综合策略在脱硝系统优化中的应用研究

综合策略在脱硝系统优化中的应用研究

陈政

 江苏华电昆山热电有限公司 苏州昆山 215300

摘  要：在机组启动阶段，烟气中氮氧化物（NOx）含量较高，为解决此问题并提高经济效益，本研究实施了一系列脱硝系统的优化策略。通过加装电加热设备提前提升热解炉温度、在脱硝喷枪处安装氨瓶提供除尿素外的脱硝途径、以及改变脱硝喷枪投运条件等方法，成功降低了启动阶段的NOx排放，并实现了显著的经济和社会效益。实施的优化策略不仅在技术上实现了有效控制，也在经济上体现了显著节约。

关键词：脱硝系统；优化策略；热解炉温度

1 脱硝系统的基本原理和现状分析

1.1 脱硝系统的工作原理

脱硝系统的核心目标在于降低烟气中氮氧化物（NOx）的含量。在机组启动及低负荷过程中，由于燃烧模式的影响，烟气中的氮氧化物含量较高。为了降低此阶段因脱销装置无法投运造成的烟气排放超标，保护环境并保障机组的经济性运行，脱硝系统的优化显得尤为重要。在实际操作中，脱硝系统通常通过化学还原法，即选择性催化还原（SCR）或非选择性催化还原（SNCR）来实现氮氧化物的减排。这些方法通常涉及将还原剂（如氨或尿素）注入烟气中，通过化学反应将氮氧化物转化为无害的氮气和水。

1.2 当前存在的问题和挑战

机组在启动过程中面临一个显著的问题：由于热解炉达到尿素喷枪投运允许条件（热解炉内温度370℃）所需的时间较长，启动过程中烟气NOx含量较高。这一问题不仅增加了氮氧化物的排放，也可能导致机组经济效益的下降。此外，由于烟温较低，脱硝系统在机组启动阶段无法正常投运，进一步加剧了氮氧化物浓度的增高。因此，如何在保护环境的同时，确保机组的经济运行，成了一个亟待解决的挑战。这就需要我们深入研究和分析现有的脱硝技术和策略，探讨在不同工况下的优化方法，以期在满足环保要求的同时，也能保障机组的稳定和经济运行。

2 综合优化策略的提出

2.1 提前提升热解炉温度

脱硝系统的有效运行在很大程度上依赖于热解炉的温度。在机组启动过程中，由于热解炉达到尿素喷枪投运允许的条件（即热解炉内温度达到370℃）所需的时间较长，烟气中的NOx含量在此阶段较高。为了减少这一阶段的NOx排放，提前提升热解炉温度成为一种可行的优化策略。具体来说，可以通过加装电加热设备来实现这一目标。这不仅能够在热解炉未达到规定温度前提供脱硝手段，还能在一定程度上提高脱硝效率，减少NOx的排放，从而保护环境并保障机组的经济性运行。

2.2 提供除尿素外其他脱硝途径

在脱硝过程中，SCR（选择性催化还原）系统的催化剂工作温度通常在305~425℃之间，以确保脱硝反应的进行，同时避免催化剂过早老化或副反应的发生。在实际运行中，由于热解炉达到尿素喷枪投运允许条件（热解炉内温度370℃）所需时间较长，启动过程中的烟气NOx含量相对较高。为了在此阶段实现脱硝，本研究提出在脱硝喷枪处安装氨瓶作为一种除尿素外的脱硝途径。氨作为一种成本较低的脱硝剂，在启动初期即可提供脱硝手段，但其使用需充分考虑安全性和储存问题。此外，氨瓶的使用还需考虑热解炉温度不足时反应生成物的处理。通过这种方法，即便在热解炉温度未达到尿素喷枪投运条件时，也能提供一定的脱硝手段，进一步降低启动阶段的NOx排放，为实现更加环保的运行提供了可能。在未来的工作中，将进一步研究和优化这一方法，以提高其实用性和效率。

2.3 改变脱硝喷枪投运条件

脱硝喷枪的投运条件在控制烟气中氮氧化物（NOx）的排放中起着至关重要的作用。在机组启动过程中，由于热解炉达到尿素喷枪投运允许条件（热解炉内温度370℃）所需时间较长，启动过程中烟气NOx含量较高。在此背景下，改变脱硝喷枪的投运条件，特别是在不影响热解炉运转的前提下适当降低脱硝喷枪的投运温度设定值（例如，从330℃降至305℃），成为一种可行的策略。这一策略的实施需要充分考虑脱硝系统的工作原理和机组的实际运行条件，以确保在实现脱硝效果的同时，不会对机组的安全和稳定运行带来负面影响。此外，这一优化方案的实施还需考虑到可能带来的其他影响，例如催化剂的工作温度范围和副反应的发生，以及如何在整个过程中确保脱硝效果的稳定性和可靠性。

3 优化策略的具体实施和效果分析

3.1 实施过程的详细描述

在面临机组启动阶段烟气中氮氧化物含量较高的问题时，QC小组针对现场调查收集到的数据进行了深入的讨论和分析。基于此，提出了几种优化方案：1）加装电加热；2）在脱硝喷枪处安装氨瓶；3）改变脱硝喷枪投运条件。首先，通过加装电加热设备，目的是在机组启动阶段提前提升热解炉的温度，以便在尚未达到尿素喷枪投运允许条件时就开始进行脱硝作业。其次，通过在脱硝喷枪处安装氨瓶，提供了一种除尿素外的脱硝途径，以便在热解炉温度未达到尿素喷枪投运条件时提供脱硝手段。最后，改变脱硝喷枪的投运条件，例如适当降低脱硝喷枪的投运温度设定值，可以在满足脱硝效果的同时，保障机组的安全和稳定运行。

3.2 优化效果的效益分析

在实施脱硝系统的优化策略后，我们可以从经济效益和社会效益两个方面来分析其效果。

（1）经济效益分析

优化策略的实施显著影响了机组的启动时间和烟气中氮氧化物（NOx）的排放量，进而产生了一定的经济效益。具体来说，冷态启动的机组整体启动时间约为6-7个小时，而温态启动的时间缩短至约3.5-4.5个小时。在启动过程中，烟气流量约为1100Km³/h，烟气中NOx的含量约为65mg/m³，而在正常运行中，这一含量能够被控制在约10mg/m³。因此，在启动过程中，相较于正常运行，每小时多排放的NOx量为(65−10)×1100000=60500000mg/h=0.0605t/h。考虑到每吨NOx排放物需缴费6000元，每小时因此需多缴费363元。而电加热成本为26×1×0.449=11.674元/ℎ26×1×0.449=11.674元/h。因此，每次冷态启动可节约的费用为(363−11.674)×6=2107.956元(363−11.674)×6=2107.956元，每次温态启动可节约的费用为(363−11.674)×4=1405.304元(363−11.674)×4=1405.304元。

（2）社会效益分析

社会效益的分析主要关注优化策略实施后对环境和社会发展的影响。氮氧化物（NOx）作为形成雾霾天气的重要原因之一，其排放量的控制在一定程度上影响着空气质量和社会经济的发展。在“十二五”期间，国家将NOx列为大气污染物总量控制的对象之一，旨在通过减少NOx的排放来改善空气质量，保护环境，并推动社会经济的可持续发展。实施脱硝系统的优化策略，能够实现更低浓度的NOx排放，满足日益严格的环保要求，为保卫蓝天做出贡献。

4 脱硝系统优化的巩固措施

4.1 制定脱硝系统电加热投运管理办法

为了确保脱硝系统电加热的稳定运行并最大化其效益，制定一套明确、实用的投运管理办法至关重要。这套办法应详细阐述电加热系统的启动、运行和停机的具体流程和标准，包括但不限于启动和停机的条件、时间、操作步骤等。同时，也应明确在电加热系统运行过程中的监测、维护和故障处理的具体要求和方法，以确保其安全稳定的运行。此外，针对可能出现的各种情况，制定相应的预案和应急措施，以便在出现问题时能够迅速、准确地进行处理，保障机组的正常运行。

4.2 规范电加热投运的管理工作

规范电加热投运的管理工作不仅包括制定一套完善的管理办法，还包括建立一套有效的组织结构和运行机制。这包括明确电加热系统管理和运行的具体职责和权限，建立完善的培训和考核体系，确保操作人员具备足够的业务能力和责任心。同时，也要建立一套有效的沟通和协调机制，确保在电加热系统的运行过程中，各相关部门能够密切协作，及时、准确地进行信息传递和决策。此外，还要建立一套完善的记录和报告体系，对电加热系统的运行进行详细的记录和定期的分析，为其持续优化提供支持。

4.3 持续优化和改进的措施

在脱硝系统优化的基础上，持续的优化和改进是确保其长期稳定运行的关键。这包括定期的检查和维护，确保电加热系统的正常运行，及时发现并处理可能存在的问题。同时，也要定期分析电加热系统运行的数据和效果，找出存在的不足和潜在的改进空间。在此基础上，不断优化电加热系统的运行策略和管理办法，提高其运行效率和效益。此外，也要关注新的技术和方法，探索更为先进、有效的脱硝方法和管理手段，进一步提高脱硝效果和经济效益。

5结语

本文通过深入探讨和实践，展现了脱硝系统优化策略在降低氮氧化物排放和提升经济效益方面的重要价值。这些策略的实施，不仅解决了机组启动阶段NOx排放过高的问题，也为环保事业和电力行业的发展提供了有力的支持。未来的工作将继续关注这些策略的长期效果，并在此基础上进行持续的优化和改进，同时也将探索更多的优化策略和方法，以期在环保和电力领域做出更大的贡献。我们期待通过不断的努力和探索，为我国的环保事业和电力事业的发展贡献更多的智慧和力量。

参考文献

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