摘要：随着自然环境的恶化，工业污染物排放也被提到议事议程。特别是火力发电厂的锅炉排放的烟气，直接污染大气。严重时会形成酸雨，更会污染土壤。因此降低锅炉烟气中氮氧化物和二氧化硫的排放是各种燃煤锅炉的控制策略和改造的必须条件。
关键词：脱硝；脱硫；一氧化碳
1 油田热电厂#1-#3炉采用脱硝的原理和方法
脱销就是利用化学方法还原烟气中的氮氧化物为氮气和水的过程。油田热电厂#1-#3炉是哈尔滨锅炉厂生产的HG-670/13.7-HM12型中间一次再热锅炉。电厂NOx的产生主要是由燃料（煤、燃气、燃油等）燃烧产生的。NOx是指NO、NO2、N2O4等的混合物，其中最主要的氮氧化物有NO和NO2。尽管燃烧过程中产生的NO的量比NO2多，在大气中NO会被氧化成NO2，所以NOx是以NO2的形式表示。燃烧中产生的NOx的组成中NO占90～95％，NO2占10～5％。燃烧温度越高，NO/NO2比越高。NOX 有两种方式产生。一种是热力型NOX：在高温燃烧时产生，高于1500℃生成量会比较多。另一种是燃料型NOX：燃料中固有的氮化合物经过复杂的化学反应后生成，燃料型NOX 约占整个生成的NOX70～95%。
1.1 目前商用的氮氧化物排放控制技术
1.1.1 燃烧中脱硝：
（1）低过量空气燃烧
（2）空气分级燃烧（OFA）
1.1.2 低NOx燃烧器（LNB）
1.1.3 烟气脱硝：
（1）选择性催化还原（SCR）、
（2）选择性非催化还原（SNCR）、
（3）SCR/SNCR联用。
油田热电厂燃烧脱销主要应用“空气分级燃烧（OFA）”，烟气脱硝主要应用“选择性催化还原（SCR）”。
空气分级燃烧（OFA）空气分级燃烧的基本原理是将燃料的燃烧过程分阶段完成。这种空气分级燃烧技术在燃烧器的设计中采用，可以得到低NOX 的燃烧器。根据NOX生成机理的研究煤粉炉内NOX生成占主要地位的是燃料型NOX主要是在挥发分燃烧阶段生成，还包括次要位置的NOX和快速NOX。为降低NOX的生成一般做法是燃烧器出口附近着火区形成一个贫氧富燃料区域，推迟二次风的混入过程，使挥发份在还原性气氛中燃烧，抑制了燃料NOX的生成。由于二次风延迟与燃料的混合，燃料速度降低，使火焰温度降低，故也抑制了热力NOX的生成。
1.2选择性催化还原（SCR）SCR脱硝技术是指使用还原剂（NH3等）在合适的温度范围在有氧条件下在催化剂的作用下将NO x选择性的还原为无害的氮气和水。
1.2.1优点有：
（1）最大的脱硝率可以大于80％，使得NH3的消耗量最优化。
（2）其运行温度范围可以达到250～400℃；
1.2.2缺点有：
（1）要考虑流场分布、温度分布和氨氮比的分布，对设计要求较高，设计比较复杂，
（2）需要氨储存系统、吹扫系统、催化剂等，会使得制造和运行成本较高。
（3）低于250℃生成的硫酸氢铵会导致催化剂小孔堵塞；温度高于400℃会发生其他副反应（或者催化剂破坏）导致脱硝率下降。
（4）催化剂占脱硝系统40%的成本，投资运行费用较高。
油田热电厂SCR脱硝技术改造是基于在原省煤器后增加SCR反应器。
如图是SCR脱硝系统装置的基本流程
油田热电厂在线烟气监测系统（CEMS）是体现SCR脱硝系统控制策略的正确性的直接体现，同时也是为上级环保部门提供真实可靠的减排数据，为电厂烟气达标排放提供理论依据。
2 油田热电厂#1-#3炉脱销连续烟气监测系统（CEMS）介绍与应用
油田热电厂连续烟气监测系统（CEMS）#1-#3机组每台共分四套。分别是：A侧SCR入口CEMS仪表。A侧SCR出口CEMS仪表。B侧SCR入口CEMS仪表。B侧SCR出口CEMS仪表。
油田热电厂在线烟气监测系统（CEMS）是由雪迪龙公司提供的烟气成份分析系统其分析对象为：二氧化硫、氮氧化物和氧气。系统构成为采样单元、样品预处理单元和分析仪表。
2.1 采样单元：采样单元的作用是将烟道中气体取出并将其输送的样品预处理单元中。采样器选用的是电加热器直接抽取法。它有一下几个部件组成：
2.1.1 采样头：Φ35mm不锈钢管，伸进烟道1m左右位置，样气通过此管进入采样器。
2.1.2 碳化硅陶瓷过滤器：过滤精度5-10微米，烟道中绝大多数灰尘被挡在过滤器之外。
2.1.3 电加热管：为防止采样器结水而建立的，电加热温度控制在180℃。
2.1.4 法兰对接：采样法兰与工艺管口法兰对接，完成采样单元安装。
2.1.5 金属固定支架外壳：采样单元各部件有机地结合在一起，达到防尘防水的目的。为了防止尘埃在过滤器周围堆积，造成堵塞影响样气流动，必须定时进行反吹，反吹周期时间根据具体工况，由PLC进行控制。
2.2 样品预处理单元：将烟道中的气体按照分析仪器能接受的温度、压力、流量、含水量、含尘量以及干净程度完成其处理功能。主要完成以下功能。
2.2.1 样品抽取：用取样泵将烟道中气体抽取，供分析仪测量二氧化硫、氮氧化物、氧气的含量。
2.2.2 汽水分离：样气温度下降出现游离水，汽水分离器将气、水分离然后将水排出。
2.2.3 冷凝除水：压缩机制冷器除水，蠕动泵排水，并且用膜式除湿器除去样气中的含水量。
2.2.4 精密过滤：进一步除尘，保证整个过滤精度在0.5微米一下。
2.2.5 标定：定时对仪器仪表进行零点和量程标定。
2.2.6 快速回流：在满足仪器所需流量的情况下，为提高分析效果减少滞后所采取的措施。
2.2.7 流量调节：保证仪器的进样流量在1.2-2L/min。
2.3 分析仪表：把采样气体经过物理、化学方法进行处理，分析出烟气中各种成分的物理量的仪表或装置。ULTRAMAT 23多组分气体分析仪结构与功能：三个部分红外光通道，测氧探头，空气自动标定，菜单式操作，输入输出信号可调，单位可选，具有报警、出错、限制、维护、泵、编码信息等功能。还具有远程操作和编程功能。
2.4 雪迪龙烟气连续监测系统（CEMS）功能
采用PLC 控制能提供24小时的数据记录，并可以将处理过的数据传送的DAS，其控制指令通过DAS激活。主要实现：自动实现样气的抽取，将样气提供给分析仪。执行分析仪的零点和量程的校准。自动反吹和冷凝液的排放。显示CEMS的状态（采样/校零/反吹）。还可以完成报警、计算、定义、扩展信号传输与DAS通讯。
2.4.1雪迪龙烟气连续监测系统（CEMS）特点
PAS-DAS数据采集、控制系统软件是PS公司专门为火电厂烟气连续监测（CEM）而设计开发的中文版本。PAS-DAS用来获取和处理来自个分析仪传输来的数据。并进行实时有效的控制和处理。对CEM厂商分析仪具有良好的兼容性。充分参考了中国环境法规，能满足中国环保局，电力行业对烟气连续监测系统的关于数据和报表的要求。该系统应用三年来对烟气连续监测的效果很好，能够实时监测烟气中氮氧化物、氧气、二氧化硫、一氧化碳、以及烟气流量等数据，并能够为运行人员提供准确的参考数据，方便了运行人员的操作和调整，为烟气的达标排放提供了科学准确的数据。
3 通过雪迪龙烟气连续监测系统提供的参数能否进一步降低碳排放并且还能降低每千瓦时煤耗。
脱硫就是利用化学置换方法把烟气中的二氧化硫用碱性溶液置换成硫酸盐和水的过程。油田热电厂脱硫系统应用的是雪迪龙烟气连续监测系统（CEMS）其中脱硫出口烟气参数中有一氧化碳的参数指标，一氧化碳是在低氧的环境中碳未充分燃烧而生成的还原剂，在自然空气中可被氧化成稳定的二氧化碳。一氧化碳发放多了，会影响锅炉的热效率，进而会浪费煤炭。虽然该参数并不是很重要的环保指标，但它是直接涉及到烟气的一氧化碳的排放和煤炭的损耗。一氧化碳最小排放小于5毫克每标准立方米；平均值300-400毫克每标准立方米；最大值1069毫克每标准立方米。如果烟气流量200万标准立方米每小时计算，一氧化碳排放按平均值350毫克每标准立方米计算则一年的一氧化碳排放是200×350×365×24×10000÷1000÷1000÷1000=6132吨。有碳与氧气不充分燃烧生成一氧化碳的化学平衡式进而可计算出6132吨一氧化碳需要消耗2628吨碳。由于我厂用的是褐煤发电，则2628吨碳折合成褐煤（褐煤含碳量为50%-70%）以70%计算得2628×100÷70=3754.2吨。故一台炉每年最少白白浪费3754.2吨褐煤。如果我们能够利用现有的工艺设备，提高运行的操作水平和控制装置的自动化过程，能够降低一氧化碳排放量。也会带来很大的经济效益的同时，还能为环保超低排放贡献力量，使老设备能够开发出新能量。
参考文献：
雪迪龙ULTRAMAT 23多组分气体分析仪说明书。
《褐煤及柴煤腐植酸含碳比的测定》。
论文作者:于东,韩华民,王俊
论文发表刊物:《基层建设》2019年第12期
论文发表时间:2019/7/22
标签：烟气论文; 氧化碳论文; 热电厂论文; 燃料论文; 油田论文; 褐煤论文; 监测系统论文; 《基层建设》2019年第12期论文;