660MW机组脱硝控制系统优化的探讨

钱琨

摘 要：作为世界上发展最为迅速的国家之一，我国在能源消耗方面也排在世界前列。特别是煤炭的生产和消费方面，已经逐渐发展成为了最为主要的一次能源。文章针对660MW型号机组，阐述目前火力发电厂主要脱硝技术的基础上，将这些技术进行了对比，主要对SCR脱硝装置进行了分析，展望了机组脱硝控制系统优化的前景。

关键词：660MW机组；脱硝控制系统；研究分析

我国目前已经成为了煤炭主要的生产和消费国，而用于发电的煤炭量大概占到总消耗量的一半以上。氮氧化物的排放已经成为了环境最大的威胁。氮氧化物是对大气层中臭氧层的重大威胁，同时也是酸雨形成的主要原因之一。鉴于我国的发展形势，煤炭量的消耗将会持续居高不下，如果氮氧化物得不到有效的控制，生态环境将会不堪重负。不仅如此，部分氮氧化物还会和CH在强光作用下发生部分化学反应，形成有毒烟雾，对人体眼部、鼻、心肺等功能造成危害，更甚者或者会致癌。因此如果不能有效的对氮氧化物形成控制，将会对我们的生态环境带来严重的影响，也会给我们人类的健康带来严重的侵害。由此可见火电站机组的脱硝控制系统研究势在必行。

1 660MW机组脱硝技术应用和比较

相比于国外起步较早的脱硝技术，我国在这方面还处于起步阶段，当前世界高千瓦等级的机组脱硝控制系统技术，若想有效提升脱硝效率，主要采取的方式主要有底氮燃烧、SCR脱硝技术、SNCR脱硝技术等。底氮燃烧技术主要对燃烧过程中生成的氮氧化物进行控制，这种技术相对比较传统，效果也有效，正在逐渐退出历史舞台。经过几年的发展与研究，目前运用比较广泛、体系比较成熟的烟气脱硝技术主要集中在SCR和SNCR两种工艺上。从原理上讲，SCR和SNCR这两种在化学反应上几乎没有据别，都是通过在烟气中喷入还原剂、尿素或者氮，在合适的温度情况下，与烟气中的氮化物发生还原反应，最后将氮化物转化成氮气和水蒸气。不同的条件就在于温度，通常情况下，SNCR是在八百到一千二百度的高温情况下有选择的进行还原反应，而SCR不同，是在三百到四百度的区域范围内，低温加上催化剂作用，完成选择性还原反应。基本的反应公式为：4NH3+4NO+O2→4N2+6H2O。和不采用催化剂进行反应的SNCR工艺相比较，SCR在催化剂的帮助下具有两个方面的优势，一方面是对脱硝率的影响，有了催化剂的帮助可以将其提升到最高。另一方面就是对选择性还原反应的环境进行了改良，使得其在温度较低的区域也能完成反应。但有利必有弊，这两方面的巨大优势也使得在成本投入和运行费用方面，SCR也全面的超越了SNCR。经过探索和研究发现，如果想达到全面应用氮氧化物低燃烧的技术，SCR和SNCR这两种技术共同作用，完成脱销，能够在初投资费用相当的情况下，显著的减少运行费用，有效的做到成本控制。就目前年代相对久远的老机组而言，这种方式是在经济和适用性两方面都比较合适的选择，因此这种脱销方法也逐渐流行起来。

2 SCR脱硝装置布置及催化剂的使用

2.1 SCR反应器

目前660MW机组的常用的布置方案有两种。一种是将SCR装置安装在空气预热器的上方，主要是在锅炉的构架之内。这种方案在布置设计过程中，应该给SCR装置进行同步，对于SCR的钢结构部分，应该连同锅炉一起设计，与此同时，应该考虑打桩和基础的负荷问题，通常660MW等级的机组而言，SCR装置垂直负荷大概控制在1000吨之内。另外，在设计空气预热器时，架构部分应该尽量照顾烟道的负荷，均衡进行布置，负荷相關规范的要求。另一种方案主要在电除尘前的烟道上进行SCR反应器的安装，支撑方面主要是靠一次风机支架来完成的。这种布置对于一次风机、烟道和反应器的支架要求很高，综合进行考量之后才能进行确定具体的设计和实施方案，满足三者共同要求才能最后敲定，在负荷方面，SCR反应器的的负荷为主要负荷，辅以一次风机、烟道、等送风机等装置进行计算，确定起重质量。对于660MW型号的机组，垂直负荷同样设定在每台炉一千吨的水平。

2.2 SCR脱硝装置的改造

说到SCR装置不得不提到的就是SNCR技术，可以说，SCR技术从本质上讲就是给予SNCR基础上改造出来的新工艺，从根本上说，也就是脱硝装置的改造产物。SNCR技术的改造是基于燃烧器改造之上的新工艺。从系统结构上来看，SNCR主要包含了尿素溶液配制、在线稀释、喷洒和监控四个基本的部分。这些部分分别承担起了储存、溶液配制和储存、稀释适合氮氧化物排放量的浓度、喷射层的尿素溶液分配、物化喷洒与计量以及监控整个过程中线氨与氮氧化物的分析情况。尿素溶液喷射器喷嘴选用双流体物化墙，所有的墙式喷射器配有推进与缩回机构，每层喷射器可单独控制。每层喷射器母管均配有一个供液压力监测表和溶液流量计量表。在此基础上衍生出的SCR技术，受到锅炉尾部烟道的限制，想在尾部通过加装旁路烟道的方法来设置氨区很难实现，SCR技术就是对高温段的省煤器进行调整和换代，将光管换成了H式省煤器，在省煤器换热量不变的前提之下缩小了体积，为催化剂的安装节省了体积。除此之外，SCR吹灰装置也是催化剂层上方必不可少的装置。对于清楚积在催化剂表面的灰，使得催化剂保持活性有着重要的意义。

2.3 催化剂的选择

SCR技术自身具有特殊的反应机理，因此催化剂在脱硝反应中的意义重大。催化剂主要有三种形状：板式、蜂窝式和波纹式三种。三种催化剂的共同点就是都以TiO2作为主要载体，然后添加各种活性成分，三种催化剂的制作工艺虽然作用机理基本相同，但是在做工工艺特点上还是存在较大差异。电厂在使用燃油、燃气时，通常会选择表面积比较大的催化剂类型，蜂窝式催化剂在这方面优势明显。灰分较高的燃煤机组，则通常采用不容易造成堵灰的平板式催化剂。如果在灰的成分分析中，碱性金属含量比例较高，则可能导致催化剂中毒，降低或者使得催化剂的活性失去，因此要选择好催化剂的类型，并且设计最贴近实际情况组成配方。在SCR烟气脱硝中，任何形式的催化剂还要结合经济和技术方面进行考量，最后完成催化剂的选择。

3 结束语

脱硝控制系统在脱硝的同时，对于原厂的烟道、引风机等循环系统进行了相应的调整，主要是对空预器的系统改造。脱硝方案要紧跟时代步伐，以先进、可行、经济作为未来发展的大方向，通过工程积累经验，通过实际进行证明。以满足国家环保政策排放为基本要求，保证电厂安全运营，提高发电效率的同时，减少一次性投资和运营成本。从脱硝技术选择、方案优化、减少投资、提高经济效益等方面进行脱硝控制系统的改善，强化社会和经济双方面的效益。脱硝技术还在飞速的发展过程中，整个系统从设计到运行都处于不断优化中，为了能够降低成本，我们还有很多工作要做，不断探索、敢于创新，为我国大型机组的脱硝环保事业贡献自己的力量。

参考文献

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[3]廖永进，徐程宏.火电厂SCR脱硝装置性能试验探讨[J].节能技术，2007（3）