燃機電廠鍋爐脫硝問題及改造探究

司文偉

（上海華電閔行能源有限公司，上海 201102）

燃機電廠鍋爐脫硝能夠有效減少NOx排放量，與此同時還可以減少污染物對生態環境污染，對于生態環境保護的可持續發展有著非常重要的作用。所以，不管是政府還是燃機電廠，都應當增加對鍋爐脫硝技術的關注力度，特別是進行燃機電廠鍋爐脫硝改造的時候，需要按照鍋爐脫硝實況，制定出合理的改造舉措，給提升電廠鍋爐脫硝質量和效率打下扎實的基礎。下面就針對燃機電廠鍋爐脫硝問題和改造展開了論述。

1 燃機電廠鍋爐脫硝技術

（1）干式低氮燃燒脫硝技術。在燃氣輪機燃燒的時候，NOx濃度和反應溫度和在反應區的暫停時間為正相關系，在這一原理的基礎上，現代化燃氣輪機均是使用控制燃燒反應的峰值溫度降低NOx生成概率的。因為燃料于理論空氣量情況下的燃燒反應溫度較高，所以可以經過讓燃料偏離理論空氣量下進行燃燒，從而更好地把控燃燒的溫度。

在很早以前低氮燃燒技術是運用于燃燒區噴入稀釋使用的水的方式控制燃燒溫度的，也就是濕式低氮燃燒方式。干式低氮燃燒脫硝方式和濕式低氮燃燒相比較，在燃料進到燃燒區以前，用空氣替換水當成稀釋劑，和大量的空氣進行拌和，接著進到燃燒區進行燃燒，以此來控制燃燒的溫度。干式低氮燃燒脫硝技術的優勢在于可節省大量的水資源，且防止蒸汽中少量的雜質導致設施修護費用的提升。可是，由于燃燒溫度的下降，燃燒火焰穩定性變低，CO排放增多。所以，運用貧燃料富氧燃燒的干式低氮燃燒系統，經過持續改善和優化器硬件設施與運行模式，確保燃燒區燃料以及暫停時間少，從而實現地NOx排放的目標。

（2）余熱鍋爐煙氣脫硝。燃氣與蒸汽結合循環發電機組是在燃氣輪機發電的前提下，對燃機排氣溫度高于500℃左右的余熱開展梯級使用，在余熱鍋爐中出現蒸汽且展開蒸汽發電。與純粹的蒸汽輪機以及燃氣輪機發電機40%的供電效率，燃燒天然氣的余熱鍋爐型蒸汽與燃氣結合循環發電機組供電效率現如今已經達到了50%以上。當今，主要的燃氣與蒸汽結合循環機組通常使用不補燃余熱鍋爐型。以下就針對燃機余熱鍋爐煙氣脫硝中燃氣和蒸汽結合循環的補燃余熱鍋爐煙氣脫硝展開論述。

補燃余熱鍋爐的優勢在于不存在兩次燃料燃燒，不會出現大氣污染以及系統布置緊湊的問題，該煙氣脫硝是對燃機排放的高溫煙氣開展NOx脫除。現如今技術較為成熟而且得到廣泛運用的煙氣脫硝方法是選擇性催化劑脫硝方式，別的干式脫硝，比如電子束照射方式等煙氣脫硝技術，都由于系統較為繁雜，且費用高等因素，較少運用于燃機電廠中。而現代化大型燃機通過干式低氮燃燒器燃燒以后排放的溫度較高的煙氣是沒有粉塵存在的，并且只有較少的二氧化硫與濃度低的NOx。因此，燃機排煙的脫硝設計情況較好，通常都使用SCR脫硝技術。

（3）SCR脫硝技術。通常而言，所謂的SCR也被人們叫做選擇性催化還原脫硝方式，其是由外國某企業發明并且在多年以前就申請了相關專利的。而亞洲國家率先在1970年將SCR脫硝采用于工業化生產之中，使其實現了工業化的目標。選擇性催化還原脫硝就是使用NH3與催化劑，如WO3在溫度是100～400℃作用的時候把NOx還原成N2。反應的原理就是：

NH3是有選擇性的，其只和NOx產生反應，基本上不和O2產生反應。可是在燃機電站SCR工藝里面，NO占據NOx的90%以上，在4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O中是最重要的反應。

氨水儲罐設置在SCR系統周圍，室外布設，進行自然通風；氨水蒸發器安置在噴氨格柵旁邊；噴氨格柵安置在SCR反應器上游某個恰當的位置；在催化劑下游安置凈煙氣測量柵格進行檢驗反應以后的NOx濃度，而SCR系統在正式運用的過程中可以依據此調整噴氨格柵中的蝶閥，從而控制好噴氨流量。催化劑使用模塊化，結構形式應當是蜂窩形狀的，且催化劑運營溫度不可以高于400℃。而AFCU，即氨水流量控制單元性能就是根據DCS計算所提供SCR系統需要的氨水量，為確保加氨泵之后恒定以及自由脈動的壓力，量多的氨水通過溢流閥進入氨水儲罐里面，其工藝程序如圖1所示。

選擇性催化還原脫硝方式運用尤為廣泛，并且該種類型的脫硝方式是非常成熟的煙氣脫硝方式。這一技術的優勢就在于，反應溫度低，一般保持在300～400℃左右。脫硝的效率較高，能夠達到85%左右。工藝設施緊湊，可靠性很高，運行效率好，還原以后的氮氣不會出現第二次污染。

圖1 SCR脫硝工藝程序圖

2 燃機電廠鍋爐脫硝中的問題

選擇性催化還原脫硝法、燃機余熱鍋爐煙氣脫硝法、選擇性非催化還原脫硝法和NOx再燃燒脫硝法在燃機電廠鍋爐脫硝之中有著非常重要的作用，可是在現實生產運用過程中出現了一部分問題，在很大程度上直接影響了脫硝質量以及拉低了脫硝效率。選擇性催化還原脫硝方法所存在的問題就是催化劑喪失活性，HN3出現逃逸和催化劑失活等問題。而選擇性非催化還原脫硝方式問題在于：第一，氨氣使用率不高，要達到還原NOx的目標，就必須要采用很多的氮，而這易于造成余下的氮出現逃逸的現象。而氨出現逃逸的問題就會增加環境污染的概率，進而形成氨鹽堵塞下游設施。第二，生成的N2O會導致溫室效應，一些研究表明，采用尿素當成催化劑生成的N2O要比采用氨當成催化劑的量多得多。第三，如若沒有控制好，把尿素當成是還原劑能組合成較多的一氧化碳進行排放，該現象出現的因素在于溫度較低的尿素易于噴進爐膛里面，其高溫度氣流就會出現淬冷的問題，進而造成燃燒終端，增大一氧化碳排放量。第四，如果鍋爐燃氣溫度高于800℃的時候，在爐膛噴入低溫尿素溶液，就會影響到天然氣的再次燃燒。

3 燃機電廠鍋爐脫硝改造策略分析

為了將燃機電廠鍋爐脫硝中的問題進一步改進，需要對鍋爐脫硝有關環節進行相應的改造，且結合實際情況，攻克脫硝中的不良問題，持續提升脫硝質量和效率，最大程度減少燃機電廠污染物排放量。因此，對于燃機電廠鍋爐脫硝改造，需要關注到這些內容。

（1）改造鍋爐脫硝的工藝。相關人員正式改造燃機電廠鍋爐脫硝工藝的時候，需要把關鍵點放置于提升脫硝效率的問題上。通過調查研究發現，光纖放大技術和脫硝的實現最主要是通過控制主要燃燒區域的空燃比。所以，脫硝過程中需要在脫硝規定的基礎之上，合理把控可燃物排放。再者，應當全面思考燃燒物是不是可以充分燃燒，進而導致選擇性非催化還原脫硝功能無法充分發揮出來，特別當出現的一氧化碳質量分數比1*10-4高的時候，脫硝效率就會有所降低。因而，在選擇性非催化還原脫硝系統和燃燒改造的過程中，必須要合理設計OFA，降低其給脫硝效率導致不好的影響。其次，改造低氮燃燒器，提升選擇性催化還原脫硝和選擇性非催化還原脫硝的經濟性。

（2）對機組主要設施和輔助設備進行改造。燃機電廠鍋爐脫硝在正式改造的過程中，需要思考到其經濟性以及技術可靠性，改造機組主要設施設備。現如今，市場上出現的多種新型機組主要設施，燃機電廠需要按照實際狀況對已有設施進行替換，從而提升機組主要設施運行功能，給提升脫硝水平打下扎實的基礎。再者，輔助設施在燃機電廠鍋爐脫硝中有著非常重要的作用，所以在正式改造的過程中需要關注到輔助設施設備的改造，詳細可使用這些舉措進行：首先，仔細研究煙塵排放有關指標規定，按照實際狀況決定是不是需要改造電袋以及布袋式除塵器。并且，在進行改造的過程中需要進行科學的計劃，提升改造設施的使用年限。其次，考慮到一些電廠在展開脫硝設計的過程中，沒有關注到輔助設施，所以，改造過程中應當仔細檢查，確保充分滿足相關規定的同時，合理設定有關參數。

4 結語

通過分析可以知道燃機電廠鍋爐脫硝意義重大，其有益于環境保護策略的切實落實。所以，燃機電廠可通過脫硝方式，分析各種類型的脫硝優劣勢，依據實際情況改進設施。以此提高脫硝效率，提升脫硝功能，達到脫硝質量提升的目的，給電廠更好更快的發展打下堅實的基礎。

［1］趙鵬勃，孫濤，安城.CFB鍋爐SNCR脫硝技術常見問題及對策［J］.潔凈煤技術，2016，22（1）：86-89+104.

［2］楊用龍，張楊，朱躍.SNCR脫硝裝置對CFB鍋爐運行的影響研究［J］.中國電力，2015，48（4）：23-26.

［3］黃文靜，戴蘇峰.電站燃煤鍋爐全負荷SCR脫硝控制技術探討［J］.節能技術，2015，33（2）：189-193.