電廠脫硝運行經濟調整
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摘 要：本文主要講述了脫硝的原理，脫硝投入后主要的運營成本，為降低這些成本可以采取一些措施，選擇最好的催化劑更換頻率和更換時機，可以以此為依據進行調整，從而在環保要求的范圍內最大限度的降低運行成本，提高經濟效益，對節能降耗起到很大的作用。
關鍵詞：脫硝 成本 經濟 節能
中圖分類號：TM621 文獻標識碼：A 文章編號：1003-9082（2019）07-0-01
一、脫硝系統介紹
為防止鍋爐內煤燃燒后產生過多的NOx污染環境，應對煤進行脫硝處理，內蒙古大唐國際托克托發電有限責任公司脫硝系統是由福建龍凈環保股份有限公司設計制造，采用液氨制備脫硝還原劑，“高含塵布置方式”的選擇性催化還原法（SCR）脫硝裝置。在試驗煤種、鍋爐B-MCR工況、處理100%煙氣量條件下脫硝總效率大于80%。SCR部分的催化劑層數按3層（2+1）方案進行設計，當預裝1層的時候要求脫硝效率為50%，添加附加層的時候的脫硝效率為80%以上。
SCR反應器是指未經脫硝的煙氣與NH3混合后通過安裝催化劑的區域產生反應的區間。SCR反應器本體內裝有蜂窩狀催化劑，混合好的煙氣與氨氣進入反應器本體后，在催化劑的催化作用下煙氣中的NOX與氨進行氧化還原反應，生成N2和水，達到脫硝的目的。
二、脫硝投入后的主要運行成本
1.催化劑更換頻率對機組的影響
更換頻率過高，不僅更換催化劑花錢多，況且催化劑的更換需要停機進行，更換過頻需要停機的時間會更長。
如果更換頻率過低，則脫硝效率反應特性變差，相同工況下需消耗更多的氨氣量；過多的氨氣噴入但是不能完全反應，導致剩下的氨氣彌漫在空氣中，增加了爆炸的危險，附近工作的人員也會有中毒的危險；脫硝逃逸率過高，如保護動作脫硝會退出運行，造成脫硝不同步，環保部門會有考核。
2.催化劑更換的費用
脫硝系統投入后催化劑并不是永久的，需要定期進行更換，同時催化劑本身需要錢，更換催化劑為廠家更換，暫不需要人工費用。
3.更換催化劑對機組方面影響
催化劑更換需要停機進行，啟停機還需要消耗更多的能源，大約一次30萬左右。
4.氨氣消耗方面
如果催化劑更換不及時，脫硝運行時間過長后，催化劑磨損嚴重，相對正常情況時需要噴入較多的氨氣量，造成氨氣的過度浪費，氨氣也是一種成本的消耗。
下面我們從如何減少催化劑磨損失效，合理選擇催化劑更換頻率，優化噴氨量等方面來分析如何降低機組運行中的脫硝成本：
三、機組運行中如何減少催化劑磨損和失效
1.控制煙氣流速。流速越大，通過催化劑的煙氣與催化劑接觸越快，煙氣中的顆粒會對催化劑造成磨損，時間長了，催化劑就會磨損嚴重，催化效果變差，機組正常運行中，應盡量控制煙氣流速。其中控制二次風壓，控制氧氣含量都可以降低風速，減少催化劑的磨損。
2.有效使用催化劑，控制催化效果。巡檢中加強對脫硝催化劑的檢查，檢查聲波吹灰器可靠投入，防止催化劑積灰堵塞，導致催化效果不好，我們廠還布置了脫硝蒸汽吹灰器，也可以投入進行吹灰。
3.控制飛灰含碳量。飛灰含碳量過大，說明鍋爐燃燒的氧氣不足，燃燒不充分，燃燒剩余在煙氣中的飛灰顆粒也會對催化劑造成更大的磨損。機組低負荷運行時間不宜過長，防止爐膛溫度低，燃燒不好，未完全燃燒的顆粒對催化劑造成磨損。
4.盡量少燒高硫煤，或者在燒高硫煤時控制噴氨量不宜過大，防止硫與過量氨反應生成硫酸氫銨，沉積在催化劑上，使催化劑堵塞嚴重，噴氨量增加，同時由于硫酸氫銨的黏性，會加劇催化劑磨損。
5.控制脫硝入口煙溫在規定280-400℃之間，溫度過低將使催化劑失去活性，溫度過高將徹底破壞催化劑，無法進行反應。
四、經濟性比較得出更換催化劑頻率
從上表分析催化劑是否磨損。如上表，負荷600MW，7號機脫硝A側差壓0.4KPa，氨氣229Nm3，逃逸率0.53，B側差壓0.6KPa，氨氣169Nm3，逃逸率4.2，由于A側空預器差壓高，所以煙氣從B側走比較多，應該B側差壓高，實際7，8號機組相對比，7號機B側差壓不高，但是氨氣量增大，且逃逸率增加，顯示7號機脫硝B側催化劑已磨損，A側煙氣量少，噴氨量還很多，說明A側催化劑也已磨損。
氨氣價格約為5000元/T，0.3Mpa下密度為2.656kg/m3，相比較，7號機比8號機每小時多用220立方米氨氣，一天5280立方米氨氣，為14t，多消耗氨氣增加的價格為每天7萬元，催化劑更換一次需要大概100萬，部分更換僅需要50萬左右。機組停機后的損失的電量是可以通過別的機組來彌補的，提前計劃提前申請也不會產生額外的電量考核，冷態啟停機一次大約需要30萬元，加上更換催化劑的錢一共80萬，而這些錢僅夠氨氣使用11天，而且如果還有別的檢修項目，更換催化劑成本還會進一步分攤，所以價格會進一步降低。
此時催化劑壽命隨未達到最終，還能勉強運行，但已經嚴重磨損，此后隨著時間增加，催化劑活性會逐步下降，供氨量會逐步增加，同時氨氣泄露在空氣中也會造成極大的安全隱患，對機組安全運行非常不利，所以催化劑更換需提上日程。催化劑的更換周期一般在10個月到1年之間，且需要綜合考慮其它設備臨修的必要性或選擇負荷低谷進行更換，降低催化劑更換對機組發電量的影響。
五、優化運行，控制噴氨量
1.運行中定期對脫硝噴氣隔珊開度進行修正，適當調整各個噴氣格柵的供氨量大小，保證脫硝反應良好。
2.利用檢修機會對燃燒器進行改造，使用低氮型燃燒器，并定期檢查并做燃燒器調整試驗，控制燃燒生成的氮氧化物，對有效降低氨氣量很有幫助。
3.二次風調整。運行中對燃燒器二次風及燃盡風進行調整，在風量允許的條件下盡量關小二次風擋板開度至50%左右，開大上層二次風開度，使燃料分級燃燒，降低了燃燒溫度，且燃燒都在還原性氣氛中燃燒，生成的氮氧化物偏低，燃盡風處于較大開度，使燃燒能夠完全燃燒，這樣就降低脫硝入口氮氧化物。 4.精心調整，控制脫硝效率在70%左右。效率過高在負荷擺動時容易使氮氧化物超標，環保方面壓力挺大，效率過低則噴入的氨氣過多，造成不僅僅浪費，更是有安全隱患。
5.控制排煙溫度。排煙溫度不能過低，否則使催化劑催化效果變差，氨氣噴入量增加，而噴氨效果不明顯；排煙溫度過高，則催化劑失效，噴氨量急劇增加，噴氨效果還不明顯，催化劑永久失效后對噴氨量的影響更大，長期有影響。
6.引進燃燒優化系統。本廠7號機組18年12月引入了燃燒優化系統，利用系統優化來自動控制二次風壓，二次風、燃盡風風門開度，從而控制脫硝入口氮氧化物排放，在脫硝效率不變情況下，自然減少了噴氨量，達到了較好的效果。
六、燃燒優化系統簡介
燃燒優化系統目的：通過建立模型，按照最優值來調整二次風壓和二次風門、燃盡風門開度，達到降低排煙溫度和減少氮氧化物排放的目的。
燃燒優化系統工作過程：：燃燒優化程序通過離線采集的大量運行數據（半年數據，一般為500萬組數據），建立鍋爐燃燒的數據模型，燃燒優化程序通過DCS 采集到的實時數據完成氮氧化物及排煙溫度預測，并通過粒子群尋優方法對鍋爐燃燒變量進行優化，將優化結果送至DCS 系統，通過送風控制系統優化、二次風門和OFA 風門控制優化，來減低鍋爐排煙溫度和氮氧化物生成。
送風優化系統投入期間設定值優化值通過限幅方式，限定優化范圍為正負0.1Kpa。二次風門OFA 風門控制優化投入期間，二次風門開度為50%到100%，OFA風門開度為50%到100%。優化系統投入后仍可根據現場工況需要，通過原有自動控制，系統的偏置設定值對二次風壓設定值進行調整。優化控制系統的投入不改變原有操作習慣和模式。如果有異常情況燃燒優化系統可以自動切除，也可以手動切除進行調整。
由于機組人員偏少，人員精力有限，如果負荷頻繁變化，人員在氮氧化物精度調整上可能會跟不上，投入燃燒優化系統后，系統可以自動實時選擇最優值，并進行調整，既解放了人力，又提高了效率，能更好的控制噴氨量。
結語
為了迎合國家的節能減排政策，降低環境污染，我們廠積極投入脫硝系統，脫硝投入后，機組的運營成本可能會有所增加，我們可以在運行中進行調整，例如對風量，風壓，飛灰含碳量，脫硝入口氮氧化物進行調整，檢修中對燃燒器進行改造，重新上一套燃燒優化系統等方法來降低氮氧化物，使正常運行中氨氣噴量盡可能少，同時通過對比，得出催化劑的更換頻率，在盡可能的范圍內降低運行成本，為我廠的節能降耗做出貢獻。
參考文獻
[1]王斌，SCR脫硝技術及其在燃煤電廠中的應用.電力科學與工程，2003，3：61-63.
[2]段傳和，夏懷祥.燃煤電站SCR煙氣脫硝工程技術.北京：中國電力出版社，2009.
作者簡介：李銳，（1986.4-），男，漢族，山西省晉中市壽陽縣人，本科，工程師，托克托發電公司集控運行單元長。
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