摘要：目前的动力供给主要由燃煤提供，但在提升能源供给的同时，燃煤过程中产生大量的氮氧化物，主要包含一氧化氮、二氧化氮等。如果不及时地对燃煤所产生的氮氧化物采取有效的控制，会对我们的生活带来严重的负面影响。为了能够消除这种现状，必须采取更经济、更准确化的脱硝系统来降低在燃煤过程中产生的氮氧化物，因而优质的脱销系统具有一定的研究价值。本文就燃煤锅炉低氮燃烧及脱硝系统的优化展开了讨论。
关键词：燃煤；低氮燃烧；脱硝系统；优化
1低氮燃烧技术和脱销技术概述
1.1低氮燃烧技术
诸多化石燃料(如煤等)在燃烧后会生成NOx，其产生的途径有三种：一是热力NOx。是在高温下N2氧化后生成；二是快速NOx。是较浓的碳化氢燃料燃烧后产生；三是燃料NOx。含氮化合物在燃烧后产生。NOx形成及破坏机理已经得到证实，NOx形成的影响因素中，主要有燃料内的氮含量、燃烧温度峰值等。采取低NOx燃烧的过程中，能减少约一半的NOx，之后实施烟气脱硝，能节省脱硝系统的运行费，烟气脱硝联合低碳燃烧技术使用，其效果更佳。
1.2烟气脱销技术
烟气脱硝技术包括选择性催化还原烟气脱硝技术(SCR)、选择性非催化还原烟气脱硝技术(SNCR)、电子束法等。其中SCR应用最广，其原理是SCR在催化剂的作用之下，能把烟气内的NOx直接还原为H2O和N2，受到NOx的排放量符合环保标准、技术运行比较可靠、运行资金较低等因素影响，SCR能得到广泛运用。SCR的工艺流程指的是氮气在应用中，会以气体的形式对烟气脱硝产生催化作用，反应器中的烟气输送管直接使用平行且固定的形式，可极大地优化设备的装置布局，促进烟气排放，缓解烟气堵塞的状况。
2燃煤锅炉低氮燃烧系统和SCR脱硝技术的应用
2.1低氮燃烧技术的应用
氮氧化物是化学燃料在燃烧过程中产生的由氮氧化而成的物质，它不仅对人约呼吸系统造成伤害，还损害动植物，破坏臭氧层。当一氧化氮进入大气后与氧气化合，生成二氧化氮，继而二氧化氮变为硝酸根，硝酸根遇雨被冲刷降落地面形成酸雨，氮氧化物是引起酸雨的主要物质之一，同时氮氧化物也是形成温室效应和光化学反应的主要物质之一。低氮燃烧技术即在燃烧过程中控制氮氧化物的生成。常见的低氮燃烧方法有烟气再循环、低氧燃烧、燃料分级燃烧和空气分级燃烧，低燃燃烧技术的投资和运行成本较低，并且操作简单方便。低氮燃烧技术主要适用于大型燃煤锅炉等方面，低氮燃烧技术只能降低氮氧化物排放值的30％～50％，要进一步降低它的排放，必须采用烟气脱硝技术。
2.2脱硝技术的应用
采用SCR脱硝技术能够进一步的降低NOX的排放量，将其浓度控制在100mg/Nm3以内，这一技术具有较强的适应性，也能够满足机组负荷变动频繁的要求。（1）技术指标。SCR装置能够处理各种工况下的全部烟气量，为保证其稳定、持续并且安全的运行，应将烟气的温度控制在320～420摄氏度的条件下，同时应保证NOX在脱硫塔入口位置处的浓度是≤100mg/Nm3。（2）SCR系统的构成。系统的核心构成主要分为四个部分，分别为尿素热解反应器、尿素水解制氨系统、反应器系统和氨喷射器。（3）SCR工艺流程。先制成浓度50%的尿素溶液，在加入并搅拌均匀后将其存放到尿素溶液储存罐中。之后将其送到水解反应器中热解成氨气，之后其与热风会充分的混合稀释喷入反应区，在SCR反应器中催化剂的作用下，与烟气发生反应，从而取得去除NOX的目的。
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3燃煤锅炉低氮燃烧系统及脱硝系统的优化改造
3.1低氮燃烧技术的优化改造
此次优化改造工程采用的为空气分级燃烧的燃烧技术，其能够很好完成锅炉的防渣工作，提升锅炉的运行效率。由于煤粉炉燃烧温度不超过1500℃，热力型NOx的生成量很少，所以可以忽略氮气的氧化。燃料型NOx的快速形成主要集中于燃料的着火阶段，这时煤粉热解产生大量的挥发分。如果氧气充足，它们将迅速生成NO；如果氧气不足，则氮气的形成得到强化，NO的形成受到抑制。炉内空气分级燃烧就是根据这一原理，通过改变送风方式，使煤在着火阶段缺氧，从而降低NOx的生成量。炉内空气分级燃烧的实现形式主要有两种 ，(1)轴向空气分级燃烧。将燃烧所需的空气分两部分送入炉膛：一部分为主二次风，约占总二次风量的70%～85%；另一部分为燃尽风，约占总二次风量的15%～30%。因此，上部燃尽风送入炉膛时，已经避开了高温火焰区，对未燃尽产物起完全燃烧的作用。(2)径向空气分级燃烧。径向空气分级燃烧是在与烟气流垂直的炉膛断面上组织分级燃烧，它是通过将二次风射流部分偏向炉墙来实现的。对燃烧系统进行整体改造，对燃烧器应采用纵向的布置方式，从下到上分别为下二次风、下一次风、中下二次风、中一次风、中二次风、中上二次风、上一次风、三次风、上二次风、下燃尽风和上燃尽风。经过上述的改造，炉膛出口的NOx含量被降低超过了40%，取得了良好的改造效果。
3.2脱硝系统工艺技术的优化改造
(1)选择催化剂脱硝的运行情况分析及优化改造。目前大型燃煤机普遍存在喷氨不准确、催化剂层入口处气体混合状况不佳等原因，造成喷氨过量且造成大量氨气逃逸的问题。针对此类问题国内在选择催化剂脱硝方面主要采用固定摩尔比方法，即：利用进口烟气的流量和锅炉的负荷信号作为喷氨的信号源，再利用模糊控制规则进行范围预测，用以获得喷氨控制系统的反馈控制信号；采用多点区域测量方法对出口处烟气氮的氧化物进行浓度检测并进行数据处理。这种方法主要可以控制氨气的用量，减少逃逸氨气的排放，从而进一步提高脱硝效果。(2)选择性非催化还原脱硝的运行情况分析及优化改造。因为选择性非催化剂还原脱硝对反应温度区间的要求较高，温度较低或较高均易造成氨的泄漏。解决方法包括：选择适合的还原剂，因为氨水的脱硝反应比尿素的低5O℃～100℃，在低温区对于脱氨具有较好的效果；选择合理的喷氨位置。较长的氨停留时间和较好的混合效果均有利于解决氨泄漏的问题。造成选择性非催化还原脱硝系统效率偏低的原因及优化改造方法如下：还原剂分布不均匀，解决措施为，重新调整喷枪及各阀门的开度，方便还原剂与烟气中的氮氧化物混合均匀，检查还原剂管道及阀门是否堵塞，检查锅炉的燃烧系统是否正常。
4结束语
由于我国的空气污染已经引起国家和人民的重视，燃煤锅炉低氮燃烧及脱硝技术作为燃煤企业减少废气排放的重要技术，控制低氮燃烧及脱硝系统的优化对燃煤企业起着关键性的作用。随着其系统策略的不断优化，终有一天能够解决低氮燃烧及脱硝控制系统的诸多问题，从而使脱硝效率得到进一步的提升，进而促进我国燃煤企业的高效发展。
参考文献：
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[3]脱硝空气预热器改造总结及效果评估[J].陈玉华.资源节约与环保.2017(04)
作者简介：
戎琦（1984-），男，汉族，华能呼和浩特热电厂，从事发电厂运行调试及节能优化。
刘志华（1980-），男，汉族，华能呼和浩特热电厂，从事发电厂运行调试及节能优化。
论文作者:戎琦 刘志华
论文发表刊物:《电力设备》2017年第16期
论文发表时间:2017/10/17
标签：烟气论文; 技术论文; 燃煤论文; 系统论文; 氧化物论文; 锅炉论文; 燃料论文; 《电力设备》2017年第16期论文;