摘要：近年来，环境污染问题变得越来越严峻，关于环境的报道层出不穷，因此环境问题收到了人们的高度关注。对于垃圾焚烧行业来讲，更是背负着巨大的环保压力。这就需要不断的优化工艺设备，保证环保达标排放。其中SNCR在目前的垃圾焚烧厂比较广泛，它是焚烧炉炉膛脱销的一个重要环节。随着国家及各地方环保标准的提升，垃圾焚烧厂对脱氮效率也在不断的提升。炉膛温度直接影响到SNCR应用，也就影响了SNCR的脱硝效率。下文主要介绍了垃圾电厂温度场与SNCR协同应用对NOX排放所起到的作用。
关键词：焚烧炉；炉膛温度；提高SNCR脱销效率
1.引言
随着人们的生活水平提高，各种各样的生活垃圾数量越来越多，传统的填埋处理方式不仅会占用很大的土地资源，而且会使大气，水源，土壤等产生严重的污染。目前国际比较通用有效的方式是垃圾焚烧，这种处理方式可以减量80%，既最大限度的节约了土地，也能高效的处理垃圾中有害物质对环境的污染，达到国家允许的污染物排放标准。利用垃圾焚烧不仅可以有效处理垃圾还能利用焚烧产生的热能发电或供热，实现了循环再利用。垃圾焚烧将成为我国垃圾处理无害化、减量化和资源化的主要方式之一。
2.目前焚烧厂SNCR运行现状
目前的焚烧炉，通常采用热电偶测温，温度的平均值信号被用来表示SNCR尿素喷嘴附近区域的参考温度，但是这并不能真实描述炉内温度场的实际分布情况，更不能实时反映出尿素喷枪喷入层断面的真实温度和温度变化。此外，焚烧炉炉壁的辐射热也会对热电偶温度测量形成很大的干扰，由此也会造成测量的温度与实际温度存在 60－100℃ 的偏差。同时，在焚烧炉运行过程中在热电偶表面的沉积物也会造成隔热效应，造成控制系统的温度信号与实际状况有 10 秒钟左右的延迟，如果沉积物厚度增加，延迟时间会更长。
目前部分省市已经颁布更严格的污染物排放控制标准。垃圾焚烧厂为了保证污染物排放达到严格的排放标准要求，特别是针对NOx的控制，必须保证在最不利的工况条件下，SNCR系统喷射的还原剂能够全面的覆盖最佳的脱硝温度窗口。采用更为精确和快速测量炉内的温度场分布的方法，才能保证脱硝系统稳定的脱硝效率。
由于垃圾焚烧厂所燃烧的垃圾的成分多样化和复杂性，其热值和燃烧特性也会迅速变化，这样就会造成焚烧炉的温度和释放的热量有相当大的差异，且波动大。此外，由于垃圾在燃烧室内部行进过程中，随着表面热量的不断累积，温度窗口会上移。根据燃料类型，燃料分布和送风情况的不同，焚烧炉内温度的不平衡可高达 150℃ 左右，有时甚至更高 。因此对焚烧炉温度的有效测量将直接影响SNCR的脱销效率，从热电偶测温配合SNCR的实际使用情况来看，NOX一般能保证在120mg/?以内。
3.声波测温的应用
声学气体温度测量技术是通过测量锅炉内距离已知的一对声波收发装置之间一个声波脉冲的飞行时间，来计算该通道气体平均温度。声学测温系统可以使用一定数量的收发器形成一个测量网格，从而测量炉内一个水平断面的温度分布情况。
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其中：
C：气体中的声波传播速度
R：通用气体常数
K：绝热系数（比热的比值）
M：分子质量
T：气体温度（路径温度）
实际使用中，声波从声学器件的发送单元传送到接收单元的“飞行时间”是可以测量出来的，由于发送端到接收端的距离已知，由此可以计算出声波传输的速度，进而计算出上式中的温度，即该测温通道上的气体平均温度（路径温度）。
声学测温系统可以使用一定数量的收发器形成一个测量网格，从而测量炉内一个水平面上的温度场二维分布情况。利用层析成像算法，从通道网格测量数据可以计算得到平面二维温度分布，并得到等温图。通道温度、自定义区域温度值（网格子分区的平均值）、统计分析数据（最低、最高温度，标准偏差，各区间的平均温度差异）可以显示在外部控制设备上，用于锅炉诊断和操作优化。
声波法炉膛二维温度场的优势：①目前唯一能实现炉膛内真实物理气体温度二维动态在线测量的方法。②声学方法测量无漂移，无需定期标定。③测量不受任何背景辐射源造成的影响误差。④数据刷新一次小于5秒，测量响应速度快。⑤测量空间分辨率高，⑥可以全工况连续稳定运行，后期维护量小，成本低。
4.声波测温与SNCR配合应用将会提高脱销效率
结合使用声波测温系统的SNCR 技术，通过声学测温优化 SNCR 系统运行在脱硝的温度窗口的高温区域，脱硝的效率最高，氨逃逸率最低，对于环保指标要求较高的垃圾焚烧厂，为了保证在各种不同的工况条件下，都能使尿素喷射到温度窗口的高温区，就需要采用声学气体温度监测系统来确定温度场的分布和高温区的位置。声学气体温度监测系统可以测量焚烧炉炉膛断面上在喷射口附近区域的实际气体温度，并确定温度场的分布。
将温度场分布划分为几个区域，之后安装与每个区域对应的一个或一组尿素喷枪，通过所测量得到的温度分布反馈信号，在各尿素喷嘴间进行切换。这个方法可以保证即使在烟气温度变化很快的情况下，也可以控制将尿素喷射到特定的区域。通过这种方法， 焚烧厂的 SNCR 系统可以始终在最佳的温度窗口范围内工作，实现最佳的脱硝效率，最小的氨逃逸率，和最少的尿素消耗。
尿素喷嘴的切换可以仅与焚烧炉在不同运行状况下的温度变化相关。然而，如果能依据烟气温度场分布以及烟气流速对尿素喷射进行综合控制，将会达到更好的净化效果。这样会减少 SNCR 系统控制的突然变化，同时使 NOx 在净化后的浓度更为稳定。对于垃圾焚烧厂，不仅可以用声学系统测得的温度场分布直接用于 SNCR 系统控制，而且还可以用于焚烧量和炉排进料速度等控制。
同时，通过引入声波炉膛在线监测系统装置对炉膛内的二维温度场进行实时在线的准确测量，并基于对连续运行及测量数据的分析，结合实验数据或者采用专用的自动燃烧平衡调节系统，通过对炉膛配风的手动或基于控制算法的调节，实现焚烧炉炉膛内温度场分布平衡调节，减少局部温度偏差过大现象，优化焚烧炉运行，提高机组节能降耗、减少污染物排放水平。
5.结论
本文主要介绍了垃圾焚烧电厂温度监测与SNCR协同应用，通过温度场对于炉膛温度有效的监控，可以提高SNCR的脱硝效率。实际上由于焚烧炉内垃圾成分非常复杂，对于焚烧炉的燃烧工况影响非常大，需要我们不断的研究完善，改进工艺流程，提高对污染物处理的效率。减少污染物的排放将是我们一直研究的课题，通过温度场与SNCR的应用，将会大大降低NOX的排放量，达到高效处理的目标，实现清洁焚烧的理念。随着我国垃圾分类的开展，垃圾成分将会大大的得到改善，这将会推动垃圾焚烧往更好的方向发展。
论文作者:张爱庆
论文发表刊物:《中国电业》2019年20期
论文发表时间:2020/3/10
标签：温度论文; 测温论文; 测量论文; 炉膛论文; 声波论文; 声学论文; 尿素论文; 《中国电业》2019年20期论文;