摘要：作为我国上一个电力发展阶段的主力机组，300MW燃煤机组见证了我国改革开放，由弱到强的发展历史。在以600MW、1000MW及以上超大型机组为代表的我国新的电力发展时期，众多300MW燃煤机组的经济性就明显落后了。为了响应我国可持续发展的战略，顺应我国环保部门对电力企业的环保治理要求，许多工厂加快了燃煤机组低氮燃烧技术的改造和脱硝设施的建设，以降低向大气中排放的氮氧化物，切实改善环境质量。文章主要对低氮燃烧器改造和SCR脱硝技术运用展开分析。
关键词：300MW燃煤机组；脱硝技术；经济分析
随着我国经济的不断发展，环境保护和可持续发展的意识逐渐深入人心。随之而来的越来越严苛的发电机组排放标准，使得这些“老机组”面临严峻的环保压力。但这些機组，只要经过合适的改造，完全可以满足环保排放要求，并产生不错的经济效益。
1、燃煤机组介绍
目前，300MW燃煤机组的锅炉主要采用摆动式直流燃烧器，利用单炉膛进行四角式布置，采用切圆燃烧方式；锅炉送粉则是通过五台中速磨煤机采用直吹的方式进行，直吹的一次风则需要五层喷嘴设计，其中点火油枪需要布置三层，三层运行的连续蒸发量带动，在最下层采用等离子点火技术。油燃烧器采用两级点火的形式，针对连续蒸发量的百分之三十计算。直流燃烧器借助四角式的布置，在摆动式能够连续运行，提高燃烧效率。热态运行的过程中，除直吹的一次风可带动燃烧器摆动外，二次风的喷入再次加大摆动角度，满足炉内气温调节要求。
2、300MW燃煤机组节能减排改造的可行性
首先，经过2000年“电荒”后的电力大发展，我国各地区的装机容量均有不同程度的“过饱和”现象。同时，各项环保等审批程序越发严格，使得新建机组变得非常困难。这就使得改造“老机组”，提高经济性成为不二选择。
其次，相对于1000MW等新型机组而言，300MW机组的经济性差了许多，但与数量庞大，以供热为主的200MW以下小型机组而言，其经济性还是相当可观的。同时，随着我国城市化的发展，原来地处郊区的300MW机组，现在离城市中心相对距离明显缩短，使得这些机组进行“集中供热”改造成为可能。
此外，我国环保配套设备发展迅速，各类节能减排技术均已成熟，只要针对机组特点选择合适的改造方案。绝大部分300MW燃煤机组均能满足现有的排放标准。
3、脱硝改造的技术
对于燃煤发电厂产生的NOX气体的控制方法主要有三种：燃烧控制技术、炉膛喷射脱硝技术、烟气脱硝技术。
3.1燃烧控制技术。燃烧控制技术的方法主要是利用各种的方式来减少NOX的排放。它们的基本思想是：使已生成的NOX被碳部分还原；设法造成氧富燃的燃烧区域；设法降低局部高温区的燃烧温度；使燃烧区域的氧浓度适当降低。
3.2炉膛喷射脱硝技术。炉膛喷射脱硝的过程基本上和炉内喷钙脱硫过程差不多，其实就是在炉膛上部喷射某种物质，再利用一定温度条件，从而还原已生成的NOX，以减少NOX的排放量。炉膛喷射包括炉膛喷水或注入水蒸气、喷射二次燃料、喷氨等方法。
3.3烟气脱硝技术。干法和湿法是烟气脱硝里面的两大主要方法，但是在这两个方法中间又包含很多的小的方法。比如：干法里面又有很多的子集，非催化还原法、催化还原法、吸附法这些都是在干法里面经常应用的方法。湿法里面同样的包含很多的小技巧，水吸收、酸吸收、碱吸收、氧化吸收、液相还原吸收、络合吸收、微生物法这些都是湿法里面经常用到的。第一，烟气干法脱硝技术。非催化还原法。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆其实这种方法很简单，就是利用化学物质之间的化学反应，然后利用可以使得NOX改变原有性质的还原剂，让两者之间发生化学反应，从而减少这种污染气体的排放数量，这是将化学的知识应用到对环境污染的治理的一种手段。第二，催化还原法。此种方法目前还在试验阶段，这是利用各种的催化剂对NOX进行催化，通过此种化学反应消耗NOX，使其数量减少，就钟秦的实验结果来看800～1 200 ℃的情况下尿素是催化效果最好的，其次是碳酸氢铵。第三，吸附法。用活性焦作处理烟气中的SO2和NOX的吸附剂和催化剂，从而将其转化为其他的物质，在这一时期所含的SO2和NOX减少。
4、烟气脱硝技术比较与选择
低氮燃烧技术是降低烟气含氮量的首选，但仅仅依靠低氮燃烧技术只能将烟气排放的氮氧化物浓度维持在300～350mg/m3之间，为了达到环保标准，还需要进行炉膛外烟气脱硝，主要包括SNCR和SCR两项技术，采用非催化或催化技术进行还原，SNCR技术的成本相对较低，但其脱硝效率仅为40%左右，SCR技术的催化作用可将脱硝效率提高至80%左右，而且SNCR脱硝技术的应用限制较多，对机组负荷、供电煤质、以及温度窗口都有严格的要求。因此，为了满足烟气含氮浓度（<100mg/m3）要求，多数电厂SCR脱硝技术，在还原剂的选择上，相较于耗费量巨大的尿素，优选考虑液氨。我厂使用的SCR技术是在金属催化剂的作用下，以NH3作为还原剂，将氮氧化合物通过还原反应得到氮气（N2）和水（H2O），而且NH3不和烟气中的剩余氧气（O2）反应。
5、脱硝技术改造的经济分析
脱硝技术改造的经济分析一般从两个角度出发：投资费用与运行费用。首先，火力电厂应计算设备改造和安装费用，然后对脱硝过程所需物料以及能够循环利用的产物进行核算。
5.1投资费用
公式如下：F=F0×α；α=i/[1-（1+i）-n]。其中：F0为初始投资，主要包括设计费、建设费和其他突发费用；F为年平均投资，α为年均投资系数，i为贴现率；n为该装置使用年限。机组容量、改造工程的建设难度以及材料使用是影响初始投资的重要因素，本公式采用均化投资的概念，将各项费用在装置寿命期内进行摊销。
5.2运行费用（Y）
燃煤脱硝设备的运行费用主要包括材料（还原剂、催化剂等）费用、勞动费用（员工工资和管理开支），另外还包括维护费用，即设备定期检修和维护工作产生的费用。烟气氮氧化物含量直接决定了花费的材料费用，是影响运行费用的重要因素。
5.3脱硝成本
脱硝成本主要包括两部分，一是脱除一吨氮氧化物的费用，一是用电量成本。计算公式如下：F′=F+Y；C=F′/W；K=F′/E。其中：F′为年脱硝成本；C为脱除一吨氮氧化物的费用（元/kg）；K增加一度电的成本（元/kWh）；W为每年脱除氮氧化物的量（kg）；E为每年发电总量（kWh）。
结束语：综上所述，降低烟气排放氮含量，燃煤机组脱硝是我国火力发电厂必须重视的问题，解决这一问题的首要选择是低氮燃烧技术，但单纯依靠低氮燃烧很难将烟气含氮量控制在合格标准以内，必须结合炉膛外烟气脱硝设备。现在技术的发展也使得发电厂有了许多的选择，可以说一定程度上减轻了发电厂改造的成本，但是从发电厂的角度来看这是一个目前政府强制的措施，对于这方面的补贴也不足，所以更多的发电厂希望国家相关部门能够给予更多的关注，这样在脱硝的改造中才会呈现一个双赢的局面。
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论文作者:王晓春
论文发表刊物:《电力设备》2018年第32期
论文发表时间:2019/5/17
标签：机组论文; 烟气论文; 技术论文; 炉膛论文; 燃煤论文; 费用论文; 氧化物论文; 《电力设备》2018年第32期论文;