火電廠鍋爐煙氣脫硝系統噴氨優化

張 碩，崔健升

（河北科技大學環境科學與工程學院，河北 石家莊 050018）

目前，火電廠鍋爐在進行正常生產工作的時，由于相應的化學反應會導致排放的煙氣中含有的NOx過多，從而對于環境造成了嚴重的影響，不利于火電廠的穩定長遠發展。對此，火電廠內均設置有相應的煙氣脫硝系統，從而進行有效的煙氣凈化。在這一過程中，氨作為其中重要的還原劑，在化學反應中起著至關重要的作用，能夠有效的降低煙氣中NOx的含量。所以對于噴氨優化方面的研究就顯得至關重要，必須引起有關研究人員的高度重視。

1 煙氣脫硝系統概念和運行原理

1.1 煙氣脫硝系統概念

火電廠鍋爐的煙氣脫硝系統主要針對鍋爐運行過程中產生的污染性煙氣進行相應的優化，從而降低其中的氮氧化物含量，是鍋爐運行過程中產生煙氣到排放至大氣中的中間環節，對于環境保護起著至關重要的作用。目前被廣泛應用的是SCR煙氣脫硝工藝，主要由還原劑制備系統以及脫硝反應系統兩大結構組成，還原劑的制備即液態氨的制備過程，脫硝反應系統則是指具體的催化優化過程。SCR煙氣脫硝系統在運行的過程中主要包括以下環節，首先需要進行液態氨的準備和儲存，之后將液態氨水進行高溫蒸發，并和提前輸入到脫硝系統中的空氣進行有效的混合處理，并將混合充分之后的氣體向脫硝系統進行科學的噴灑，從而使混合氣體和需要進行優化處理的煙氣進行有效的混合，有利于兩者在催化劑的表面進行有效的分布和充分的反應，從而完成煙氣的脫硝處理。

1.2 煙氣脫硝系統運行原理

火電廠鍋爐的SCR煙氣脫硝系統運行原理是指，通過為催化優化反應創設相應的溫度和環境條件，從而使相應的還原劑即液態氨水或者液氨，有選擇性的發揮還原作用，將煙氣中所含有的多種氮氧化物進行充分的還原，降低氮氧化物中氮元素的化合價，經過多級反應，從而使其轉變為對環境無污染的水和氮氣，從而有利于環境的保護和火電廠的長遠發展。其中，催化劑的主要作用是指有效的降低催化優化反應的活化能，使得優化催化反應所需要的溫度能夠進行有效的降低。具體來說，應該在160～460℃，能夠有效地貼合火電廠的實際溫度創設范圍，即210～500℃。如果缺少了相應的催化劑，由于脫硝優化反應所需要的反應溫度較高，大約在1000℃，火電廠難以進行相應的反應溫度提供，從而不能夠進行相應的煙氣脫硝處理。

2 煙氣脫硝系統噴氨優化的問題

2.1 鍋爐煙氣脫硝系統噴氨冷態調整不科學

火電廠鍋爐煙氣脫硝噴氨冷態調整，主要是指在溫度正常條件下進行的相應優化。目前在這一方面存在的主要問題有：由于相應的催化劑管理不當，從而導致其使用壽命大幅度縮短，從而在無形之中提升了煙氣脫硝系統的運行成本，不利于火電廠的經濟效益提升。同時在相應設備的組成結構內，經常會出現灰塵堆積以及過度磨損問題，從而對于脫硝的有效性產生了一定的影響。這些問題的出現，嚴重的影響了火電廠鍋爐煙氣脫硝系統的運行效率，對于煙氣脫硝質量的有效控制起到了不利的作用，必須進行相應的噴氨冷態優化與改善，從而促進火電廠鍋爐煙氣脫硝系統的正常運行。

2.2 鍋爐煙氣脫硝系統噴氨熱態調整不到位

火電廠鍋爐煙氣脫硝噴氨熱態調整優化主要是指，在溫度較高的環境下進行相應的調整和優化。由于目前在噴頭處液態氨水的蒸發氣體和空氣的混合物不能夠進行有效的分布和噴射，從而導致部分氨元素組成的氣體在反應過程中逃逸，降低了液態氨水的還原性作用發揮，對煙氣的脫硝效率以及質量具有不利的影響。同時，由于在催化優化反應的過程中進行有效脫硝之后的煙氣在排出的過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量。對此應該進行相應的熱態調整優化，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調整不完善

火電廠鍋爐煙氣脫硝噴氨控制系統是指對于氣態氨水和空氣混合物的混合氣體進行智能化噴射控制的系統。目前主要存在反饋滯后的問題，由于響應時間比較滯后，從而不利于人工判斷相應的噴射時點，對于煙氣脫硝的效率提升具有不利的影響。同時在噴氨控制系統調整的方面，由于在脫硝系統入口位置氮氧化物的含量變化較大，無法進行準確的含量判斷，對合理確定噴氨數量和速度具有不利的影響。在另一方面，針對于在煙氣脫硝系統出口處氮氧化物的含量和排放到大氣過程中煙囪口處的氮氧化物含量具有較大變化的問題。這主要是由于相應的噴氨控制效果較差所導致的，對此應該加強對于脫硝噴氨控制系統的調整優化，采取有針對性的措施促進控制系統的科學有效。

3 煙氣脫硝系統噴氨優化的策略分析

3.1 加強煙氣脫硝系統噴氨冷態優化調整

為了促進火電廠鍋爐煙氣脫硝系統噴氨優化的有效性提升，更好地實現火電廠鍋爐所產生煙氣的無害化處理。對此，應該加強煙氣脫硝系統噴氨冷態優化調整，建立健全噴氨冷態優化調整的規范機制，采取切實有效的措施，提高催化劑的使用壽命，從而促進氨氣還原作用的發揮，提高煙氣脫硝的效率。同時應該重視對于氨氣噴嘴處以及催化劑發揮作用處的灰塵堆積以及磨損問題，進行有效的策略優化，加強對于灰塵的定期處理，實現噴氨冷態調整的科學化，并派專門的管理人員進行定期的檢查與管理，及時發現冷態調整的相應問題，從而開展有效的優化和解決，促進火電廠鍋爐煙氣脫硝噴氨冷態調整技術的作用發揮。

例如，在提升煙氣脫硝系統催化劑使用壽命的方面，相應的火電企業應該定期對于煙氣脫硝系統中的活性催化劑進行有效的質量檢驗。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，通常至少應該每年進行兩次活性檢測，并將催化劑活性檢測的結果進行有效的記錄和處理，建立專門的計算機網絡表格進行儲存。重點需要對于催化劑失活的現象和原因進行分析和處理，并找到使催化劑失活的原因要點 （通常為反應溫度較高所導致的）。在進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，應該合理的控制相應的反應溫度，在溫度過高時進行通風口的開放，以達到降低溫度的效果，從而有效地提升催化劑的使用壽命，促進氨氣還原作用的有效發揮，使得氨氣和空氣的混合物能夠在催化劑表面進行有效的附著，提高脫硝反應的效率。同時在催化劑的更換方面，應該遵循經濟和質量兼顧的原則，并且在催化劑假性失活的前提下，應該給予其適當的再生處理。將其置于相應的反應器中進行燃燒處理，在催化劑的活性溫度范圍之下進行其表面所附著碳化合物的有效氧化燃燒，從而生成相應的二氧化碳和水，使得催化劑的表面能夠再次實現裸露，從而恢復催化劑的化學活性，提高火電廠的經濟效益。在噴嘴處灰塵堆積方面，應該防止灰塵顆粒進行反應壁的貼合富集。對此，應該將出煙管道處的水平煙道進行速度的上升調整，使得大部分煙氣顆粒能夠沿管壁兩側中間區域進行流動，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 加強煙氣脫硝系統噴氨熱態優化調整

為了提高火電廠煙氣脫硝系統噴氨的效率，充分發揮氨氣混合物的還原作用，對此應該加強煙氣脫硝系統噴氨的熱態優化調整，建立健全熱態優化調整的規范機制，采取有效的應用措施，從而解決噴氨不當的一系列問題。同時應該重點對于脫硝系統出口處和煙囪出口處的氮氧化物含量不同的問題進行著重的解決，為煙氣排氣管道的環境創設提供相應的熱態優化調整規范，從而降低在此過程中的氧氣氧化作用的發揮，真正的實現有效的煙氣脫硝。對此，應該完善煙氣脫硝系統噴氨熱態優化調整的操作流程，使得具體的操作人員在進行優化調整的過程中有據可依，能夠根據實際的情況加強對于氨逃逸問題的有效解決，從而提高氨氣還原作用的發揮，加強脫硝反應過程中的有效性。

例如，在煙氣脫硝噴氨熱態調整優化的方面，首先應該在原始條件下對于脫硝反應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行檢查。在氮氧化物檢查的方面，應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態氮氧化物中的氮元素氧化成高價態的二氧化氮。在堿性溶液的作用下，實現以硝酸為主要代表產物的酸性物質的生成，使其與4-苯胺磺酸進行偶合反應。利用分光光度法測定對應生成的偶氮染料的顏色深度，通過相應的計算，判斷入口以及出口處氮氧化物的含量，從而進行噴氨數量和速度的有效調整。對此，主要通過對于噴氨口處的閥門開合度進行有效的調整，從而實現對于噴氨的控制。之后應該對于脫硝系統出口處的氮氧化物氣體的分布程度進行有效的檢測，利用標準氮氧化物的排放含量進行相對偏差值的有效計算和比對，從而進行熱態優化調整有效性的判斷。主要依據為所檢測氮氧化物的倒掛偏差情況，如果對應的檢測結果顯示為正常，那么證明噴氨熱態調整是有效的；反之則需要進行繼續的調整，直至評價檢測效果達標。這樣能夠有效的解決在脫硝反應中的氨逃逸問題，實現氨氣混合物脫硝還原性的作用發揮。

3.3 完善煙氣脫硝噴氨控制系統優化調整

為了能夠對于煙氣脫硝系統噴氨的科學性進行有效的保證，從而實現科學的噴氨控制，提高脫硝反應過程中氨氣的反應程度，提高火電廠的煙氣無害化處理效果。對此，應該完善煙氣脫硝噴氨控制系統的優化調整，建立健全相應的控制系統管理規范，應該定期對于反饋滯后的問題進行調查分析，改進相應的噴氨控制系統，使得對于氮氧化物的含量檢測能夠進行準確的把握，從而科學確定相應的噴氨數量和速度。同時應該針對在脫硝系統出口處氮氧化物含量差別較大的問題進行有效的處理，合理的調整反應器和反應管的壓力，從而使得兩側的輸出口氮氧化物含量保持一致，促進調節速度的優化完善，提高煙氣脫硝噴氨控制的科學性，加強火電廠的煙氣脫硝效率的有效提升。

例如，在煙氣脫硝系統反饋滯后問題的解決方面，火電企業應該根據實際的情況，合理地對于反應監測死區進行相應的改進。對于缺乏信號輸入或者信號輸入值為零的反應區域進行封閉式處理，從而減少反饋滯后的問題。同時應該通過對于煙氣排放連續監測系統的優化改進，實現對于氮氧化物、含氧量、溫度以及濕度等的有效監控，并對于數據的記錄和傳輸進行有效的處理，采取光纖傳輸或無線傳輸的方式降低數據的失實現象。同時應該采用稀釋抽取式煙氣的方法，將煙氣進行過濾稀釋后，經由分析儀進行相應的處理，保證反饋滯后的問題能夠得到妥善的解決，減少氮氧化物監測的時間滯后問題。在對于煙氣脫硝系統兩側出口氮氧化物含量相差較大問題的解決方面，應該合理的調整反應器的壓力，通過在系統入口處流量氨氣調節閥的安裝，實現對氨氣流量壓力的科學調整。能夠根據已經檢測出的氮氧化物含量進行氨氣噴射數值的有效設定，從而合理的調整反應器的氨氣濃度，實現對于氮氧化物的均衡性還原。在對于煙氣排放管道的科學處理方面，應該利用煙氣脫硝噴氨控制系統的優化調整；在煙氣脫硝系統出口處安裝相應的二氧化碳噴射裝置，在系統檢測到進行無害化處理的廢氣即將排出管道時，應該進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象發生，從而實現有效的煙氣脫硝，降低對于環境的危害作用。

4 結語

綜上所述，由于目前在火電廠鍋爐的煙氣脫硝系統噴氨方面出現了一些問題，嚴重的影響了煙氣的排放質量。鑒于此，本文首先闡述了火電廠鍋爐的煙氣脫硝系統概念以及相應的運行原理，并對于噴氨優化方面的問題進行了相關的闡述，從加強煙氣脫硝系統噴氨冷態優化調整，加強煙氣脫硝系統噴氨熱態優化調整，完善煙氣脫硝噴氨控制系統優化調整三方面入手，采取切實有效的措施，根據實際情況，促進煙氣脫硝系統噴氨方面的科學性優化，從而有效的促進了環境的優化保護。