火力发电厂宽负荷脱硝技术探讨

火力发电厂宽负荷脱硝技术探讨

罗付忠

中国华电集团贵港发电有限公司  广西 贵港 537138

摘要：对于火电机组的深度调峰已是大势所趋，在小负荷工况下，通过提高出口烟气温度，保证催化剂在有效范围内，可以达到脱硝装置的达标排放要求。本文着重对火电厂的宽负荷脱硝技术等有关理论进行了剖析，同时对我国实施的宽负荷脱硝改造方案进行探讨，并在此基础上做出比较，确定技术改造中需要注意的问题，以供参考。

关键词：火力发电厂；宽负荷脱硝；技术应用

引言：为确保火力发电厂的正常运行，离不开煤炭资源的支持。随着煤炭资源的大量燃烧，容易产生二氧化硫、烟尘、氮氧化物等物质，从而形成大气污染问题。在扩大宽负荷脱硝技术的运用范围时，能够有效减少大气污染，加强对生态环境的全面保护。因此，结合火力发电厂的实际生产情况，实现对宽负荷脱硝技术的灵活运用十分必要，能够为火力发电带来良好的经济效益和环保效益。

1.宽负荷脱硝技术原理

在低负荷的条件之下，对于宽负荷脱硝技术的运用，能够促使省煤器出口烟气温度随之提升，使催化剂化学反应温度保持在合理的范畴之内。在全负荷全时段当中，能够实现稳定脱销的目的，确保燃煤的排放具有较高的清洁性。

在采用宽负荷脱硝工艺时，主要是为了将燃煤后生成的氮氧化物除去，形成对生态环境的有效保护。在正常的工作温度之内，运用选择性催化还原脱硝方法，加强对催化剂使用温度的控制，一般保持在320～420℃之间。在反应不断运行的同时，省煤器出口的烟温度会随之下降。在某一温度值下，将比催化剂的最低反应温度低，对脱硝反应有很大的影响，不利于实现对氮氧化物排放量的有效控制，从而形成严重大气污染问题[1]。

在处于低负荷的条件之下，通过适当提高省煤器出口烟温，既可以为催化剂的正常使用提供可靠的温度条件，使其温度处于标准范围之内，也能够保障催化剂有着良好的活性，进一步减少污染物的产生。

2.火力发电厂宽负荷脱硝技术方案

2.1省煤器烟气旁路

通过对省煤器的烟气旁路进行分析，通常是在小负荷时，采用省煤器对烟气进行加热，然后通过旁路，直接输送到选择性催化还原设备中，使反应区域的烟气温度得到提升。将旁路烟气挡板设置在省煤器旁路烟道的出口位置，通过对挡板开度的合理调整，能够加强对反应区域烟气量的科学调控，从而实现对烟气温度的有效控制。

在增加省煤器烟气旁路时，总体投资量相对较少，并不具有较高的现场改造要求，因此，在一些电站中，低负荷的脱硝工艺一般都会被广泛应用。需要指出的是，烟气从省煤器旁路排出后，在无法完成水加热任务时，会导致锅炉的热效率降低，从而增加煤炭资源的消耗量。随着挡板的长期运行，有可能出现堵灰的问题，不利于保障系统运行的稳定性，因此需要在使用过程中加强管控。

2.2分级省煤器布置

将原有的省煤器作为基础，需要对省煤器的管组予以重新布设。例如，对于省煤器尾端部分的受热面，通过将其转移，使其到达选择性催化还原反应器的出口位置，从而降低此类设备前期的吸热，在脱硝选择性催化还原反应的进口，提高了烟气温度，此时的选择催化还原设备达到了大负荷操作的水平。在通过选择性催化还原装置对烟气进行脱硝后，再通过省煤器，将烟气中的热量完全吸收，此时的空气预热器进出口烟的温度能够基本保持不变。

对于该方法而言，实际的成本投入相对较高，容易受到空间位置的局限，所以应结合实际情况，完善对布置方案的设计。在分级布置省煤器的过程中，有着更大的温度调节范围，可以保障系统运行的稳定性，并不会对锅炉侧的传热过程或者分配状况产生改变，减少对锅炉整体效率的影响，可以促进入口烟温的提升，进一步降低排烟时的温度[2]。

2.3省煤器给水旁路

在运用省煤器给水旁路技术时，一般需要经过省煤器进行换热，在给水之后，使其增加到一个旁路中，避免给水操作在使用煤气的位置产生换热，有利于降低烟气的热损失，在选择性催化还原法反应器当中，使烟气的温度得到提高。通过对给水旁路调节阀开度情况的合理调节，能够实现对烟气温度的科学调整。

随着省煤器给水旁路系统的运行，其调节方法简单精确，能够在短时间之内快速实现调节，总体的运行维护工作量较小，可以有效缩减现场的施工总量，基于该类特殊的施工周期，一般比较短，能够有效降低改建使其的成本投入。需要注意的是，给水的传热系数通常为烟气传热系数的1/8，通常比烟气的传热系数要小，利用给水旁路可以提高烟气的温度，但总体效果并不明显。

2.4省煤器加装炉水循环

通过设置炉水循环泵及回路，将炉水抽取，或者抽取省煤器出口中的高温水，将其送到省煤器进口，加热省煤器给水环节，可以使省煤器入口的水温得到有效提高，进一步减少涉煤气在传热时的温差，能够间接性的提升出口的烟气温度，并且超过了脱硝反应器温度的下限值。

在处于低负荷的条件下，随着部分炉水被引入省煤器的入口，使进口水温得到提升，减少了盛煤器的换热量，有利于选择性催化还原入口烟温的提高。省煤器加装炉水循环技术系统的操作比较简单，在调节时具有灵活性，该方法通常用于汽包炉炉水泵余量比较大的情况下，但也会影响锅炉的运行效率。

结束语：通过明确对机组脱硝全负荷投运造成制约的相关因素，一般在于脱硝入口的烟气温度。通过与火电机组全负荷运行有关的技术措施进行比较，并对不同的改造方案进行探讨，发现几乎所有的增温措施都有可能导致锅炉出口烟气温度升高，且无法完全避免。当烟气损失增大时，锅炉的效率易下降。通过完善对高温省煤器、低温省煤器的设计，可以有效减少排烟损失，该项技术的操作具有安全性、稳定性，并且有着良好的节能效果。在该类项目投入运行之后，当负荷达到400MW以上时，可以将机组接入到脱硝系统中，从而减少对锅炉效率的影响，满足节能减排方面的要求，有着较大的推广和应用价值。

参考文献：

[1] 田继林, 朱建国, 朱书骏, 刘敬樟, 曾雄伟, 欧阳子区, 吕清刚. 60 t/h煤粉预热燃烧锅炉宽负荷运行特性研究[J]. 热力发电, 2024, 53 (04): 133-140.

[2] 中国石油2023年度十大科技进展[J]. 天然气勘探与开发, 2024, 47 (01): 82.

[3] 谢标林, 赵朝晖, 李恩峰, 杨存, 张博伟. 330MW汽轮机综合提效关键技术开发及工程应用[J]. 汽轮机技术, 2024, 66 (01): 67-69.

.