李臻
广东粤电博贺能源有限公司 广东 茂名 525000
摘要：由于世界科技文明的迅速发展的背景下，作为民生基础的电力工业取得飞跃的腾飞，但是近年来中国乃至国际社会对火电大厂类大气污染排放值设置严格的考核指标，全面推进超低排放和世界一流水平的能耗标准。脱硝系统是确保锅炉燃烧还原氮氧化物、防止氮氧化物排放超标的关键环节。燃煤机组生产过程具有连续性、不分昼夜、氮氧化合物排放值大等特点。论文通过简要讨论脱硝系统运行中操作调整存在的问题，分析脱硝系统运行操作措施对其中某些问题可能起到的作用，总结出合理有效的操作措施对防止大气污染物排放减少有很大的作用。
关键词：脱硝系统；操作措施；氮氧化物
前言
自二十一世纪来，大气污染物排放的控制逐渐成为世界各国的关注焦点之一，通过大量科学实验数据研究证实，根据我国的特殊资源国情，贫油多煤，煤电发电是目前国内的主力发电机组，承担着电网基本稳定负荷、电网负荷调峰补偿的任务。火电机组节能减排是一个永恒不变课题，根据我国未来的绿色发展和大气污染物排放控制计划，如何更好利用好电厂的脱硝是一个科学界研究的热点。国内降低NOx排放主要从两 方面进行：① 采用低氮高效燃烧器燃烧器减少炉膛中氮氧化合物的生成量；② 采用氨气作为还原剂进行脱硝， 减少生成的NOx的排放量。SCR脱硝系统操作研究正是为提高控制水平，着眼于研究已经投产运行的火电机组脱硝系统运行特性，探索适合火电机组脱硝系统的运行操作措施，更好地满足未来节能环保的发展方向和贯彻落实国家超低节能排放标准，体现大型电力企业的社会责任。
一、火力发电锅炉的脱硝系统概述
哈尔滨锅炉厂生产的1000MW、单位小时能产生2890吨600摄氏度的主蒸汽流量的锅炉，一般配置两台SCR反应器，布置于省煤器和空气预热器之间的高含尘区域，化学催化剂采用蜂窝式，设计为三层，正常投运两层，一层为预留层。配置有化学氨区，主要储存工业液态氨，输送至锅炉炉前与输送风充分混合，是电厂区域的重点消防保卫区域。主要还原剂使用氨气为主，氨气与稀释风机充分混合，形成百分之五的体积浓度，在混合装置与烟气混合，经过整流后进入SCR反应器发生氧化还原反应，生成氮气和水，除去氮氧化合物。另外锅炉一般采用半伸缩吹灰器，单台锅炉每层反应器催化剂配置10只蒸汽吹灰器，一共需要20台蒸汽吹灰器，同时预留备用层吹灰器接口。
二、脱硝系统运行操作调整存在的问题
1、脱硝过后剩余的氨与硫酸氢根发生化合反应生成硫酸氢氨，硫酸氢铵在147摄氏度左右会熔化，吸热到350摄氏度会沸腾。在中间温度下，是以熔融的状态存在的。假如生成的量值较小，依靠脱硝系统的自循环净化能力，慢慢分解掉随烟气被排走；如果生成的量太大系统排不走，就会积聚在尾部受热面与脱硝反应剂外貌上，长时间生成量值过大没有及时排放或者改变运行方式缓解，日积月累就造成脱硝系统化学试剂中毒和空预器堵塞。
2、在一定范围内，喷射氨气还原剂过量首先体现在脱硝系统氨逃逸率升高，甚至超出测点量程的范围，DCS上发出“脱硝系统报警信号”；极度过量会造成催化剂饱和或者短时中毒，现象就是出口NOX浓度往往低于10mg，再继续加大喷氨量NOX也不怎么变化。这时候催化剂已经基本失去作用了。经过一段时间的脱硝系统自己净化，在一定的化学运行条件，之前超量的硫酸氢铵会发生化学反应，催化剂中毒的或者饱和的现象将会消失。
3、这时候急剧减小喷氨量不会带来问题，因为烟气中依然有大量氨，催化剂表面依然有大量硫酸氢铵，这时候即使不喷，正常可以保持脱硝效果跟平时喷氨运行一样，环保参数不会恶化，足以满足要求。
二、脱硝系统过量喷氨后的运行操作措施
1、通过国内成熟大型发电厂的运行数据分析说明过量喷氨后，即使减少或者停止喷氨，完全分解掉硫酸氢铵也需要很长时间。根据实践经验数值，如果过量喷氨（氮氧化合物大约6-7mg）30分钟，在烟温330-350度时，完全热分解硫酸氢铵（逃逸氨降至0-1ppm）需要240分钟到300分钟，如果温度更低，需要的时间更长。假设在晚上机组低负荷工况或者最低稳燃点发生这种情况，基本上要等第二天负荷升高后1-2小时能正常。这和大多数运行值班员认知有显著的差别。要想控制好锅炉尾部烟道脱硝系统的氮氧化物排放值得控制，需要集控值班员深刻理解脱硝系统化学反应特性，一旦发生过喷现象，应根据运行参数判断，减少喷氨量甚至停止喷氨，避免盲目喷氨，追求完美参数控制，造成化学催化剂中毒或者锅炉尾部受热面堵塞的不可逆转的损害发生。
2、烟温比较低的时候，氨气还原氮氧化合物的能力比较低，容易过喷。所以运行人员一定要注意烟温，如果焰温低的时候，尽量控制喷氨量。尤其是锅炉降负荷的时候，这时候有几分钟自动是跟不住的。负荷降低，烟温降低，烟气中氮氧化合物量也降低，按道理这时候集控值班员或者自动调节PID系统应该减少喷氨量，但是由于烟温的降低，导致催化剂效率降低，自动没跟上，出口氮氧化合物反而升高了，关键是这时候逃逸氨也会升高。这在运行人员看来是一个很矛盾的情况，集控值班员往往会手动干预，加大喷氨量，逃逸氨升高也顾不上了；加大喷氨后导致烟温继续降低，催化剂效率继续下降，然后继续喷，直到氮氧化合物排放值下降，氨逃逸率也下降，发生那种过度喷氨的情况。这在大部分电厂都见过，不是罕见的现象。所以，在负荷降低的过程中，最好的处理办法就是不需要理会这种暂态现象，不不要解手动干预喷氨，一般待负荷稳定后通过脱硝系统的自动调节五分钟左右，脱硝系统恢复正常运行状态，各项参数符合规定。
三、哪些情况下表明逃逸氨值升高
1、正常测量时（不是反吹后的规律性升高），逃逸氨超标，持续时间比较长。这个时候就需要运行值班员具备敏锐的判断力，通过所学的理论知识与运行操作经验判断氨逃逸率是否升高。
2、正常测量时，逃逸氨3ppm上下，但是这时候氮氧化合物大约6-7mg，这时候肯定逃逸氨非常高，可能有几十ppm，只是烟气中没有足够的氮氧化合物来反应，造成一种氨正常的假象。Horiba的表的原理造成这种结果，如果理解了，一般就非常容易判断是否喷氨已经急剧过量了。验证第二种的方法很容易，减少或者停止喷氨，这时候氮氧化合物上升，逃逸氨也上升，而且上升得很高。
3、锅炉低负荷运行时，当降负荷操作比较急，快速响应电网调峰要求，降负荷至最低稳燃负荷，机组调整幅度过大，导致达到目标负荷，锅炉燃烧调整尚未跟上，容易发生过度燃烧调整，烟气温度比较低，脱除氮氧化合物的效率比较低，导致氮氧化合物排放数值上升，出口氨逃逸率增大，实际上根据这个工况点，里面的氨已经满足化学反应的需求，只是由于化学反应条件的不足，导致有大量的出口氮氧化合物上升的假象。
四、结束语
通过上文篇章，随着社会高度发展，节能环保意识深入人心，我们讨论脱硝系统运行中操作调整存在的问题，分析脱硝系统运行操作措施对其中某些问题可能起到的作用，总结出一套适合火力发电厂脱硝系统日常操作措施，降低火力发电厂氮氧化合物排放做出实际贡献。
参考文献
[1]李勇.1000 MW超超临界机组SCR脱硝系统控制优化 [J].工业技术创新，2016-10-28