淺析燃煤發電廠脫硝控製技術
科技專論
作者：閔兆儉
【摘要】目前環境保護已然成為全社會關注的焦點，而作為火力燃煤發電機組煙氣排汙的主要汙染物NOx更成為了焦點中的焦點。如何降低火力燃煤發電機組NOx的排放總量成為火力燃煤發電機組脫硝技術研究的熱點問題，從低氮燃燒的設計到SCR煙氣脫硝技術的普遍應用，低氮排放技術已經經曆了多年的發展。雖然理論設計已經相當成熟，但是在實際應用中還存在許多問題。本文結合火力燃煤發電機組SCR煙氣脫硝技術實際應用情況，主要介紹了火力燃煤發電機組選擇性催化還原法（SCR）脫硝技術，並針對其工業控製過程中存在的問題提出了作者的一些優化意見。
【關鍵詞】方案；控製；優化；
1、引言
目前我國化石能源消耗主要是以消耗煤炭能源為主的能源消耗，約占全部能源消耗的75%。由煤產生的NOx（氮氧化物）汙染約占所有NOx汙染的比例高達67%。在新能源普及應用之前此格局還將持續相當長的一段時間，而火力燃煤發電機組仍然占據很大份額。火力燃煤發電機組燃燒所釋放出廢氣中含有大量的有害物質NOx，我國火力燃煤發電機組因消耗煤炭而產生的NOx約占全球的3.1%。如此大量排放不但會汙染環境，引起生態失去平衡，而且直接影響人體的健康。如何降低火發電燃煤機組的NOx成了我們目前必須麵對的問題。為此行業技術人員研究設計了低氮燃燒器技術和煙氣脫硝技術。本文主要介紹後者在實際應用中存在的問題並從過程控製方麵提出了一些改進的意見。
2、火力燃煤發電機組選擇性催化還原法（SCR）脫硝技術
無論在燃燒階段應用何種先進的低氮燃燒技術，燃燒後的煙氣中還是會含有大量的NOx，為了將NOx的排放降低至環保要求，一種叫做選擇性催化還原法（SCR）的脫硝技術正廣泛的應用於火力燃煤發電機組。其NOx的脫除率可達到80%～90%，已成為目前國內外火力燃煤發電機組脫硝應用較廣泛的技術。
2.1 SCR脫硝技術原理
SCR技術是還原劑（液氨）在一定溫度下與催化劑作用，選擇性地與氮氧化物發生化學反應，生成無害的氮氣和水，而不是被氧氣所氧化，因此被稱為“選擇性催化還原法”。主要反應如下：
4NH3+4NO+O2→4N2+6H2O
4NH3+2NO2+O2→6N2+6H-2O
2.2 SCR運行中的主要影響因素
在SCR係統設計中，我們技術人員主要關注的運行參數是SCR反應器入口的煙氣溫度、煙氣流速、氧氣濃度、鈍化影響以及氨逃逸率。
SCR反應器入口煙氣溫度高低對選擇催化劑至關重要。因為催化反應隻能在一定的溫度範圍內進行，否則催化劑會失效，影響脫硝效率，嚴重時會堵塞空預器，因此煙氣溫度直接影響反應的進程；煙氣流速方麵主要影響的是氨氣與NOx的混合程度，流速設計合理了才能保證氨氣與NOx混合充分；氨逃逸率也應該是我能必須加以關注的一個重要參數，實際被噴射進入係統的氨氣量往往都是有餘量的，反應多餘的氨被稱為氨逃逸，雖然氨逃逸量的增加會使反應充分，在某種程度上會提高脫硝效率，但是氨逃逸過大的話，就會大量增加氨使用量，造成浪費，嚴重時還會導致空預器堵塞；同時氧氣濃度的增加對催化劑性能的提高有很大的影響，能使催化劑的效能達到最佳值。
脫硝係統控製調節及保護係統必須根據上述特點進行分析及設計，才能保證係統穩定可靠運行，但是恰恰這些因素又是難以掌控的，所以給整個脫硝係統過程控製方麵帶來了諸多問題，成為了脫硝技術迅速發展中的絆腳石。
3、SCR脫硝控製方案
根據係統工藝流程我們主要設計了幾個模擬量調節係統，但其中最為重要的也是核心的控製就是對SCR反應器NH3流量的控製，也是最大的難點。現場調門的好壞也至關重要，因為管道直徑不大，調門稍稍擺動就會產生很大的流量波動。固定摩爾比控製法和反應器出口NOx定值控製法，是我們在工程實踐中比較常用的兩種方法。
3.1 固定摩爾比控製方案
3.1.1控製過程
氨氣流量的計算式很好理解，隻要測得反應器入口煙氣流量及氮氧化物濃度，我們再乘上摩爾比即可得到我們需要的氨氣流量。