摘要：隨著市場經(jīng)濟(jì)競爭日益加劇，各個工業(yè)污染排放物對環(huán)境產(chǎn)生的污染也越來越嚴(yán)重。因此如何降低燃煤電廠的能源消耗和污染排放成為了社會各界廣泛研究的重大內(nèi)容。筆者就燃煤電廠鍋爐脫硝問題以及改造技術(shù)進(jìn)行了簡單地探討，希望能夠為燃煤電廠節(jié)能減排提供參考和借鑒。
關(guān)鍵詞：燃煤電廠;鍋爐;脫硝改造;
一、低NOX燃燒技術(shù)分析
(一)低過量空氣燃燒技術(shù)
該技術(shù)是優(yōu)化燃燒裝置，降低氮氧化物生產(chǎn)量的有效途徑，這項技術(shù)不需對燃燒裝置進(jìn)行結(jié)構(gòu)改造，在盡可能降低NOX排放量的同時，提高裝置運行的經(jīng)濟(jì)性。
(二)低氮燃燒器技術(shù)
該技術(shù)的最大特點是在燃燒器的出口實現(xiàn)分級送風(fēng)以及和燃料之間比例的合理，實現(xiàn)抑制NOX產(chǎn)生的目的。
(三)空氣分級燃燒技術(shù)
空氣分級燃燒技術(shù)主要是控制空氣跟煤粉之間混合的一個過程，將燃燒所需的空氣逐級送入到燃燒火焰中，讓煤粉顆粒在燃燒初期實現(xiàn)低氧燃燒，降低了氮氧化物的排放。分級燃燒技術(shù)主要有垂直分級和水平分級兩種。
(四)燃料分級技術(shù)
該燃燒技術(shù)可以將燃燒分成了主燃燒區(qū)(主燃料在欠氧或者弱還原性環(huán)境下燃燒，生成NOX)、再燃燒區(qū)(主要將二次燃料送入鍋爐中，營造還原性氣氛，將主燃區(qū)燃燒產(chǎn)生的NOX還原成N2)以及燃盡區(qū)(在還原區(qū)上方，送入少量空氣促使再燃燃料被燃燒完全)三個區(qū)域。
(五)煙氣再循環(huán)技術(shù)
該技術(shù)主要利用低氧和溫度較低的特點，從省煤氣出口抽出部分的煙氣，將其加入到二次或者一次風(fēng)中，然后將在循環(huán)噴入爐膛中合適的位置，降低局部的溫度和形成局部還原性氣氛，有效抑制NOX的生成[1]。
二、選擇性催化還原(SCR)工藝技術(shù)優(yōu)點和缺點分析
選擇SCR工藝技術(shù)主要具有以下幾個方面的優(yōu)點：一是發(fā)生反應(yīng)的溫度較低，一般只需300℃—450℃即可;二是SCR工藝技術(shù)的脫硝率高，能夠達(dá)到80%以上;三是SCR工藝設(shè)備運行可靠性高;四是經(jīng)SCR工藝還原的氮氣不會造成二次污染;而SCR工藝技術(shù)也存在一些不容忽視的缺點：如煙氣的成分比較復(fù)雜，其中含有一些成分能夠?qū)е轮囟群透叻稚⒌姆蹓m微粒能夠覆蓋催化劑的表、降低催化劑的活性、SCR工藝的設(shè)備成本和運行費用較高[2]。
三、選擇性催化還原(SCR)工藝在脫硝改造中的應(yīng)用
當(dāng)前，我國已經(jīng)建造了不少用于燃燒劣質(zhì)煤的循環(huán)流化床和燃燒煙煤的W型鍋爐，但是筆者認(rèn)為不管是哪種形式的鍋爐，其脫硝改造技術(shù)都可以劃分成燃燒改造和煙氣脫硝改造兩大形式。
(一)脫硝系統(tǒng)的組成
脫硝系統(tǒng)主要是由煙氣系統(tǒng)、氨噴射系統(tǒng)、尿素制備系統(tǒng)、尿素?zé)峤庀到y(tǒng)、吹灰系統(tǒng)以及SCRN反應(yīng)器組成。
(二)SCR脫硝的原理分析
SCR煙氣脫硝技術(shù)主要是將還原其NH3跟稀釋風(fēng)的混合氣體噴入到SCR反應(yīng)器中，并跟來源于省煤器出口的煙氣混合，在金屬催化劑和溫度適宜的情況下，有選擇性地將煙氣中的NOX還原成水和氮氣，實現(xiàn)脫硝的目的，其化學(xué)反應(yīng)方程式為：
催化劑的運行溫度為：318℃-420℃
(三)煙氣脫硝改造效果
將煙氣脫硝脫硝裝置投入運行后，通過對燃燒和尿素使用量的調(diào)整，能夠?qū)崿F(xiàn)脫硝率高達(dá)90%以上，并且NOX的排放達(dá)到環(huán)保排放標(biāo)準(zhǔn)100/Nm3以下。
(四)SCR和SNCR技術(shù)存在的問題以及改造注意事項
1.SCR技術(shù)存在的問題。SCR存在著催化劑失活、HN3逃逸以及催化劑失活等問題，而SNCR主要存在著以下幾個方面的問題：一是對氮的利用率低，要實現(xiàn)還原NOX的目的，必然需要使用大量的氮。從而容易引起剩余的氮逃逸，氨的逃逸還會進(jìn)一步引起環(huán)境污染并形成氨鹽堵塞或者腐蝕下游的設(shè)備;二是產(chǎn)生的N2O會引起溫室效應(yīng)，大量研究表面，使用尿素作為催化劑產(chǎn)生的N2O要遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過使用氨作催化劑的量;三是若控制不當(dāng)，使用尿素作還原劑可以形成較多的一氧化碳的排放，其原因為低溫尿素容易噴入爐膛中的高溫氣流引起淬冷效應(yīng)，導(dǎo)致燃燒終端，從而增加了一氧化碳的排放量。四是當(dāng)鍋爐過熱器的溫度超過800℃時在爐膛位置噴入低溫尿素溶液，會阻礙熾熱煤炭的進(jìn)一步燃燒，引起飛灰，碳的燃燒率降低。五是噴孔水冷壁出現(xiàn)腐蝕，在SNCR噴射系統(tǒng)中，噴射器主要采用爐側(cè)廠使用的高壓蒸汽作為霧化介質(zhì)，當(dāng)霧化蒸汽的壓力達(dá)到0.6-0.9MPa,噴射頭之前用螺紋進(jìn)行連接，而噴射器靠近噴頭位置有尿素液間斷滴落，當(dāng)尿素液滴落到噴射器下方的水冷壁上會形成連續(xù)的液膜，再加上爐內(nèi)的溫度較高，液膜中水分蒸發(fā)尿素分解出的甲氨含量也升高，并繼續(xù)腐蝕水冷管，最終導(dǎo)致其泄漏[3]。
2.燃煤脫硝改造過程中的注意事項。對燃煤電廠鍋爐實施脫硝改造過程中，通常將改造的重點放在了脫硝率上。由于空氣的分層燃燒改造技術(shù)所得到的脫硝率很大程度上跟主燃區(qū)中的化學(xué)當(dāng)量存在一定關(guān)系，低氮燃燒技術(shù)和OFA技術(shù)常常是通過減小主燃區(qū)中的空燃比來實現(xiàn)脫硝的目的，然而這種方法產(chǎn)生的后果是一氧化碳和飛灰中未燃碳的含量增加。因此，筆者認(rèn)為在對鍋爐脫硝改造是應(yīng)該將重點放在如何在脫硝的同時還能夠控制好可燃物的排放。另外由于主燃區(qū)燃燒是否完全會對SNCR的性能產(chǎn)生很大影響，從主燃區(qū)釋放的一氧化碳，若質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于1×10-4時會顯著降低SCNR的脫硝率，因此在同時對燃燒進(jìn)行改造和加裝SNCR系統(tǒng)的時候，還注意OFA的設(shè)計，采取有效錯減少在SNCR溫度窗口中一氧化碳的含量，從而最大程度保證脫硝效果[4]。在役機(jī)組NOX減排進(jìn)行改造過程中要特別注意改造的順序以及主機(jī)和輔機(jī)之間的協(xié)同改造，主要包含兩個方面：一是改造低氮燃燒器，優(yōu)化低氮燃燒方式以及改善SCR和SNCR脫硝技術(shù)的經(jīng)濟(jì)性問題;二是在造過程中還應(yīng)該注重除塵器改造、引風(fēng)機(jī)、空氣預(yù)熱器等有關(guān)的輔助系統(tǒng)改造問題。
3.跟主機(jī)設(shè)備協(xié)同改造策略存在的問題分析。在對跟主機(jī)設(shè)備協(xié)同改造時應(yīng)該對早期燃燒器的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行比較，若早期燃燒器更換成NOX后明顯降低，但是提高了燃燒的效率，由于改造費用為一次性費用支出，再加上運行和維護(hù)的成本比例不高，針對這種情況筆者認(rèn)為應(yīng)該更換。
4.輔助設(shè)備協(xié)同改造存在的問題分析。在進(jìn)行SCR設(shè)備改造過程中，還應(yīng)該對空預(yù)冷端和引風(fēng)機(jī)進(jìn)行改造，但是隨著新標(biāo)準(zhǔn)的提出對煙塵的排放標(biāo)準(zhǔn)提出了更高的要求，個別電廠需要對布袋或者電袋復(fù)合式除塵器實施改造，這時由于系統(tǒng)總阻力增加，則還需要對引風(fēng)機(jī)進(jìn)行相應(yīng)改造，筆者認(rèn)為可以根據(jù)輔助設(shè)備具體情況提前準(zhǔn)備好規(guī)劃方案，從而避免因不協(xié)調(diào)造成需對設(shè)備進(jìn)行二次改造。但是由于當(dāng)前對NOX排放的具體標(biāo)準(zhǔn)還不夠健全，再加上在招標(biāo)選型過程中存在技術(shù)問題，導(dǎo)致部分設(shè)計參數(shù)的選擇不夠嚴(yán)謹(jǐn)，缺乏統(tǒng)一性，另外在招標(biāo)過程中也容易導(dǎo)致SCNR改造按照最低價中標(biāo)方式總包，針對反應(yīng)器風(fēng)速以及催化劑用量之間的比等等關(guān)鍵參數(shù)缺乏具體的技術(shù)要求。
四、結(jié)語
綜上所述，要提高燃煤電廠鍋爐的節(jié)能，就需要對其脫硝進(jìn)行改造，這主要是對脫硝系統(tǒng)進(jìn)行改造后，能夠有效降低鍋爐煙氣NOX的排放量，實現(xiàn)改善大氣環(huán)境的目的。但是在脫硝改造時要根據(jù)鍋爐具體的生產(chǎn)過程和特點，選擇正確的改造技術(shù)。但是筆者認(rèn)為燃煤電廠鍋爐脫硝問題將成為工業(yè)行業(yè)一個永久的熱點話題，還需要相關(guān)學(xué)者和企業(yè)工作者不斷探索和思考。
