如何在24小時365天的條件下實現燃煤電站煙氣脫硝裝置的安全、穩定、符合標準的運行是氮氧化物控制領域研究的重要方向。詳細分析了燃煤機組低負荷運行條件下對SCR煙氣脫硝系統的影響，建議在低負荷條件下實現SCR脫硝裝置全天候運行的應對策略。

截至2012年底，約90%的機組建設或進行低氮燃燒改造，脫硝裝機容量達2.3億KW，約占煤電容量28.1%，其中SCR占99%以上[1]。隨著新修訂的《火電廠大氣污染物排放標準》(GB13223-2011)實施[2]，對火電廠氮氧化物排放提出了更嚴格的要求。

面對生態文明建設的國家需求，根據我國以煤為中心的能源資源特征決定了我國以煤電為中心的電源結構，電力行業氮氧化物控制形勢面臨前所未有的壓力。特別是隨著社會用電結構的變化，燃煤火電機組大面積、長期低負荷運行，進入脫硝系統的煙霧溫度過低，大大影響火電廠脫硝系統的正常運行，對氮氧化物的減排產生嚴重不利影響。因此，研究脫硝系統在單元低負荷運行條件下的適用性是該領域研究的熱點和難點之一。

1機組低負荷運行對脫硝系統的影響分析

在機組運行過程中，鍋爐負荷的變化會引起排煙量、溫度、排煙成分的變化，從而改變催化劑所在的排煙環境。鍋爐低負荷運行，煙氣溫度下降，脫硝系統主要存在三個問題[3]:

(1)煙氣溫度低于催化劑的反應溫度時，氨分子和SO3和H2O發生化學反應生成(NH4)2SO4或NH4HSO4，與NOx的反應概率下降

(2)SCR系統設置最低運行溫度的目的是防止硫酸氫銨堵塞催化劑的孔隙，降低催化劑的活性，但同時，在單元負荷低的情況下，SCR系統的入口煙的溫度低于最低運行溫度而無法啟動運行的問題。

(3)低負荷時將脫硝裝置進口的設計煙溫提高到滿足催化劑的要求，高負荷時進口煙溫提高，排放溫度高，鍋爐效率低，煤消耗量大。

一般設計在高負荷時滿足低排煙溫度，電站在低負荷下只能解列脫硝裝置。這顯然不能滿足新的火電廠氮氧化物排放要求。

2應對策略

2.1研究開發低溫SCR技術

低溫SCR技術原理與傳統的SCR煙氣脫硝工藝基本相同，兩者的最大區別是SCR脫硝裝置布置在省煤器和空氣預熱器之間高溫(300～450℃)、高塵(20～50g/m3)端，而低溫SCR裝置則布置在鍋爐尾部除塵器后或引風機后、FGD前的低溫(100～200℃)、低塵(<200mg/m3)端，可大大減小反應器的體積，改善催化劑運行環境，具有明顯的技術經濟優勢，是具有與傳統SCR競爭的技術，是現役機組的脫硝改造性價比更高的技術。

2.2省煤器優化改造

省煤器優化改造主要有

(1)鍋爐省煤器旁路煙道[4]兩種方案。省煤器前直接將部分煙氣引入SCR裝置，提高低負荷下的SCR入口煙氣溫度維持運轉的方法成本顯著增加。但《火電廠煙氣脫硝工程技術規范選擇性催化還原法》（HJ562-2010）規定不可設反應器旁路。

(2)將鍋爐的省煤器設計成兩部分，其低溫部分放置在SCR出口側，將SCR放置在煙氣溫度高的區域，解決低負荷煙氣溫度過低無法運轉的問題。由于偏離催化劑的最佳反應溫度范圍，脫硝效率會下降。此外，該方法僅適用于新單元。

2.3彈性加熱技術

彈性加熱技術可調式加熱鍋爐供水，在高壓缸中選擇合適的加熱點，相應增加加加熱器可調式加熱器。負荷下降時，通過調節門，該加熱器的入口壓力幾乎不變，供水溫度幾乎不變。

通過實施彈性回熱技術，低負荷下省煤器入口水溫可提高，使其出口煙溫相應提高，可確保SCR在全負荷范圍內在催化劑高效區域運行，真正實現全時段脫硝。同時，彈性回熱技術可以達到節能的效果，該系統增加了低負荷下汽輪機的吸氣量，提高了熱系統的循環效率。

德國西門子公司計算過彈性加熱技術，在單元50%的負荷狀況下，可以降低汽輪機的熱消耗57kJ/(kWh)，相當于降低煤消耗2.18g/(kWh)。此外，該技術還能提高鍋爐低負荷燃燒效率和穩定燃燒性能，顯著提高單元的調頻能力和調頻經濟性，確保單元的調頻運行安全性[5-7]。

2.4滿足SCR脫硝裝置全負荷運行低排煙溫度的鍋爐設計改造

[8]為滿足SCR脫硝裝置全負荷運行，設計鍋爐布置，包括SCR脫硝裝置、SCR脫硝裝置前煙道空間中的前置換熱裝置、SCR脫硝裝置后煙道空間中的后置換熱裝置和可調開度的擋板旁路煙道。

高負荷時，關閉旁路煙道擋板，煙氣通過前熱交換裝置溫度降低350℃左右后進入SCR脫硝裝置，進入后熱交換裝置，煙氣溫度進一步降低后進入預熱器，最終降低排煙溫度的低負荷時，打開或調節旁路煙道擋板的開度，煙氣主要通過旁路煙道部分通過前熱交換裝置溫度維持在350℃左右后進入SCR脫硝裝置，進入后熱交換裝置，煙氣溫度進一步降低

在全負荷運行范圍內，不僅滿足氮氧化物的排放要求，還保證了高鍋爐效率，實現了高效低污染。

3結語

基于資源制約緊張、環境污染嚴重、生態退化嚴峻、生態文明建設的國家需求，火電行業堅持創新驅動和推進應用并重方針，在構建綠色環境保護型增量脫硝裝置的同時，全面提高現役脫硝裝置庫存的環境保護技術水平，實現全天候條件下脫硝系統安全、穩定、符合標準的運行，實現電力工業綠色發展、循環發展和低碳發展。