淺談火電廠脫硝系統優化調整

溫國棟

【摘?要】隨著科學技術的不斷進步，市場對于電力的需求量也在不斷增加，這就導致了燃煤火電機組裝機容量不斷增加，在這種情況下，氮氧化物的排放量也在逐年增加持續增長，從而對局部地區的環境污染問題造成嚴重的影響。面對這種情況，國家也加大了對燃煤電廠脫硝產業的重視和監督力度，并針對性出臺了相關的法律和政策。實踐表明，燃煤電廠采用尿素制氨的選擇性催化還原脫硝技術是燃煤電廠應用最廣且脫硝效率高的一項技術，具有較高的實用價值、運行安全性比較高、工藝設備比較現代化，能夠有效地減少成本投入，提升電廠的生產效益。

【關鍵詞】火電廠;脫硝;優化

1 火電廠煙氣脫硝技術經濟的效益所遵守的原則

1.1 經濟分析與評價的原則

在火電廠煙氣脫硝技術運用的過程中，應該注重技術研究和分析，根據實際情況充分考慮技術和經濟之間的關系。所以在火電廠生產過程中，應該注重環保排放的要求，從經濟的角度上對煙氣脫硝技術進行相應的設計和優化，對技術設計方案進行詳細數據分析和研究，從而有效地降低工程造價。如此，才能有效地實現火電廠的經濟效益的最大化。

1.2 經濟效益最大化原則

經濟效益最大化與費用最小化之間有著直接的聯系，主要指火電廠在使用煙氣脫硝技術的時候，相關設備能夠在服務期內有效、正常地運行，從而保證火電廠生產效益最大化，生產效益的最大會導致生產產量的擇增加，當生產產品的價格不變的時候，能夠有效地實現經濟效益的最大化。為了保證經濟效益的最大化，火電廠不僅要保持煙氣脫硝技術運用的費用最少化，還要注重排污處理費用的最少化，人力資源投入費用的合理化，如此才能有效地保證火電廠的生產效益和質量。

經濟效益最大化與費用最小化之間有著直接的聯系，主要指火電廠在使用煙氣脫硝技術的時候，相關設備能夠在服務期內有效、正常地運行，從而保證火電廠生產效益最大化，生產效益的最大會導致生產產量的增加，當生產產品的價格不變的時候，能夠有效地實現經濟效益的最大化。為了保證經濟效益的最大化，火電廠不僅要保持煙氣脫硝技術運用的費用最少化，還要注重排污處理費用的最少化，人力資源投入費用的合理化，如此才能有效地保證火電廠的生產效益和質量。.3 費用最小化原則

火電廠相關負責人應該根據實際情況，對火電廠煙氣脫硝技術的各項費用進行相應的分析，例如對設備購置、安裝、維修、使用等方面的費用進行相應的分析和研究，避免運用火電廠煙氣脫硝技術的時候造成不必要的費用損失?；痣姀S煙氣脫硝技術作為一項新型技術，要保證其高效、快速地運行，必須要遵循費用最小化原則，如此才能有效地保證火電廠的生產效益和經濟效益，便于滿足市場的實際需求。

2 火電廠實際使用的脫硝技術發展現狀

2.1 脫硝噴氨控制系統的設備現狀

目前很多脫硝噴氨機組投入使用以后，NOX變換范圍比較大，并且來回振蕩非常不穩定，但是為了應付國家考核，很多機組在使用時單方面的將NOX設定值減小，以降低NOX使用時出現偏差過大的問題，為氨氣外泄埋藏了危機。目前很多脫硝噴氨機組投入使用以后，NOX變換范圍比較大，并且來回振蕩非常不穩定，但是為了應對國家考核，很多機組在使用時單方面的將NOX設定值減小，以降低NOX出現偏差過大的問題，為氨氣外泄埋藏了危機。

（1）噴氨調節閥門不具備線性調節能力，無法有效滿足氨氣的適量供應，熱解尿素的調節閥，不能自動調節，間接制約氨氣催化作用的發揮。

（2）脫硝使用的催化通道橫截面積過大，無法達到NOX、氧均勻分布，無法將催化還原反應達到最大的結果。

（3）尿素熱解時產生的氨氣通過氨氣控制閥門控制，目前大部分設計都不能實現自動化，無法實現程序的全部運行，造成氨氣的浪費。

2.2 脫硝噴氨控制系統響應遲鈍的研究

脫硝噴氨控制系統工作狀態下，被控制的對象響應遲鈍，響應時間短的有3分鐘，長可以達到20分鐘以上，造成控制周期冗長，非常不利于脫硝的進行。主要的原因是：

（1）整個脫硝機組運行復雜，但是脫硝控制部分邏輯設計相對簡便無法與復雜系統實現有效對接，不能適應隨時出現的運行狀況。

（2）脫硝系統運行時SCR出口的NOX濃度和進口濃度處于時刻變化狀態，濃度的變化勢必會造成兩邊濃度差，造成被控對象的響應判斷出現誤差，從而影響判斷結果。

（3）脫硝控制系統運行中，不能及時進行前饋作用，導致無法及時對機組出現的變化做出合理的修改以應對變化。

（4）脫硝噴氨控制系統的計算只考慮到氣體濃度的摩爾質量之比，考慮方式比較單一，造成達不到理想的控制效果。

3 脫硝系統優化與調整

3.1選擇性催化還原（SCR）脫硝

SCR（Selective Catalytic Reduction）是由美國Eegelhard公司發明并于1959年申請了專利，而日本率先在20世紀70年代對該方法實現了工業化。SCR脫硝原理是利用NH3和催化劑（鐵、釩、鉻、鈷或鉬等堿金屬）在溫度為200～450℃時將NOX還原為N2。NH3具有選擇性，只與NOX發生反應，基本上不與O2反應，所以稱為選擇性催化還原脫硝。

SCR法中催化劑的選取是關鍵。對催化劑的要求是活性高、壽命長、經濟性好和不產生二次污染。在以氨為還原劑來還原NOX時，雖然過程容易進行，銅、鐵、鉻、錳等非貴金屬都可起有效的催化作用，但因煙氣中含有SO2、塵粒和水霧，對催化反應和催化劑均不利，故采用SCR法必須首先進行煙氣除塵和脫硫，或者是選用不易受骯臟煙氣污染影響的催化劑;同時要使催化劑具有一定的活性，還必須有較高的煙氣溫度。通常是采用二氧化鈦為基體的堿金屬催化劑，最佳反應溫度為300～400℃。

該法的優點是：由于使用了催化劑，故反應溫度較低;凈化率高，選擇性催化還原（SCR）技術脫銷效率可高達90%。;工藝設備緊湊，運行可靠;還原后的氮氣放空，無二次污染。

但也存在一些明顯的缺點：煙氣成分復雜，某些污染物可使催化劑中毒;高分散的粉塵微粒可覆蓋催化劑的表面，使其活性下降;系統中存在一些未反應的NH3和煙氣中的SO2作用，生成易腐蝕和堵塞設備的（NH4）2SO4和NH4HSO4，同時還會降低氨的利用率;投資與運行費用（投資費用80美元/千瓦）較高。

3.2修改CEMS系統維護時間，避免AB兩側脫硝出口CEMS系統同時維護，實現分時校驗，確保儀表自檢定不同期。在DCS系統進行邏輯修改，當脫硝系統入口氮氧化物一側CEMS系統維護時，采用另外一側測量值進行修正后參與自調計算。當脫硝系統出口氮氧化物CEMS系統維護時，DCS控制器跟蹤脫硫側氮氧化物數據進行調整。

3.3在脫硝系統AB兩側各增加一路旁路噴氨管路，運行時當噴氨系統發生故障時，切除故障管路，投入備用旁路。噴氨管路冗余設置，增加系統的可靠性，避免噴氨系統故障導致的氮氧化物超標。

3.4將脫硝CEMS系統電子間從原來的稀釋風機層，移至噴氨調門層，縮短CEMS系統氮氧化物測量管路的距離，較少系統測量延遲，提高控制系統反應時間。

3.5通過分析歷史數據，發現啟動機組磨煤機時，脫硝入口的氮氧化物數值會大幅增加，在脫硝控制系統中將磨煤機狀態作為前饋信號，當磨煤機啟動后一段時間，通過前饋信號，適當增大脫硝系統噴氨量。

3.6根據歷史數據分析，確定了在不同負荷區間采用不同的PID調節參數調節，增加了PID變參數邏輯，同時調整負荷以及引風機電流等信號在自調邏輯中前饋比例。

3.7冬季氨流量計、氨調整門堵塞較多，把流量計前部分氨氣管路通過尾部煙道預熱，提高氨氣溫度。同時在氨流量計前加濾網，并定期清理濾網。

3.8為避免脫硝控制系統調節器積分飽和現象發生，根據調節系數高限值增加調門開度來滿足噴氨需求量。

4 結束語

火電廠煙氣脫硝技術作為一項新型技術，不僅能夠提升火電廠的經濟效益，還能有效地提升火電廠的環保效益和社會效益，具有較高的實用價值。從國民經濟評價的角度上來看，火電廠煙氣脫硝技術有助于改善以往火電廠的周邊環境狀況，減少環境污染，提升周圍人群的生活質量，為區域電力建設和經濟發展奠定堅實的基礎，非常值得在電力生產中運用和推廣。

參考文獻：

[1]張歡，陳新順.燃煤鍋爐煙氣治理方法及脫硫脫硝技術研究[J].山東工業技術，2019，（3）：61.

[2]高惠雅，鄭航麟.鍋爐煙氣脫硫脫硝綜合治理技術分析[J].資源節約與環保，2019，（4）：40.

（作者單位：山西大唐國際臨汾熱電有限責任公司）