。因此相關的火電企業就需要不斷對自身的脫硝超低排放技術進行技術改造與優化，并使得脫硝等環保設施的運行成本得到降低，從而在堅持超低排放達標的基礎上，來實現經濟效益的最大化發展。

【參考文獻】

[1]張達勛，武利軍，劉章昊，等.火電廠脫硝超低排放改造設計及應用[J].中文信息，2016（11）：284-285.

[2]張達勛，武利軍，劉章昊，等.火電廠脫硝超低排放改造設計及應用[C].//2016年中國電機工程學會年會論文集.2016：1-4.

[責任編輯：田吉捷]endprint