火电厂锅炉烟气脱硝系统喷氨优化

张 硕，崔健升

（河北科技大学环境科学与工程学院，河北 石家庄 050018）

目前，火电厂锅炉在进行正常生产工作的时，由于相应的化学反应会导致排放的烟气中含有的NOx过多，从而对于环境造成了严重的影响，不利于火电厂的稳定长远发展。对此，火电厂内均设置有相应的烟气脱硝系统，从而进行有效的烟气净化。在这一过程中，氨作为其中重要的还原剂，在化学反应中起着至关重要的作用，能够有效的降低烟气中NOx的含量。所以对于喷氨优化方面的研究就显得至关重要，必须引起有关研究人员的高度重视。

1 烟气脱硝系统概念和运行原理

1.1 烟气脱硝系统概念

火电厂锅炉的烟气脱硝系统主要针对锅炉运行过程中产生的污染性烟气进行相应的优化，从而降低其中的氮氧化物含量，是锅炉运行过程中产生烟气到排放至大气中的中间环节，对于环境保护起着至关重要的作用。目前被广泛应用的是SCR烟气脱硝工艺，主要由还原剂制备系统以及脱硝反应系统两大结构组成，还原剂的制备即液态氨的制备过程，脱硝反应系统则是指具体的催化优化过程。SCR烟气脱硝系统在运行的过程中主要包括以下环节，首先需要进行液态氨的准备和储存，之后将液态氨水进行高温蒸发，并和提前输入到脱硝系统中的空气进行有效的混合处理，并将混合充分之后的气体向脱硝系统进行科学的喷洒，从而使混合气体和需要进行优化处理的烟气进行有效的混合，有利于两者在催化剂的表面进行有效的分布和充分的反应，从而完成烟气的脱硝处理。

1.2 烟气脱硝系统运行原理

火电厂锅炉的SCR烟气脱硝系统运行原理是指，通过为催化优化反应创设相应的温度和环境条件，从而使相应的还原剂即液态氨水或者液氨，有选择性的发挥还原作用，将烟气中所含有的多种氮氧化物进行充分的还原，降低氮氧化物中氮元素的化合价，经过多级反应，从而使其转变为对环境无污染的水和氮气，从而有利于环境的保护和火电厂的长远发展。其中，催化剂的主要作用是指有效的降低催化优化反应的活化能，使得优化催化反应所需要的温度能够进行有效的降低。具体来说，应该在160～460℃，能够有效地贴合火电厂的实际温度创设范围，即210～500℃。如果缺少了相应的催化剂，由于脱硝优化反应所需要的反应温度较高，大约在1000℃，火电厂难以进行相应的反应温度提供，从而不能够进行相应的烟气脱硝处理。

2 烟气脱硝系统喷氨优化的问题

2.1 锅炉烟气脱硝系统喷氨冷态调整不科学

火电厂锅炉烟气脱硝喷氨冷态调整，主要是指在温度正常条件下进行的相应优化。目前在这一方面存在的主要问题有：由于相应的催化剂管理不当，从而导致其使用寿命大幅度缩短，从而在无形之中提升了烟气脱硝系统的运行成本，不利于火电厂的经济效益提升。同时在相应设备的组成结构内，经常会出现灰尘堆积以及过度磨损问题，从而对于脱硝的有效性产生了一定的影响。这些问题的出现，严重的影响了火电厂锅炉烟气脱硝系统的运行效率，对于烟气脱硝质量的有效控制起到了不利的作用，必须进行相应的喷氨冷态优化与改善，从而促进火电厂锅炉烟气脱硝系统的正常运行。

2.2 锅炉烟气脱硝系统喷氨热态调整不到位

火电厂锅炉烟气脱硝喷氨热态调整优化主要是指，在温度较高的环境下进行相应的调整和优化。由于目前在喷头处液态氨水的蒸发气体和空气的混合物不能够进行有效的分布和喷射，从而导致部分氨元素组成的气体在反应过程中逃逸，降低了液态氨水的还原性作用发挥，对烟气的脱硝效率以及质量具有不利的影响。同时，由于在催化优化反应的过程中进行有效脱硝之后的烟气在排出的过程中受到空气中氧气氧化作用的影响，再次被氧化形成了氮氧化物，从而使得排出的净化烟气中氮氧化物的含量得到了一定程度的提升，极大的降低了烟气脱硝的质量。对此应该进行相应的热态调整优化，从而提高烟气脱硝的有效性。

2.3 锅炉烟气脱硝喷氨控制系统调整不完善

火电厂锅炉烟气脱硝喷氨控制系统是指对于气态氨水和空气混合物的混合气体进行智能化喷射控制的系统。目前主要存在反馈滞后的问题，由于响应时间比较滞后，从而不利于人工判断相应的喷射时点，对于烟气脱硝的效率提升具有不利的影响。同时在喷氨控制系统调整的方面，由于在脱硝系统入口位置氮氧化物的含量变化较大，无法进行准确的含量判断，对合理确定喷氨数量和速度具有不利的影响。在另一方面，针对于在烟气脱硝系统出口处氮氧化物的含量和排放到大气过程中烟囱口处的氮氧化物含量具有较大变化的问题。这主要是由于相应的喷氨控制效果较差所导致的，对此应该加强对于脱硝喷氨控制系统的调整优化，采取有针对性的措施促进控制系统的科学有效。

3 烟气脱硝系统喷氨优化的策略分析

3.1 加强烟气脱硝系统喷氨冷态优化调整

为了促进火电厂锅炉烟气脱硝系统喷氨优化的有效性提升，更好地实现火电厂锅炉所产生烟气的无害化处理。对此，应该加强烟气脱硝系统喷氨冷态优化调整，建立健全喷氨冷态优化调整的规范机制，采取切实有效的措施，提高催化剂的使用寿命，从而促进氨气还原作用的发挥，提高烟气脱硝的效率。同时应该重视对于氨气喷嘴处以及催化剂发挥作用处的灰尘堆积以及磨损问题，进行有效的策略优化，加强对于灰尘的定期处理，实现喷氨冷态调整的科学化，并派专门的管理人员进行定期的检查与管理，及时发现冷态调整的相应问题，从而开展有效的优化和解决，促进火电厂锅炉烟气脱硝喷氨冷态调整技术的作用发挥。

例如，在提升烟气脱硝系统催化剂使用寿命的方面，相应的火电企业应该定期对于烟气脱硝系统中的活性催化剂进行有效的质量检验。以二氧化锑作为载体，五氧化二钒作为主要组成成分的催化剂为例，通常至少应该每年进行两次活性检测，并将催化剂活性检测的结果进行有效的记录和处理，建立专门的计算机网络表格进行储存。重点需要对于催化剂失活的现象和原因进行分析和处理，并找到使催化剂失活的原因要点 （通常为反应温度较高所导致的）。在进行催化剂的更换之后，在最大程度上降低催化剂活性下降的可能，应该合理的控制相应的反应温度，在温度过高时进行通风口的开放，以达到降低温度的效果，从而有效地提升催化剂的使用寿命，促进氨气还原作用的有效发挥，使得氨气和空气的混合物能够在催化剂表面进行有效的附着，提高脱硝反应的效率。同时在催化剂的更换方面，应该遵循经济和质量兼顾的原则，并且在催化剂假性失活的前提下，应该给予其适当的再生处理。将其置于相应的反应器中进行燃烧处理，在催化剂的活性温度范围之下进行其表面所附着碳化合物的有效氧化燃烧，从而生成相应的二氧化碳和水，使得催化剂的表面能够再次实现裸露，从而恢复催化剂的化学活性，提高火电厂的经济效益。在喷嘴处灰尘堆积方面，应该防止灰尘颗粒进行反应壁的贴合富集。对此，应该将出烟管道处的水平烟道进行速度的上升调整，使得大部分烟气颗粒能够沿管壁两侧中间区域进行流动，从而减少了喷嘴处的灰尘富集，有利于喷氨效率的有效提升。

3.2 加强烟气脱硝系统喷氨热态优化调整

为了提高火电厂烟气脱硝系统喷氨的效率，充分发挥氨气混合物的还原作用，对此应该加强烟气脱硝系统喷氨的热态优化调整，建立健全热态优化调整的规范机制，采取有效的应用措施，从而解决喷氨不当的一系列问题。同时应该重点对于脱硝系统出口处和烟囱出口处的氮氧化物含量不同的问题进行着重的解决，为烟气排气管道的环境创设提供相应的热态优化调整规范，从而降低在此过程中的氧气氧化作用的发挥，真正的实现有效的烟气脱硝。对此，应该完善烟气脱硝系统喷氨热态优化调整的操作流程，使得具体的操作人员在进行优化调整的过程中有据可依，能够根据实际的情况加强对于氨逃逸问题的有效解决，从而提高氨气还原作用的发挥，加强脱硝反应过程中的有效性。

例如，在烟气脱硝喷氨热态调整优化的方面，首先应该在原始条件下对于脱硝反应器入口处和出口处的氮氧化物以及氧气混合物的浓度分布情况进行检查。在氮氧化物检查的方面，应该采用盐酸萘乙二胺分光光度法，利用三氧化铬的氧化作用，将空气中所含有的低价态氮氧化物中的氮元素氧化成高价态的二氧化氮。在碱性溶液的作用下，实现以硝酸为主要代表产物的酸性物质的生成，使其与4-苯胺磺酸进行偶合反应。利用分光光度法测定对应生成的偶氮染料的颜色深度，通过相应的计算，判断入口以及出口处氮氧化物的含量，从而进行喷氨数量和速度的有效调整。对此，主要通过对于喷氨口处的阀门开合度进行有效的调整，从而实现对于喷氨的控制。之后应该对于脱硝系统出口处的氮氧化物气体的分布程度进行有效的检测，利用标准氮氧化物的排放含量进行相对偏差值的有效计算和比对，从而进行热态优化调整有效性的判断。主要依据为所检测氮氧化物的倒挂偏差情况，如果对应的检测结果显示为正常，那么证明喷氨热态调整是有效的；反之则需要进行继续的调整，直至评价检测效果达标。这样能够有效的解决在脱硝反应中的氨逃逸问题，实现氨气混合物脱硝还原性的作用发挥。

3.3 完善烟气脱硝喷氨控制系统优化调整

为了能够对于烟气脱硝系统喷氨的科学性进行有效的保证，从而实现科学的喷氨控制，提高脱硝反应过程中氨气的反应程度，提高火电厂的烟气无害化处理效果。对此，应该完善烟气脱硝喷氨控制系统的优化调整，建立健全相应的控制系统管理规范，应该定期对于反馈滞后的问题进行调查分析，改进相应的喷氨控制系统，使得对于氮氧化物的含量检测能够进行准确的把握，从而科学确定相应的喷氨数量和速度。同时应该针对在脱硝系统出口处氮氧化物含量差别较大的问题进行有效的处理，合理的调整反应器和反应管的压力，从而使得两侧的输出口氮氧化物含量保持一致，促进调节速度的优化完善，提高烟气脱硝喷氨控制的科学性，加强火电厂的烟气脱硝效率的有效提升。

例如，在烟气脱硝系统反馈滞后问题的解决方面，火电企业应该根据实际的情况，合理地对于反应监测死区进行相应的改进。对于缺乏信号输入或者信号输入值为零的反应区域进行封闭式处理，从而减少反馈滞后的问题。同时应该通过对于烟气排放连续监测系统的优化改进，实现对于氮氧化物、含氧量、温度以及湿度等的有效监控，并对于数据的记录和传输进行有效的处理，采取光纤传输或无线传输的方式降低数据的失实现象。同时应该采用稀释抽取式烟气的方法，将烟气进行过滤稀释后，经由分析仪进行相应的处理，保证反馈滞后的问题能够得到妥善的解决，减少氮氧化物监测的时间滞后问题。在对于烟气脱硝系统两侧出口氮氧化物含量相差较大问题的解决方面，应该合理的调整反应器的压力，通过在系统入口处流量氨气调节阀的安装，实现对氨气流量压力的科学调整。能够根据已经检测出的氮氧化物含量进行氨气喷射数值的有效设定，从而合理的调整反应器的氨气浓度，实现对于氮氧化物的均衡性还原。在对于烟气排放管道的科学处理方面，应该利用烟气脱硝喷氨控制系统的优化调整；在烟气脱硝系统出口处安装相应的二氧化碳喷射装置，在系统检测到进行无害化处理的废气即将排出管道时，应该进行二氧化碳的提前喷射，从而有效的降低管道中氧气的含量，减少烟气中所含有的未处理彻底的氮氧化物被氧气氧化的现象发生，从而实现有效的烟气脱硝，降低对于环境的危害作用。

4 结语

综上所述，由于目前在火电厂锅炉的烟气脱硝系统喷氨方面出现了一些问题，严重的影响了烟气的排放质量。鉴于此，本文首先阐述了火电厂锅炉的烟气脱硝系统概念以及相应的运行原理，并对于喷氨优化方面的问题进行了相关的阐述，从加强烟气脱硝系统喷氨冷态优化调整，加强烟气脱硝系统喷氨热态优化调整，完善烟气脱硝喷氨控制系统优化调整三方面入手，采取切实有效的措施，根据实际情况，促进烟气脱硝系统喷氨方面的科学性优化，从而有效的促进了环境的优化保护。