目前，國內火力發(fā)電廠廣泛采用SCR(選擇性催化還原法)控制NOx的排放。不同的催化劑適宜的反應溫度不同，而且脫硝裝置的進口煙氣溫度隨鍋爐負荷變化而變化。當鍋爐負荷降到機組負荷50%～60%時，反應器放口溫度較低，一方面催化劑活性會比較低，另外一方面，還原劑氨與煙氣中的SO3反應生成硫酸氫氨會沉積在催化劑上，進一步降低催化劑的活性，甚至造成催化劑不可逆的活性降低。目前，國內外SCR系統(tǒng)大多采用高溫催化劑，反應溫度區(qū)間為320℃～420℃，因此有必要對現(xiàn)有的部分SCR入口煙溫不滿足條件的脫硝裝置進行改進，使其能夠對進入脫硝反應器的煙氣進行溫度控制，使煙氣進入溫度保持在催化劑的反應溫度區(qū)間內，保證鍋爐在全負荷區(qū)間內實現(xiàn)氮氧化物的達標排放，同時提高脫硝催化劑的使用壽命。
1、火電機組低負荷時SCR入口煙溫情況調研
通過現(xiàn)場調研、調查問卷的方式，主要對中電投集團內典型火電廠(機組裝機包括300MW級、600MW級、1000MW級;鍋爐主要為煤粉爐，煤種包括貧煤、煙煤、無煙煤、褐煤;燃燒方式包括四角切圓、W型火焰、前后期對沖燃燒;位置包括東北、西北、中部、華北、東部、西南。)低負荷時SCR入口煙溫情況進行了調研。
2、SCR脫硝裝置全負荷運行改造技術
SCR系統(tǒng)設置最低運行溫度目的是使進入SCR反應器的煙氣溫度維持在氨鹽沉積溫度之上，以防止生成硫酸氫銨堵塞催化劑孔隙，降低催化劑活性。要實現(xiàn)SCR脫硝裝置全負荷運行，技術路線有2條：1、使煙溫適應脫硝系統(tǒng)，需要改造鍋爐熱力系統(tǒng)或煙氣系統(tǒng)對煙溫進行控制;2、使催化劑適應煙溫，采用低溫催化劑同時脫除煙氣三氧化硫。目前低溫催化劑及三氧化硫脫除技術尚處于研發(fā)階段，沒有相關應用業(yè)績，因此本文主要介紹技術路線1。
提升脫硝裝置入口煙溫目前主要有以下5種方案，即：省煤器分級、加熱省煤器給水、省煤器煙氣旁路、省煤器水旁路、省煤器分隔煙道。下面對5種方案及其優(yōu)缺點、適用范圍等進行簡單介紹。
（一）省煤器分級
省煤器分級即將原單級布置省煤器分成兩級布置，一級布置在SCR反應器的入口，另一級布置在SCR反應器出口，在不升高預熱器入口煙氣溫度的前提下提高SCR反應器的入口煙氣溫度。
優(yōu)點：不增加控制系統(tǒng)，不改變整個熱力系統(tǒng)的熱力分配和運行、調節(jié)方式，不提高排煙溫度，不降低鍋爐熱效率。
缺點：投資成本高、施工難度大、改造工期長，不適合老機組改造;催化劑運行溫度提高，在滿負荷運行時存在催化劑燒結風險。
（二）加熱省煤器給水
通過抽取蒸汽加熱或者其他方式加熱省煤器給水，減少省煤器煙氣-水的傳熱溫差來減少煙氣-水的換熱，提高省煤器出口煙溫。需要對鍋爐蒸汽和給水管道實施改造，增設臨時增壓系統(tǒng)。
優(yōu)點：改造工期短，施工簡單。
缺點：增加升溫控制系統(tǒng);煙氣溫度提升有限;排煙溫度提高，鍋爐熱效率降低。
外高橋第一電廠機組采用爐水加熱省煤器給水，機組40%負荷時SCR煙氣溫度提升約30℃。
（三）省煤器煙氣旁路
省煤器煙氣側設置旁路，在低負荷時部分高溫煙氣通過旁路，減少省煤器煙氣側放熱，以提升SCR入口煙溫。
優(yōu)點：煙溫提升效果好，控制簡單。
缺點：煙氣擋板存在積灰卡塞可能;需要對鍋爐鋼架改造，施工難度及工程量較大;排煙溫度提高，降低鍋爐熱效率。
（四）省煤器水旁路
省煤器水側設置旁路，低負荷時減少省煤器給水水量，減少水側吸熱，以提升SCR入口煙溫。
優(yōu)點：投資少，施工簡單、工程量小。
缺點：煙溫提升能力小;旁路水量過大時，省煤器存在沸騰風險;排煙溫度提高，降低鍋爐熱效率。
安徽平圩電廠#1、#2機組采用省煤器水旁路方案，低負荷時SCR入口煙溫提升約10℃。
（五）省煤器分隔煙道
在省煤器煙道內設置分隔板，形成數(shù)個煙氣通道，在低負荷時利用擋板門關閉相應的煙氣通道，減少省煤器吸熱，提高煙氣溫度。
優(yōu)點：改造工程量相對較少，控制簡單。
缺點:擋板門存在積灰卡塞可能;低負荷運行時，流場惡化，煙氣流速加快，存在省煤器磨損風險;排煙溫度提高，降低鍋爐熱效率。
上海吳涇電廠#11機組采用省煤器分隔煙道方案，在低負荷時SCR入口煙溫提升約30℃。
（六）方案技術經(jīng)濟比較
3、結論
從對中電投集團電廠省煤器出口煙溫調研情況來看，國內有相當一部分電廠在低負荷時脫硝系統(tǒng)無法連續(xù)運行。目前，國家對污染物排放的要求越來越高，對電廠而言，NOx排放量的控制至關重要，低負荷脫硝系統(tǒng)改造空間和市場巨大。
從低負荷脫硝技術方案選擇來看，以上五種方案各有優(yōu)缺點和適用范圍，應根據(jù)電廠實際情況選擇經(jīng)濟技術最優(yōu)方案。
從經(jīng)濟性來看，設置低負荷脫硝連續(xù)運行裝置，一方面能獲得脫硝電價的補貼，另一方面能免除NOX排放超標繳納的巨額罰款。在獲得較好的經(jīng)濟效益時，同時滿足國家減排的產(chǎn)業(yè)要求，在環(huán)保方面做出巨大貢獻，具有很好的經(jīng)濟和社會效益。
