新时期电厂锅炉脱硝及改造的研究

王世杰

（大唐鲁北发电有限责任公司，山东 滨州 251909）

脱硝系统是现代电厂运转工程中必备的辅助装置，脱硝系统的安装也是整个节能减排的重要过程之一。为了与当前环保要求相符，降低各种污染物的排放量，相关部门和工作人员需要对锅炉系统进行合理的脱硝改造，这也进一步提升了电厂锅炉脱硝问题探讨的实施意义。因此，各个电厂在发展过程中需要高度重视该项问题。

1 低NOx 燃烧技术分析

首先是低过量空燃烧技术，该技术通过优化燃烧装置，可以降低氮氧化物的生产量。另外，在该项技术作用之下，可以对整个燃烧装置进行结构改造，在降低氮氧化物排放量的同时，提升整个装置运行效率。其次是低氮燃烧器技术，其最大优势就是在燃烧器口处可以实现分级送风，并让燃料之间保持充分合理性，对氮氧化物产生形成有效的抑制作用。再次是空气分级燃烧技术，它主要是指对煤粉和空气进行有效混合，将燃烧过程中所需要的空气送入燃烧火焰中，彻底降低氮氧化物的排放量。从具体应用角度来说，分级燃烧技术主要包括垂直分级、水平分级两种。最后是燃料分级技术，可以将整个燃烧过程分成主燃烧区域和在燃烧区域，并在烟气再循环技术的帮助下，将燃烧产物加入到二次或一次风中，对NOx的生成进行抑制。不同种类的煤产生的NOx排放质量浓度数量如表1所示。

2 电厂锅炉脱硝技术

2.1 NOx 的产生机理

NOx是锅炉燃烧物燃烧后的主要产物之一，主要包括NO、NO2、N2O 等。在整个燃煤锅炉燃烧过程中，产量最多的物质为NO，占排放总量的5%～10%。相关试验研究表明，燃料型所产生的NOx最高。另外，从电厂实际运行角度来说，整个NOx的控制主要包括锅炉内部NOx燃烧以及烟气脱硝两种。此时，工作人员需要控制好锅炉内部的氧气浓度，如果是在低氧状态之下，会出现一些中间产物，如HCN、NH3等，可以有效遏制NOx的产生量。站在烟气脱硝角度来说，可以运用催化剂，调整温度，为烟气脱硝的进行提供有利条件，从而对NOx产物进行合理抑制[1]。

表1 NOx 排放质量浓度

2.2 NOx 排放控制技术

首先是炉内的低氮燃烧，该项技术实施主要借助NOx燃烧器进行，最终实现有效的空气分级。除此之外，新型直流低NOx燃烧器可以在水平弯头离心应力帮助下实现分离操作。在具体燃烧过程中，各个燃烧器还可以借助有效方式，促使CO、煤粉等物质的充分燃烧，最终实现NOx产生量的有效控制。

其次是SCR 技术，该技术在烟气脱硝过程中十分常见，可以将整个烟气温度控制在350℃左右，之后结合相关催化剂的应用，让NOx和还原剂发生氧化还原反应，将污染物变成对空气无污染的水和氮气。SCR 技术的应用十分理想，除了抑制NOx产生之外，最终的脱硝效果达到95%左右。但在该项技术应用过程中，需要对SCR 装置进行合理安装，很容易对下游锅炉设备产生不必要的影响。因此，为了确保工作的稳定开展，人们需要对下游设备进行合理改造，在满足SCR 技术应用的同时，确保脱硝工艺效果的有效提升。

2.3 NO2 控制技术

2.3.1 燃烧前的脱硝

在电厂锅炉脱硝改造过程中，除了脱硝作用之外，还要展示出一定的脱硝功效。为了降低煤中的氮含量，人们可以应用物理、化学等手段，将煤中的含氮量降低40%左右。在我国，煤炭的选择以物理方式为主，如介质选煤、浮选煤等。整体来看，煤中的氮元素可以通过物理法实现去除操作，而有机成分则需要通过化学法进行，如果人们想要将燃煤中的氮转化成硝酸盐，可以采用微生物方式，其效果突出。

2.3.2 燃烧中的脱硝

在煤炭燃烧过程中，内部的氮可以向废物中实现转移，从而将NO2的排放量降低。另外，粉煤炉还能实现直接喷钙，具体的完成机理如下：人们可以将需要喷施的钙盐放置在炉膛区低温处，整个脱硝率的范围在30%左右，效率并不明显。倘若将尾部活化器加入其中，还能起到增湿效果，这样一来，脱硝率可以达到70%。另外，固氮技术机理主要是在煤的燃烧过程中加入固化剂。在整个燃烧过程中，会产生大量的二氧化氮，如果该气体可以和固氮剂结合，便能生成硝酸盐，这些物质会随着燃烧的进行留在灰渣中，实现稳定脱硝。整体来看，在该种固硫技术应用下，脱硝率将会达到40%[2]。

2.3.3 烟气脱硝

整个脱硝反应所生成的物质包含很多种类型，为了便于研究，电厂可以对烟气脱硝进行有效分类，常见的方式有湿法、半干法以及干法。其中，湿法的应用范围最广，而且它可以分成很多种。在该方法使用过程中，锅炉内部气体可以成功通过进口中的挡板，之后进入增压风机，在经过烟气换热器后，再将其吸收到塔内。除此之外，经过脱硝操作后，烟气会进入除雾器中，将其中的一些小液滴去除干净，之后排到大气层。脱硝后，同样会出现很多副产物，这些副产物在经过真空皮带脱水等程序后，逐渐变成脱硝石膏。但是，整个脱硝过程中所使用的设备极容易受到腐蚀。因此，脱硝石膏的合理应用，是整个脱硝操作的重点内容。如果二氧化氮的排放量为1.0 t，最终会形成2.7 t 石膏混合物。由于我国整体的脱硝石膏利用率低于10%，因此在整个电厂锅炉脱硝改造上，脱硝石膏的有效处理成为重点和难点内容。

2.4 电厂锅炉脱硝工作中存在的问题

SCR 法脱硝和NOx脱硝在整个脱硝工作中具有关键作用，但实际应用过程中会出现一系列问题，从而对脱硝质量和效率产生极大影响。SCR 法脱硝很容易出现催化剂失活现象和逃逸问题，而NOx脱硝也会出现以下几点不足之处：首先，该种方式下氨的利用率明显下降，更容易对环境产生污染；其次，如果在工作中出现操作不当等情况，直接导致CO 的生成。

3 新时期电厂锅炉脱硝改造流程

为了将电厂之中的锅炉脱硝问题解决，相关管理和工作人员需要做好各个脱硝环节的改造工作，将工作中容易出现的弊端克服，提升脱硝工作质量，最大限度降低电厂污染物排放量，具体操作如下：

3.1 锅炉整体脱硝工艺的改造

在整个电厂锅炉脱硝改造过程中，人们应该将工作重点放在脱硝效率提升上。从大量研究内容可以看出，燃烧脱硝的实现以主燃区的空燃比调节为主。因此，在脱硝实践环节，人们应该明确具体的电厂脱硝要求，实现对可燃物排放的整体控制。与此同时，可燃物的燃烧情况会给整个SCR 性能带来很大影响，尤其是当SCR系统改造时，需要对相关应用技术进行合理设计，从而实现CO 含量的进一步降低，避免脱硝效率为其带来负面影响。除此之外，在NOx脱硝改造上，可以从以下几方面着手：首先，对引风机、除尘器以及空气预热等进行合理改造。其次，做好燃烧装置的改造工作，最终将SCR 脱硝流程的经济性全面激发出来[3]。

3.2 相关设备的改造

目前，部分电厂在脱硝操作过程中没有重视辅助设备。因此，在改造工作开始之前，工作人员应做好辅助设备检查工作，确保其满足消防要求，同时对相关参数进行有效设置。另外，在锅炉脱硝改造过程中，为了实现脱硝效果的全面提升，应该从经济性和技术性两方面出发，实现锅炉的脱硝改造，为后续脱硝工作开展创造良好条件。另外，在整个电厂锅炉脱硝和改造过程中，辅助设备的应用显得十分重要，涉及的专业技术更是多种多样。例如，在具体电厂锅炉脱硝中，工作人员可以将工作重点放在烟尘排放研究过程中，并根据实际情况，进行除尘器等设备的改造工作，并实现相关设备使用的合理规划，避免最终脱硝和改造效果受到影响。通过相关设备改造，电厂锅炉脱硝工作效果将会更加明显，效果也十分显著。

3.3 选择性催化还原工艺的应用

截至目前，我国很多电厂引进新型的W 型锅炉，但无论锅炉种类如何，其脱硝改造均可以划分成燃烧改造和烟气脱硝改造两大类。脱硝系统主要包括烟气系统系统和吹灰系统。站在工作原理角度来说，SCR烟气脱硝技术主要是将NH3稀释到标准浓度，随后与混合气体一起送到SCR 反应器中，此时如果金属催化剂和温度适宜，人们便可以有选择性地将烟气中NOx还原成氮气和水，提升整个脱硝改造效果。当烟气脱硝装置正式运行后，人们可以通过完全燃烧将整个电厂脱硝率提升到90%，整个NOx的排放标准也会降低到50 mg/Nm3，实现电厂的优化运行[4]。

3.4 脱硝改造过程中的注意事项

电厂锅炉的脱硝改造，一般都会将改造重点放在脱硝率提升上。空气分层燃烧改造技术的应用与主燃区域中的化学当量存在很大关系，而且低氮燃烧技术通常会通过降低主燃区域空燃比实现顺利脱硝，该种方式产生的后果就是飞灰中未完全燃烧的碳含量进一步提升。因此，该厂在锅炉脱硝改造上应该将重点放在可燃物排放控制上。除此之外，还要通过主燃区的燃烧情况，看是否能够对SCR 性能产生影响，进而从主燃区释放更多的CO，之后对气体的质量分数进行合理探查，倘若高于1×10-4，SCR 脱硝率便会进一步下降。因此，在具体SCR 系统设计上，需要提升对整个工程设计工作的重视程度。部分电厂还需要实施除尘器和引风机改造，此时，工作人员可以根据具体情况，对方案进行规划，避免不协调因素出现，必要时可以通过二次改造将其中影响因素消除。

4 结语

煤炭一直是我国的重要能源之一，在社会经济发展过程中起到了重要作用，使用时间较长。现阶段，随着人们环保意识的不断增强，锅炉烟气管理已经迫在眉睫。电厂工作人员需要根据具体情况，对脱硝技术进行合理选择，进一步降低NOx排放量，最终实现电厂周围环境的合理改善。