【摘要】结合我国现阶段环境监测的基本发展形势来看，火电厂锅炉机组烟气排放正成为环境污染重排名前列的原因之一。火电厂锅炉机组所排放二氧化硫以及氮氧化物更成为了雾霾等不良环境条件的产生因素。因此，为从源头控制排放，达到环境保护的目的，火电厂必须结合自身实际情况，通过增设烟气脱硝装置的方式，对排放至大气环境中的烟气进行提前净化。本文即以目前业内常用的SCR烟气脱硝发为例，对该法实际应用中的节能改造问题进行分析与总结。
【关键词】火电厂；锅炉；烟气脱硝；SCR；改造
对于我国而言，在社会经济快速发展的同时，如何最大限度的减轻经济发展对生态环境的不良影响，实现可持续发展，已成为业内人士高度重视的课题之一。随着政府部门以及社会各界对大气污染控制问题的不断重视，有关NOx的控制要求也日益严格。自《火电厂大气污染物排放标准》（GB 13223-2011版）至《煤电节能减排升级与改造行动计划（2014~2020年）》过渡，重点地区火电厂燃煤锅炉NOx排放浓度应当按照≤50.0mg/Nm³的标准予以严格控制。在这一背景下，如何对锅炉烟气脱硝装置进行节能减排改造，已成为业内人士共同关注的课题之一。
1 火电厂锅炉烟气脱硝SCR法工艺原理
SCR烟气脱硝即基于选择性催化还原的烟气脱硝技术。在催化剂的辅助下，将氨气喷入温度在320.0℃~420.0℃的烟气内，以此种方式将NOx排放物转换为一定比例的N2以及H2O成分。此过程中所涉及到的反应包括三个阶段：第一阶段是一氧化氮与氨气以及氧气产生化学反应生成氨气以及水分；第二阶段是二氧化氮与氨气以及氧气产生化学反应生成一定比例的氨气以及水分；第三阶段则是二氧化氮与氨气产生化学反应生成相应的氨气以及水分。根据火电厂锅炉SCR烟气脱硝装置的工艺原理可知：采用SCR烟气脱硝工艺时，需从锅炉后选择适宜的温度区间以引出烟气，并通过设置SCR烟气脱硝反应器的方式，经SCR催化脱硝处理后返回至锅炉机组中。
2 火电厂锅炉烟气脱硝SCR法改造原则
在对火电厂锅炉机组进行SCR烟气脱硝改造的过程中，必须遵循一定的基本原则：第一是技术性原则，即改造方案中所涉及到的烟气脱硝技术以及锅炉低氮燃烧技术应当兼具成熟性与可靠性的特点；第二是经济性原则。即针对火电厂锅炉机组所制定的SCR烟气脱硝改造方案应当通过对初始投资以及后期运行维护费用的综合对比，选择整体年均成本最低方案；第三是环保性原则。即火电厂所选用的SCR烟气脱硝改造方案经实施后应当确保氮氧化物排放总量以及排放浓度低于国家、地方环境保护部门相关强制性文件与标准规范中的要求。
3 火电厂锅炉烟气脱硝SCR法改造措施
3.1 烟气脱硝SCR入口端烟气参数
SCR烟气脱硝装置入口端主要工作参数包括烟气温度、烟气排量、以及NOx浓度等。根据SCR烟气脱硝装置入口端实测烟气参数可以分别确定设计以及校核工况下的烟气排量以及烟气温度参数。而SCR烟气脱硝装置入口端NOx浓度则可以在考虑锅炉低氮燃烧改造后省煤器装置出口端NOx排放浓度＋一定裕度情况下确定。对于火电厂常见烟煤锅炉装置来说，推荐将SCR烟气脱硝装置入口端的NOx浓度按照300.0mg/m³~350.0mg/m³标准设计。而对于无烟煤、贫煤以及褐煤而言，该参数还需要考虑锅炉机组低氮燃烧技术改造的效果确定。
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3.2 锅炉引风机
锅炉机组引风机流量受SCR烟气脱硝装置改造的影响较小。SCR烟气脱硝装置入口烟气参数实测值会直接对锅炉机组引风机设计以及校核工况产生影响，同时还需纳入对机组燃料变化趋势的分析。在对SCR烟气脱硝引风机装置进行改造后，其压头有一定程度上增加，还有部分火电厂机组运行中涉及到了对脱硫系统以及除尘器的改造工作，需要合并统计两者阻力，以免在工程实践中出现重复性改造的问题。
当前技术条件支持下，引风机改造的主要方式包括三种类型：（1）若火电厂锅炉机组引风机参数不能满足SCR烟气脱硝装置改造要求，则可以尝试用较小改造方案重点改造电极以及风机叶轮；（2）若火电厂锅炉机组引风机参数已可满足SCR烟气脱硝装置改造要求且有一定裕度，则可以省略引风机的改造环节；（3）若火电厂锅炉机组引风机参数不能满足SCR烟气脱硝装置改造要求且同时面临经济性低、可靠性差等问题，可在技术经济综合比选的基础之上，将引风机与增压风机进行合并改造。但本方案同时会导致联合风机压头面临高于锅炉设计防爆压力极限值的问题，因此还需要工作人员对锅炉、烟道以及除尘器装置防爆问题进行全面校核，根据实际情况加固除尘器以及烟道，并促进系统运行经济可靠性的提升。
3.3 省煤器及反应器旁路
在SCR烟气脱硝反应过程中，若省煤器出口端烟气温度偏低，烟气不通过省煤器直接进入SCR反应器的通道即为省煤器旁路。在系统改造应用过程中，设置该旁路对于扩大SCR烟气脱硝装置运行期间工作负荷适应范围有积极作用，但可能在一定程度上降低火电厂锅炉装置整体运行效率。结合既往实践经验来看，若锅炉机组进在启停阶段处于低负荷运行工况，且SCR烟气脱硝装置不喷氨运行时间短，则可以省略设置省煤器旁路的步骤。但若锅炉机组长时间处于低负荷运行状态下或深度调峰时，且省煤器装置出口端烟气温度长时间低于喷氨温度，则此时设置省煤器旁路是非常有必要的。除此以外，也有部分火电厂为缩短SCR烟气脱硝改造期间的机组停运时间，增设有反应器旁路。设置反应器旁路可以使锅炉机组在低负荷运行工况或深度调峰时，在出口端烟气温度不超过320.0℃的情况下运行，此举对于保护催化剂性能有一定价值，但改造过程中现场布置略复杂，需结合实际情况合理选用，
4 结束语
在火电厂锅炉机组运行过程中，SCR烟气脱硝系统对烟气的处理情况将直接关系到整个机组的运行质量，更与节能减排目标的实现密切相关。本文上述研究中分析了火电厂锅炉SCR烟气脱硝工艺的基本原理，并对火电厂锅炉机组进行SCR烟气脱硝改造的基本原则进研究，最后从SCR烟气脱硝入口端烟气参数、锅炉引风机、省煤器以及反应器旁路改造这几个方面入手，对SCR烟气脱硝改造的关键措施进行阐述，望能够引起业内人员的重视。
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论文作者:刘以雷
论文发表刊物:《电力设备》2019年第3期
论文发表时间:2019/6/10
标签：烟气论文; 火电厂论文; 锅炉论文; 机组论文; 装置论文; 省煤器论文; 旁路论文; 《电力设备》2019年第3期论文;