关于大型燃煤电站锅炉选择性催化还原脱硝技术的探讨
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摘要：选择性催化还原脱硝技术。在生产实际中,要从烟气量、脱硝效率、占地面积、运行稳定性及脱硝后副产品处理等情况进行综合考虑,结合不同脱硝工艺特点,对不同的脱硝工艺进行科学分析,并对选择的工艺进行技术经济评价,使最终选择的脱硝工艺装置经济可行。随着国家加强对氮氧化物排放要求的收紧，此技术在电厂中必将得到更加广泛的应用。
中图分类号：TK229文献标识码： A
一、燃煤锅炉烟气SCR脱硝工艺的关键技术。
1、SCR催化剂设计
脱硝工艺的催化剂设计是最关键、最核心的部件。它几乎占到了成本的一半，对于脱硝项目的成败起决定作用。催化剂设计包含了微观组成和宏观结构，所以，在催化剂设计中，要对于煤种、燃烧方式、排放特点进行统筹考虑。
1）脱硝工艺催化剂的类型
目前，催化剂类型主要分为三种：蜂窝式、板式和其他形式。其中蜂窝式大概份额占到60%到70%，是主流的催化剂形式。其次，板式占到了20%左右。其中蜂窝式优点是：比表面积大、抗热冲积能力强。缺点是：抗灰阻塞能力一般；板式优点是：抗阻塞性好、烟气阻力小、结构强度高。缺点是：多层结构，表层活性材料易脱落。
2）脱硝工艺催化剂的组成
脱硝工艺催化剂由活性成分和承载材料组成，承载材料中现在主要有二氧化钛、三氧化二铁、三氧化二铝等，其中二氧化钛由于抗二氧化硫能力强、活性高已经逐渐取代了以前的三氧化二铁成为主流的承载材料。
在以氧化钛为主要成分的催化剂中，除了二氧化钛以外还有五氧化二钒，五氧化二钒虽然只占到1%，但它是最主要的活化成分。对于五氧化二钒，要注意其承载量不能太大，因为它会将二氧化硫氧化为三氧化硫，不利于脱硝工艺的进行。
此外，三氧化钼及三氧化钨大概占到5%到10%，三氧化钼可以提高催化剂活性、防止催化剂中毒，而三氧化钨的作用除了增加催化剂的活性，还可以保证催化剂的稳定性。
3）催化剂结构
催化剂的结构指的是催化剂孔间距、壁厚和尺寸。
针对目前主流的蜂窝式催化剂，其孔间距在设计时应在3.7mm到7.4mm之间，具体取值应该根据烟气里面的粉尘含量来决定，如果含量高则应选择较大的孔径，目前大部分孔径取6mm左右。
催化剂壁厚在设计时主要考虑烟气粉体的含量及其冲刷速度，大部分催化剂设计时取1mm左右，不同类型的催化剂壁厚选取不同，蜂窝式在1.0mm到2.4mm，而板式则选在1.5mm到2.0mm之间。
表面积的设计上主要依据催化剂类型，在设计时，蜂窝式催化剂表面积应该相比较与板式催化剂要大得多。
2、还原剂/烟气混合技术
除了催化剂的设计，在脱硝工艺中另一个关键技术是使得还原剂与烟气中的氮氧化物充分混合，并配合合理分布的浓度、温度等。
首先，为达到脱硝目的，对于烟气的速度要进行控制，使其在管道里为15m/s，反应器里为6m/s。
其次，为了使其能够做到均匀混合，要先进行模拟仿真，再进行实体实验，确保得出的方案最优。
3、在具体的工作中，应做到以下三点：
1）首先应对氨喷射截面上的流动进行调整，这需要将喷射截面设置在原理反应器的上游位置，此外，通过模拟仿真能够有效地促进这一过程。
2）催化反应器相连管道中流动的调整，这需要在反应器入口点务必确保流速及温度的均匀性符合相关的标准，另外，催化剂与入口流动方向夹角要小于10度。目前，常使用的手段主要是掺混措施及导流措施。最好这些工作能够有效地保证脱硝工艺的效率。
3）保证催化反应器相连管道里温度，普遍来说，通过上面的措施，已经能够在一定程度上满足要求，但是在低负载的时候，由于要确保反应器里面的温度，这个时候就很可能出现最坏的温度分布，当这种现象发生在气流初始分层流动阶段主流时，将会带来更加恶劣的后果。
针对这种情况，普遍的做法有设计一个装有数个固定混合器的单元，或者把省煤器旁路一分为三，前者可以对烟气流产生影响，达到混合的目的。后者是使得在烟气通过不同点进入主烟道时也通过了交叉管到流体的混合提高了下游速度的扰动强度，这样就有效地保证了脱硝工艺的效率。
4、运行调试技术
运行调试技术可以保证温度、催化剂活性、还原剂剂量的统一协调，对于SCR脱硝工艺也是不容忽视的一个关键技术。
1）温度控制
对于反映器中的温度控制至关重要，因为不同的催化剂对应着不同的最佳温度，所以在催化剂反应器的温度控制要根据所使用的催化剂来决定。普遍来说，温度一般选在320度到400度。目前在这方面出现问题最多的是在启动、停机和减载状态时温度的控制不理想，这需要特殊的操作。正因为这样，在操作过程中，我们应该努力减少启动时间，反应器设计时要有旁路和切换挡板。
2）还原剂输入的控制
氨作为还原剂在输入时要对于其输入状态进行控制，在操作中应做到既保证脱硝工艺的工作效率，还要保证低氨溢出量。
此外在控制还原剂的输入过程中要调整氨气的分布，做到与三氧化氮的分布浓度一致，这需要在控制中根据实时监测数据进行调整。
3）催化剂监测
除了以上两个因素以外，在运行调试技术中，还要对于催化剂的活性进行充分考虑，因为催化剂在使用中效果会慢慢变差，这会对脱硝工艺的效率造成很大的影响，所以应做到实时的对催化剂进行监测，跟中其运行的行为，保证催化剂的活性。
二、运行中应注意的关键点
1、使用油点火的锅炉启动时，未燃尽的油污会粘附在催化剂表面，可能会引起催化剂的燃烧，损坏催化剂。所以在启动中要保证油枪雾化良好，防止未燃尽的油污进入尾部烟道。
2、锅炉风机启动前，必须投入SCR装置的声波吹灰装置，检查吹灰系统投运正常后，方可启动锅炉吸、送风机，以防止SCR催化剂表面积灰，正常运行中，保持SCR 声波吹灰长期投入，锅炉停运后，待风机全部停止方可停止声波吹灰系统。
3、为了保证催化剂的寿命，催化剂对SNCR系统的投入温度有一定的要求，所以规定锅炉启动后，负荷达到240WM以上并且SNCR催化剂前烟气温度300℃以上，方可投入SCR系统运行。
4、运行中，控制锅炉SCR催化剂前后压差不超过200Pa。
5、蒸汽扰动系统投入时应注意充分暖管，逐渐开启扰动蒸汽调整门，开度不大于20%，进行暖管，控制温升3℃/min范围内。
6、高频声波对人体有害，声波吹灰器运行时，进入反应器内，可能会导致人的死亡。进入反应器内以下事项必须注意：确认吹灰系统已停运； 确认声波吹灰控制箱控制电源已断电；确认吹灰系统压缩空气管路阀门已关闭。
三、运行中的调整
1、制粉系统的运行调节
单独SNCR运行我们可以看出，无磨、单磨、双磨运行中，无磨和单磨运行NOx的排放是较低的，因此在实际的运行中，运行人员应该合理的配置制粉系统的运行方式，尽可能的创造无磨和单磨运行方式，尽量减少三次风带粉，比如在锅炉负荷比较低的时候，应该使制粉系统保持最大出力，提高粉仓粉位，创造停磨时间。在高负荷时，应该尽量减少三次风带粉量。
2、给粉机的调节
对于给粉的调整方面，应该尽量考虑提高下两层给粉机转速，让下两层给粉机多带粉运行，尽量减小上层给粉机转速，在负荷较低时，可以停止一个或两个上层给粉机的运行。增加下两层给粉转速，配合二次风的调节，刻意的创造出下面两层给粉缺氧燃烧的氛围，使下两层给粉的燃烧滞后，从而降低该区域的热负荷，抑止NOx的大量生成。
3、二次风的调节
二次风的调节是降低NOx运行调节的关键，一般认为，创造还原性燃烧气氛可以有效的减少燃烧过程中燃料型NOx的生成，在实际运行中，由于下二次风要起托火的作用，不能关得太小，在此条件下，可以通过减少中二次风和上二次风的风量，配合于下两层给粉的增加，使下两层燃烧器所处燃烧区煤粉的燃烧处于相对缺氧的还原性气氛，从而达到降低燃料型NOx生成的目的。
4、 锅炉出口氧量的控制
1）出口氧量过高将导致排烟损失增大，而且燃料在高氧量下燃烧将对NOx的生成产生负面的影响，但是控制过低的出口氧量运行则会使飞灰可燃物含量增大，降低锅炉效率，所以在运行中，应该二者兼顾。从以前进行的低氧燃烧试验和上面的试验结果来看，炉膛出口氧量控制在2.7%～3.3%之间为宜。
2）2）在SNCR和SCR投入后为保证SNCR与SCR联合运行效率和经济性，正常运行时应合理分配SNCR系统各层喷氨量比例。在低负荷时，控制SNCR的4层调整门开度为100%，3层调整门开度控制在10%左右。随着锅炉负荷的提高，逐渐将SNCR系统的3层调整门开大。
3）运行中注意声波吹灰系统的压缩空气压力应维持在0.6MPa以上。声波吹灰器自动功能组投入，查声波吹灰器自动投入运行。第一个吹灰器运行10s停止，间隔190s后，第二个运行10s停止，间隔190s后，第三个运行10s停止，间隔190s后，第一个吹灰器运行，如此自动循环。
4）蒸汽扰动系统投入后，应维持母管压力在1.5MPa以下。
结束语：本文对SCR脱硝工艺中的关键技术进行了探讨，从催化剂的设计技术到还原剂烟气混合技术以及运行调试技术几个关键技术点对于提高脱硝工艺的效率进行了分析，对于环境保护、降低企业成本起到了一定的指导作用。
参考文献：
[1]300MW机组直流锅炉运行规程[S].广东粤华发电有限责任公司.
[2]贾双燕，路涛，李晓芸，等.选择性催化还原烟气脱硝技术及其在我国的应用研究[J].电力环境保护，2004，20（1）：19221.