摘要：在NOx控制方面與發(fā)達(dá)國(guó)家相比我國(guó)燃煤電廠起步較晚，但隨著國(guó)家一系列環(huán)保法律法規(guī)的陸續(xù)出臺(tái)，NOx控制要求越來(lái)越高，脫硝控制技術(shù)近幾年也得到了快速的推廣和應(yīng)用。本文主要介紹鍋爐燃燒中NOx的產(chǎn)生原因以及預(yù)控處理NOx均值超標(biāo)的幾種方法，同時(shí)對(duì)我廠SCR投退及相應(yīng)邏輯加以說(shuō)明。
關(guān)鍵詞：火電廠；NOx；污染治理
1概述
我國(guó)能源消費(fèi)以煤為主，約有90%二氧化硫、67%氮氧化物、70%煙塵排放量來(lái)自煤的燃燒。其中燃煤鍋爐等煙氣排放污染最為突出。煤燃燒生成的NOx以NO為主（90%以上），其次為NO2。容易造成酸雨等危害，對(duì)人的健康也有很大影響。因此必須進(jìn)行脫硝處理，治理措施主要分為燃燒過(guò)程控制和燃燒后煙氣脫硝技術(shù)。前者包括低NOx燃燒、燃燒優(yōu)化調(diào)整、再燃技術(shù)等。后者包括選擇性催化還原(SCR)技術(shù)、選擇性非催化還原(SNCR)技術(shù)、聯(lián)合煙氣脫硝技術(shù)等。下面主要介紹NOx危害及鍋爐燃燒中NOx的生成、預(yù)防、處理予以介紹，同時(shí)對(duì)我廠SCR脫硝技術(shù)予以簡(jiǎn)單介紹。
2氮氧化物及其危害
2.1氮氧化物種類(lèi)
一般意義上的氮氧化物包括NO、NO2、N2O、N2O3、N2O4、N2O5等，統(tǒng)稱(chēng)為NOx。其中，對(duì)大氣造成污染的主要是NO、NO2和N2O。
2.2NOx對(duì)環(huán)境的危害
2.2.1引發(fā)酸雨和硝酸鹽沉積
NOx排入大氣后會(huì)發(fā)生如下反應(yīng):
生成的硝酸導(dǎo)致降雨的pH降低，當(dāng)降雨的pH<5.6時(shí)，雨水呈酸性，被稱(chēng)為酸雨或硝酸鹽沉降。
2.2.2引發(fā)光化學(xué)煙霧
NOx和碳?xì)浠衔铮╤ydrocarbons，CmHn）是引發(fā)光化學(xué)煙霧的主要物質(zhì)。
光化學(xué)煙霧屬于二次污染，大氣中的NOx和碳?xì)浠衔镌趶?qiáng)光照射下將發(fā)生如下反應(yīng)：
造成近地面空氣中O3和PAN（過(guò)氧化乙酰硝酸鹽）濃度升高，危害對(duì)人的呼吸系統(tǒng)和動(dòng)植物的發(fā)育。
2.2.3N2O對(duì)環(huán)境的危害
N2O是在燃燒的起始階段形成的極其穩(wěn)定的一種氮氧化物，可以在大氣中存在上百年?？梢云茐某粞鯇樱且环N危害很大的有害氣體。
N2O、CFCS等物質(zhì)在紫外線照射下使O3分解為O2：
3鍋爐燃燒中NOx的產(chǎn)生途徑
3.1熱力型NOx：是空氣中氮在高溫（400℃以上）下氧化產(chǎn)生。
3.2快速型NOx：是由于燃料揮發(fā)物中碳?xì)浠衔锔邷胤纸馍?/p>
成的CH自由基和空氣中氮?dú)夥磻?yīng)生成HCN和N，再進(jìn)一步與氧氣作用以極快的速度生成NOx。
3.3燃料型NOx：是燃料中含氮化合物在氧化生成的NOx，稱(chēng)為燃料型NOx。
這三種類(lèi)型的NOx，其各自的生成量和煤的燃燒溫度有關(guān)，在電廠鍋爐中燃料型NOx是最主要的，其占NOx總量的60~80%，熱力型其次，快速型最少。
4降低燃燒生成NOx的方法
4.1燃料型NOx：在燃用揮發(fā)分較高的煙煤時(shí)，燃料型NOx含量較多，快速型NOx極少。燃料型NOx是空氣中的氧與煤中氮元素?zé)峤猱a(chǎn)物發(fā)生反應(yīng)生成NOx，燃料中氮并非全部轉(zhuǎn)變?yōu)镹Ox，它存在一個(gè)轉(zhuǎn)換率，要控制NOx的排放總量，可以采取如下措施控制：
4.1.1減少燃燒的過(guò)量空氣系數(shù)；
4.1.2控制燃料與空氣的前期混合；
4.1.3提高入爐的局部燃料濃度。
4.2熱力型NOx：是燃燒時(shí)空氣中的氮?dú)夂脱鯕庠诟邷叵律蒒Ox，產(chǎn)生的主要條件是高溫使氮分子游離增強(qiáng)化學(xué)活性；然后是高的氧濃度，要減少熱力型NOx的生成，可采取如下辦法控制：
4.2.1減少燃燒最高溫度區(qū)域范圍；
4.2.2降低鍋爐燃燒的峰值溫度；
4.3降低燃燒的過(guò)量空氣系數(shù)和局部氧濃度。
5NOx均值超標(biāo)的原因及預(yù)防處理措施
5.1原因：
5.1.1CEMS顯示異常；
5.1.2噴氨調(diào)門(mén)卡澀，噴氨量偏?。?/p>
5.1.3燃燒調(diào)整不當(dāng)，氧量偏大；
5.1.4煤質(zhì)變差；
5.1.5投用上層磨煤機(jī)；
5.1.6催化劑積灰；
5.1.7SCR入口煙溫低低，催化劑活性降低；
5.1.8催化劑失效。
5.2處理措施：
5.2.1爐燃燒穩(wěn)定、脫硝出入口NOx穩(wěn)定，噴氨量等參數(shù)穩(wěn)定情況下，脫硫出口NOx超標(biāo)情況，一般判斷為CEMS顯示異常，聯(lián)系檢修檢查處理。
5.2.2噴氨調(diào)門(mén)卡澀導(dǎo)致噴氨量偏小，NOx超標(biāo)，可切至手動(dòng)活動(dòng)調(diào)門(mén)至正常，多次活動(dòng)無(wú)效聯(lián)系檢修處理；在此過(guò)程中可增大正常側(cè)調(diào)門(mén)開(kāi)度或通過(guò)降低氧量等其它方法保持出口總NOx不超標(biāo)。
5.2.3燃燒調(diào)整不當(dāng)導(dǎo)致的NOx超標(biāo)應(yīng)維持燃燒穩(wěn)定，適當(dāng)降低鍋爐氧量以降低脫硝入口NOx。
5.2.4運(yùn)行應(yīng)實(shí)時(shí)了解各煤倉(cāng)煤質(zhì)情況，避免因煤質(zhì)變化引起的NOx大幅波動(dòng)造成出口均值超標(biāo)。燃用較差煤質(zhì)磨煤機(jī)時(shí)脫硝入口NOx會(huì)偏大，甚至導(dǎo)致出口NOx超標(biāo)，這時(shí)應(yīng)適當(dāng)降低劣煤磨煤量，并配合降氧量、開(kāi)大上層風(fēng)門(mén)擋板等方法維持NOx合格穩(wěn)定。
6我廠脫銷(xiāo)投運(yùn)要求及邏輯
6.1脫硝系統(tǒng)運(yùn)行要求
6.1.1脫硝投退，根據(jù)SCR入口煙溫及時(shí)操作，做好投退記錄。
6.1.2引風(fēng)機(jī)啟動(dòng)后，稀釋風(fēng)機(jī)保持連續(xù)運(yùn)行。
6.1.3脫硝系統(tǒng)投退前，應(yīng)與項(xiàng)目部化學(xué)專(zhuān)業(yè)氨區(qū)值班員做好聯(lián)系，聯(lián)系電話7058、7031。
6.1.4氮氧化物排放以脫硫出口為準(zhǔn)，脫硫出口NOx按80~100mg/Nm3控制，并確保SCR出口NOx不小于50mg/Nm3，并與脫硫出口NOx分析對(duì)照，超標(biāo)時(shí)應(yīng)分析原因，并做好記錄，以備環(huán)保局檢查。
6.1.5SCR出口、脫硫出口NOx偏差大于30mg/Nm3，應(yīng)檢查分析原因。因表計(jì)偏差造成的脫硫出口NOx超標(biāo)，及時(shí)通知環(huán)保主管。
6.1.6SCR入口NOx高于對(duì)應(yīng)負(fù)荷設(shè)計(jì)值時(shí)，要及時(shí)進(jìn)行調(diào)整，減小脫硝壓力，避免排放超標(biāo)。
6.1.7監(jiān)視氨逃逸表，控制氨逃逸≯3ppm。根據(jù)噴氨調(diào)門(mén)開(kāi)度結(jié)合氨逃逸表數(shù)值、變化趨勢(shì)綜合分析判斷，同時(shí)注意AB兩側(cè)對(duì)照分析。在噴氨量異常增大、噴氨調(diào)門(mén)開(kāi)度大時(shí)，氨逃逸量有增大趨勢(shì)時(shí)適當(dāng)減小噴氨量觀察。
6.1.8脫硝定期工作按要求執(zhí)行；SCR聲波吹灰連續(xù)運(yùn)行，蒸汽吹灰定期投入；空預(yù)器吹灰熱端每班1次，冷端每班3次。
6.2SCR反應(yīng)器跳閘邏輯
6.2.1鍋爐MFT；
6.2.2供氨壓力<0.1MPa與上A側(cè)或B側(cè)氨氣流量小于50kg/h，延時(shí)5min；
6.2.3兩臺(tái)稀釋風(fēng)機(jī)均停延時(shí)2秒；
6.2.4對(duì)應(yīng)反應(yīng)器側(cè)稀釋空氣流量<4500Nm3/h,延時(shí)10s；
6.2.5對(duì)應(yīng)反應(yīng)器側(cè)入口煙氣溫度<290℃，延時(shí)5s；
6.2.6對(duì)應(yīng)反應(yīng)器側(cè)入口煙氣溫度>420℃，延時(shí)5s；
6.2.7對(duì)應(yīng)側(cè)空預(yù)器跳閘，延時(shí)35s。
7單側(cè)空預(yù)器跳閘后及恢復(fù)時(shí)保證脫硝投入率分析
7.1在現(xiàn)有系統(tǒng)下單側(cè)預(yù)熱器跳閘后及恢復(fù)時(shí)保證脫硝投入率的分析：
7.1.1參數(shù)分析：
（1）負(fù)荷300MW，風(fēng)量1160T/H，煤量143T/H。
出口NOx值可在正常范圍內(nèi)任意調(diào)整。
（2）、假設(shè)A預(yù)熱器跳閘，B側(cè)單側(cè)通煙氣量情況如下：
（3）A側(cè)預(yù)熱器通10%煙氣量情況：
7.1.2A預(yù)熱器恢復(fù)情況分析：
（1）若單側(cè)通煙氣出口NOx可控制50mg/Nm3，此時(shí)出口NOx為53+50=103mg/Nm3。
根據(jù)分析情況看，在正常情況下，兩側(cè)脫硝投入噴氨量可控制較小，同時(shí)可以提前上好煤，調(diào)整燃燒方式，入口NOx仍有較大調(diào)整余地，理論上應(yīng)能滿足要求。氨空比方面，現(xiàn)在一臺(tái)稀釋風(fēng)機(jī)運(yùn)行且其出口門(mén)還在節(jié)流狀態(tài)運(yùn)行，所以通過(guò)開(kāi)大出口門(mén)、啟動(dòng)備用風(fēng)機(jī)運(yùn)行應(yīng)能滿足氨空比在正常范圍內(nèi)。
（2）根據(jù)分析情況看，恢復(fù)過(guò)程出口NOx應(yīng)能控制在正常范圍內(nèi)，主要需考慮以下三個(gè)問(wèn)題：
a.單側(cè)通煙氣是否能維持出口NOx50mg/Nm3或最低可維持多少。
b.能否通過(guò)控制煙氣擋板使煙氣量從0線性上升，是否穩(wěn)定。
c.若煙氣量可以從0線性上升且穩(wěn)定，A預(yù)熱器恢復(fù)時(shí)最小通多少煙氣量可將其脫硝入口煙溫提起，滿足催化劑運(yùn)行要求。
7.2通過(guò)系統(tǒng)的改造以滿足要求：
7.2.1改造方案：拆除原A、B側(cè)脫硝入口煙氣擋板，增加A、B側(cè)脫硝出口空預(yù)器入口煙氣擋板，在脫硝出口、空預(yù)器煙氣入口擋板前增加A、B側(cè)脫硝聯(lián)絡(luò)擋板。
7.2.2運(yùn)行情況分析：改造后若單臺(tái)空預(yù)器跳閘，跳閘側(cè)煙氣可經(jīng)過(guò)跳閘側(cè)脫硝系統(tǒng)在空預(yù)器入口煙氣擋板前匯入運(yùn)行側(cè)，降低了運(yùn)行側(cè)脫硝系統(tǒng)的負(fù)荷，另外在單臺(tái)空預(yù)器跳閘后恢復(fù)過(guò)程中避免了NOx暫時(shí)超標(biāo)的情況發(fā)生。同時(shí)有效避免了單側(cè)通煙氣時(shí)氨氣過(guò)噴、氨空比太大對(duì)空預(yù)器以及后面煙道造成堵塞及腐蝕的情況。
8結(jié)論
NOx的排放引發(fā)的環(huán)境問(wèn)題已給人體健康和生態(tài)環(huán)境造成巨大威脅。NOx可通過(guò)皮膚接觸和攝入被污染的食品進(jìn)入消化道，對(duì)人體造成危害，也可以通過(guò)呼吸道吸入人體，給人體造成更為嚴(yán)重的傷害。
本文闡述了燃燒過(guò)程N(yùn)Ox的產(chǎn)生機(jī)理，以及燃燒過(guò)程中幾種主要的煙氣脫硝技術(shù)。并對(duì)可能造成NOx超標(biāo)的原因及預(yù)防處理措施予以介紹說(shuō)明，同時(shí)對(duì)預(yù)熱器跳閘后如何保證脫銷(xiāo)投入率的情況進(jìn)行了分析。
