在國(guó)內(nèi)火電機(jī)組長(zhǎng)期低負(fù)荷運(yùn)行的背景下，適當(dāng)提高煙氣溫度，降低氮氧化物的排放是實(shí)現(xiàn)超低排放的重要措施。本文對(duì)目前主要的低負(fù)荷脫硝技術(shù)進(jìn)行了系統(tǒng)總結(jié)，并簡(jiǎn)要分析了其優(yōu)缺點(diǎn)。煙氣旁路、省煤器分級(jí)、給水旁路和零號(hào)高加等改造技術(shù)均能有效提升電廠低負(fù)荷工況下的脫硝效率。其中，零號(hào)高加技術(shù)可提升機(jī)組效率，達(dá)到節(jié)能和環(huán)保的結(jié)合。

氮氧化物是導(dǎo)致酸雨和光化學(xué)煙霧的重要因素，過(guò)量排放會(huì)對(duì)大氣環(huán)境造成嚴(yán)重污染。中國(guó)是世界上氮氧化物排放大國(guó)，而電力行業(yè)又是其最主要的排放來(lái)源之一。近年來(lái)，國(guó)家對(duì)火電廠氮氧化物排放的限制日趨嚴(yán)格，并為之制定了超低排放標(biāo)準(zhǔn)，要求其排放濃度不得高于50mg/m3。鑒于此國(guó)內(nèi)大多數(shù)火電組均進(jìn)行了脫硝改造，其中SCR（選擇性催化還原技術(shù)）是最成熟、應(yīng)用最廣的脫硝技術(shù)，其原理是利用氨等還原劑在催化劑作用下與煙氣中的氮氧化物反應(yīng)生成氮?dú)夂退?/p>

SCR脫硝催化劑的活性溫度一般為320℃～420℃，當(dāng)機(jī)組降負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，脫硝反應(yīng)器進(jìn)口的煙氣溫度會(huì)降低，當(dāng)其低于320℃時(shí)脫硝反應(yīng)效率會(huì)大幅下降，甚至整個(gè)SCR系統(tǒng)會(huì)被迫退出運(yùn)行。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)火電機(jī)組長(zhǎng)期處于低負(fù)荷運(yùn)行，如何提高煙氣溫度，降低氮氧化物的排放成為了亟待解決的問(wèn)題。本文對(duì)目前主要的低負(fù)荷脫硝技術(shù)進(jìn)行了系統(tǒng)總結(jié)，并簡(jiǎn)要分析了其優(yōu)缺點(diǎn)。

1 系統(tǒng)介紹

典型的鍋爐尾部煙道系統(tǒng)流程來(lái)自爐膛的高溫?zé)煔馐紫冉?jīng)過(guò)省煤器，加熱來(lái)自回?zé)嵯到y(tǒng)的鍋爐給水，然后進(jìn)入SCR脫硝反應(yīng)器，在催化劑的作用下將氮氧化物轉(zhuǎn)化脫除。當(dāng)機(jī)組低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，鍋爐排煙溫度降低，為了提高SCR入口的煙氣溫度，只能減少煙氣在省煤器中的換熱量，其解決方案大致可分為煙氣側(cè)方案和水側(cè)方案兩類。

2 煙氣側(cè)方案

煙氣側(cè)改造方案的原理是通過(guò)對(duì)鍋爐尾部煙道系統(tǒng)進(jìn)行改造，減少煙氣在原省煤器中的換熱量，從而提高SCR入口煙氣的溫度，確保脫硝效率。

2.1 煙氣旁路

煙氣旁路技術(shù)的簡(jiǎn)要系統(tǒng)流程在鍋爐出口到省煤器入口部分的煙道處設(shè)置旁路，引部分高溫?zé)煔庵苯拥絊CR脫硝反應(yīng)器入口煙道，與經(jīng)過(guò)省煤器降溫的煙氣混合以提高溫度。當(dāng)機(jī)組降負(fù)荷煙氣溫度過(guò)低時(shí)，控制煙道旁路擋板開度就可以將煙溫提高到適宜的溫度。

該工藝的優(yōu)點(diǎn)在于流程簡(jiǎn)單，提升煙氣溫度效果明顯，投資成本較低。然而，由于高溫?zé)煔夂湾仩t給水的換熱量降低，會(huì)在一定程度上降低鍋爐效率（約0.5%～1.0%），引起系統(tǒng)煤耗的增加。此外，旁路煙道的擋板可能會(huì)發(fā)生泄漏，導(dǎo)致機(jī)組在較高負(fù)荷時(shí)SCR入口處煙氣溫度過(guò)高。

2.2 省煤器分級(jí)

該工藝的優(yōu)點(diǎn)在于基本不影響鍋爐尾部的熱力分配，可以在提高SCR入口煙氣溫度的同時(shí)，不降低鍋爐效率。技術(shù)需對(duì)省煤器1的換熱進(jìn)行精確計(jì)算，確保其額定負(fù)荷下出口煙溫不超過(guò)SCR反應(yīng)器的承受能力。技術(shù)的主要缺點(diǎn)是工作量大，對(duì)改造現(xiàn)場(chǎng)的空間要求較高，投資成本大。

3 水側(cè)方案

水側(cè)改造方案的原理是通過(guò)對(duì)鍋爐給水系統(tǒng)進(jìn)行必要的改造，減少煙氣在省煤器中的換熱量，間接地提高SCR入口煙氣的溫度。

3.1 給水旁路

給水旁路改造技術(shù)的簡(jiǎn)要流程在省煤器的給水管道上設(shè)置旁路，部分給水經(jīng)旁路直接進(jìn)入省煤器之后，與省煤器出口的給水混合后進(jìn)入鍋爐。該技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于系統(tǒng)相對(duì)簡(jiǎn)單，投資成本較低，改造工程量小。然而，由于給水在省煤器中得到的熱量被降低，其溫度下降會(huì)導(dǎo)致鍋爐效率的降低和煤耗的增加。此外，由于進(jìn)入省煤器的給水減少，在其局部換熱區(qū)域可能發(fā)生給水汽化的現(xiàn)象，存在一定的安全隱患。

3.2 零號(hào)高加

零號(hào)高加改造技術(shù)旨在提高機(jī)組低負(fù)荷工況下給水的溫度，其技術(shù)流程在回?zé)嵯到y(tǒng)與省煤器之間的給水管道上增設(shè)一級(jí)“零號(hào)高壓加熱器（即零號(hào)高加）”，該加熱器從汽輪機(jī)側(cè)引高品質(zhì)抽汽加熱鍋爐給水，降低其在省煤器中的吸熱量，從而提高SCR入口煙氣溫度。該技術(shù)在整體上可以提高機(jī)組的熱效率，降低發(fā)電煤耗。其主要缺點(diǎn)在于投資成本較高，而且涉及到對(duì)汽輪機(jī)高壓蒸汽管道的改造，存在一定的難度和風(fēng)險(xiǎn)。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，煙氣旁路、省煤器分級(jí)、給水旁路和零號(hào)高加等改造技術(shù)均能有效提升電廠低負(fù)荷工況下的脫硝效率。其中，煙氣旁路和給水旁路技術(shù)會(huì)導(dǎo)致鍋爐熱效率的下降，增大機(jī)組煤耗；省煤器分級(jí)技術(shù)對(duì)機(jī)組效率無(wú)顯著影響；零號(hào)高加技術(shù)可提升機(jī)組效率。