内蒙古创源金属有限公司 内蒙古自治区通辽市霍林郭勒市 029200
摘要：随着科学技术的发展，我国的烟气脱硝技术有了很大进展，人们在不断提升火电机组发电量时，往往忽视了大量煤炭燃烧对环境的严重危害。为了早日实现可持续发展道路，各种除尘、脱硝技术应运而生，并被大量的投放到生产当中。本文重点探索选择性催化还原烟气脱硝技术（SCR）的应用。
关键词：烟气脱硝技术；火电厂；电力机组
引言
目前，减少NOx的排放措施主要分为两大类：燃烧控制和燃烧后脱硝。燃烧控制的手段主要为采用低NOx燃烧器、燃料再燃烧等手段减少NOx的生成；燃烧后脱硝主要包括选择性催化脱硝（SCR）、非选择性催化脱硝（SNCR）等。SCR由于有较高的脱硝效率（最高可达90%以上），自20世纪80年代以来开始逐渐应用于燃煤锅炉，特别是在那些对NOx排放有严格要求的国家，如日本、德国、北欧等国家的燃煤电厂广泛应用。
1选择性催化还原烟气脱硝技术喷氨量控制
随着环保力度的提高，NOx的污染引起了各界的高度重视，对于燃煤锅炉NOx排放量的控制方式主要包括了两种，分别为：低NOx燃烧技术以及烟气脱硝技术。相比较之下，SCR技术对炉膛的影响较小、且脱硝率较高，是目前应用最为广泛的脱硝技术，根据国家的实际应用情况来看，当前国家SCR技术中采用的喷氨量控制方式有两种，分别为：固定氨氮摩尔比控制方式以及出口NOx定值控制方式。氨氮摩尔比设置与还原剂用量设计有关，氮氧化物排放浓度一定的前提下，确定摩尔比参数以设计还原剂系统。脱硝系统运行中氨氮摩尔比是重要控制参数之一，摩尔比有一个最合理值，此时脱硝效率最佳，再增大还原剂量即摩尔比继续增加脱硝效率也几乎不再增加，相反氨逃逸率会迅速上升，导致对下游设备如空气预热器带来堵塞腐蚀等问题。
目前电站锅炉脱硝市场上主流的催化剂是钒钨钛系列，即采用TiO2为基体，加入V2O5和WO3等催化元素，少数催化剂添加MoO3或各种稀土元素，在较大的比表面积下与烟气中的NOx充分反应。
2脱硝系统对空预器运行的影响分析
经过SCR反应器后，烟气中残余NH3、SO3和H2O经过融合反应大部分形成了硫酸氢铵，当温度达到了150～230℃之间时，就会在下游的空气预热器的中温或者冷区域形成半液体的粘稠状物体，这些物质会对冷端传热元件造成腐蚀或者堵塞。因此，对空气预热器的制造材料要做一定的特殊处理，尽量减少对其的危害。（1）处理的过程中，要充分考虑到烟气条件对预热器的具体影响因素，从而进行合理的设计与选型；提高蓄热元件冷段的换热面积，创源电厂的冷端传热元件高度达到1079mm。（2）搪瓷制品具有非常好的抗腐蚀性、并且传热效果良好，因此，空气预热器的冷段可以采用这种材料进行制造。而且，其光洁的表面还不容易依附大量的粘稠物。利用这种原材料，还可以有效的防止化学反应生成的硫酸氢铵以及硫酸对容器内金属的腐蚀，内壁清洗起来也十分方便。创源电厂采用0.8mm厚的搪瓷波纹板作为空预器冷端传热元件。（3）为了更好的阻止产生的硫酸氢铵堵塞容器口，用于换热的器件可以改用大波纹的板型，从而增加烟气流通的截面积，降低硫酸氢铵的堵塞系数。（4）空气预热器由上到下都设置了可以伸缩的蒸汽式吹灰设备，这样能够有效的预防预热器的上下部分发生堵塞或者遭到腐蚀。（5）空气预热器的结构设计中包含了高压水清洗装置，这样在机器的使用过程中，可以针对具体发生的情况，对设备内部容器进行高压水清洗工作，从而有效的防止内壁或进出口部位挂满烟尘或者遭到腐蚀。对保证设备的正常运转具有重要意义。创源电厂的高压水清洗装置与冷端吹灰器合二为一，采用双介质吹灰器，既可以使用蒸汽吹扫，也可以使用20MPa的高压水进行清洗。（6）当高压水清洗不能有效的缓解预热器的堵塞现状时，可以在预热器暂停工作阶段使用低压冲洗水系统对转子进行彻底清洗。一般情况下，这项工作都会停炉检修时进行，以减少空预器压差，延缓设备的使用寿命。
3脱硝系统对锅炉运行的影响对策
3.1烟气在反应器内的烟气流速
烟气流速是SCR的一个关键设计参数，它是烟气（标准温度和压力下的湿烟气）在催化剂容积内的停留时间尺度。烟气流速大，烟气在反应器内的停留时间短，将导致NOx与NH3的反应不充分，NOx的转化率低，氨的逃逸量大，同时烟气对催化剂骨架的冲刷也大。但若烟气流速过小，所需的SCR反应器的空间增大，催化剂和设备不能得到充分利用，不经济。烟气流速在某种程度上决定反应是否完全，同时也决定着反应器的沿程阻力。一般根据锅炉设计煤种中灰分的含量进行流速匹配设计，灰分大时，选择较小的烟气流速匹配大孔径催化剂，反应器的体积需求较大，灰分小时，选择较大的烟气流速匹配小孔径催化剂，反应器的体积需求较小。
3.2适当的氨气输入量及与烟气的均匀混合。
NH3输入量必须既保证SCR系统NOx的脱除效率，又保证较低的氨逸出率。气流在反应器中速度分布均匀，流动方向调整得当时，NOx转化率、氨逃逸率和催化剂的寿命才能得以保证。采用合理的喷嘴格栅，并为氨和烟气提供足够长的混合烟道，是使氨和烟气均匀混合的有效措施，可以避免由于氨和烟气的混合不均所引起的一系列问题。每台锅炉的烟气分布实际情况均不同，在调试阶段，调试单位会试验出不同NOx排放浓度下最佳氨氮摩尔比，一般控制氨氮摩尔比在0.8～1.0之间。
4选择性催化还原烟气脱硝技术的实际应用案例
为了进一步验证SCR技术的应用效果，本文选择了内蒙古霍林郭勒市某自备电厂，针对该企业使用的燃煤锅炉为例，展开实际分析。因为该企业中使用的煤种较为复杂，所以烟气中含有的NOx排放量相对较大，烟气脱硝的难度较大，最终该企业选择安装了SCR技术。综合考虑企业的实际情况以及SCR技术系统运行要求后，在省煤器和空气预热器之间放置了反应器，并且在反应器上方和垂直方向上分别为安置了烟气导流装置、NH3喷射隔栏以及催化剂床。不仅如此，为了避免烟气泄露，还在催化剂床的周围安装了封闭系统，保证烟气不会出现泄漏的情况。催化剂是SCR技术系统中最为核心的设备，因此在实际使用的过程中必须要对烟气中含有的Na、Ca、Si、As引起注意，这些成分会让催化剂丧失活性，这就需要企业人员及时的更换催化剂。根据实际情况来看，SCR技术系统可以有效解决燃煤锅炉的烟气污染问题，由此证明，中国必须要尽快加强关于SCR技术系统的研究、引进、开发工作，从而对燃煤锅炉的NOx排放污染问题进行更加有效的解决控制。
结语
综上所述，随着我国经济建设对电力需求量的不断增加，大量的电力工程项目正在高速的兴建当中，其中大部分还是依靠火力发电，而基础性燃料则是煤炭。因此，如何做好环境保护与经济发展之间的和谐是当前发展的关键性问题。选择性催化还原烟气脱硝技术的应用，能够有效的降低污染物的排放总量，降低对环境的污染程度，因此，对其的研究工作既具有理论价值，更具有实际应用价值。本文通过具体案例，分析了其对相关设备的影响，希望能够为该技术的提高以及相关设备的改进做出一些贡献。
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