1引言

以煤為中心的能源結構，直接燃燒利用是中國大氣污染的主要原因之一。因此，為了保障空氣質量，必須采用先進的污染物管理技術來控制燃煤機組的污染物排放總量，并執行更嚴格的排放標準。在環保部于2011年7月發布的《火電廠大氣污染物排放標準》（GB13223-2011）中，要求燃煤鍋爐氮氧化物（以NO2計）排放濃度低于100mg/Nm3或200mg/Nm3。

2014年9月，在發展改革委員會、環境保護部、能源局共同發行的《煤電節能減排升級和改造行動計劃(2014-2021年)》中，煤炭單元必須滿足最低技術出力以上的全負荷，全時間段穩定達到排放要求，即大氣污染物排放濃度基本符合煤氣單元排放限制要求，其中氮氧化物(NO2計)排放濃度在50mg/Nm3以下。

2021年12月，環境保護部、發展改革委員會、能源局再次共同發行了《全面實施燃煤發電廠超低排放和節能改造工作方案》，要求東部、中部和西部地區分別在2021年、2021年和2021年前完成超低排放改造。發展改革委員會、環境保護部、能源局于2021年12月2日共同發行的燃煤發電廠超低排放電費支持政策相關問題的通知(發展改革價格[2021]2835日)明確規定，對合格檢查并符合超低排放要求的燃煤發電企業提供適當的網絡電費支持。

其中，到2021年1月1日為止，實現并聯網運行的超低排放單元，統一購買的網絡電力提高1分/kW-h、0.5分/kW-h(含稅)，提高電力與實現超低排放的時間比率有關。另外需要注意的是，煙塵、二氧化硫、氮氧化物排放中有一項不符合超低排放標準，即視為該時段不符合超低排放標準。綜上所述，國家從排放標準和鼓勵政策兩個方面引導全負荷脫硝的實現。

目前，廣泛應用的煙霧脫硝技術是選擇性催化還原法(SCR)。為了滿足SCR催化劑的溫度窗，在SCR反應器的設計過程中，一般要求入口煙氣溫度為320的設計過程中。在實際運行過程中，由于鍋爐負荷受電網控制，無法長期高負荷運行，部分鍋爐運行在50%以下時，SCR入口煙溫低于320溫，SCR無法正常運行，NOX排放濃度過低，催化劑無效，氨增加等。因此，需要采用寬負荷脫硝技術來滿足NOX放要求，實現最低技術出力以上全負荷，全時段穩定達到排放要求。

2寬負荷脫硝技術

寬負荷脫硝技術主要分為低溫催化劑和鍋爐側改造。低溫催化劑主要通過擴大脫硝催化劑溫度窗口，可以在低負荷煙草溫度條件下保證脫硝效率。但燃煤電站鍋爐低溫SCR催化劑技術目前尚未應用于工程。鍋爐側改造主要通過改造鍋爐煙風、蒸汽系統(含煤器)，提高鍋爐低負荷時SCR入口煙溫，實現正常脫硝。其中，鍋爐側改造的主要技術包括:省煤器旁路(煙氣或水旁路)、省煤器隔離、供水加熱、省煤器等級，都有工程應用。

2.1省煤器旁路

省煤器旁路在省煤器排煙或供水側設旁路，用于減少低負荷時省煤器吸熱，提高SCR入口煙溫。

2.1.1省煤器排煙旁路

低負荷時，將省煤器入口部分高溫排煙經旁路直接引入省煤器出口排煙道，提高SCR入口排煙溫度。該技術的優點是系統簡單，投資成本低，但低負荷運顯的缺點，低負荷運行時節約煤器的吸熱量減少，空預器的排煙溫度上升，鍋爐效率下降。

另外，煙氣隔斷技術對隔斷煙道擋板門的性能要求比較高，機組高負荷拆除隔斷時，由于省煤器進口煙氣溫度能達到500℃以上，隔斷調節擋板在高溫下極易變形，造成內漏，同樣會提高煙氣溫度，影響鍋爐的經濟性。同時，滿載時擋板內泄漏量大，節煤器出口煙氣溫度可能達到400℃以上，催化劑燒結開始，燒結過程不可逆，催化劑活性下降。因此煙氣旁路存在一定的技術風險。

2.1.2省煤器給水旁路

低負荷時，將省煤器入口的部分給水經旁路引入省煤器出口或鍋爐下降管，通過調節旁路水量控制省煤器換熱量，提高SCR入口煙溫。該技術的優點是系統簡單，投資成本低，但由于低負荷時省煤器出口煙霧溫度低，如果需要保證省煤器出口煙霧溫度，必然會增加旁路水流量，省煤器中介質超溫，省煤器出口水溫的不足無法滿足單元的安全運行要求。此外，該方案與煙氣旁路一樣，排煙溫度上升，影響單元的經濟性。目前國內尚未見成功應用案例，因此不建議采用此方案。

2.2省煤器分隔

省煤器分隔技術是將原省煤器煙道用分隔板分隔為多個內置獨立通道，分別設置煙道擋板。低負荷時，通過調節煙道擋板門，減少煤炭交換器的熱量，提高SCR入口的煙溫。該技術的優點是投資成本低，能夠滿足溫度上升的需求，但由于擋板門運行高溫高灰，對其可靠性要求高，另外，由于煙道分離，吹灰有一定的難易度，該技術也降低了鍋爐效率。

2.3供水加熱

供水加熱技術是通過提取蒸汽或其他熱源加熱節煤器的入口供水，降低節煤器的傳熱溫差，減少換熱量，提高節煤器的出口煙溫。

2.3.1爐水循環

爐水循環是安裝爐水循環回路，抽取爐水加熱省煤器供水。低負荷時，將部分爐水引入省煤器入口，提高省煤器進口水溫，減少省煤器換熱，提高SCR入口煙溫。該技術系統簡單，調節靈活，但主要用于蒸汽爐泵馀量大的情況下，鍋爐效率也會下降。

2.3.2零號高加

零號高加技術是在回熱系統的1號高加之前增0號高加。低負荷時，投入零號高加提升給水溫度，降低省煤器換熱量，進而提高省煤器出口煙溫。零號高會降低汽車的熱消耗，但系統復雜，鍋爐效率也會降低。

2.4省煤器等級

省煤器等級將省煤器尾端部分受熱面移至SCR反應器出口，通過降低SCR前省煤器的換熱量，提高SCR入口煙溫，保證SCR裝置的寬負荷運行。省煤器分級的優點是溫度調節范圍大，運行穩定，鍋爐側的傳熱過程和分配沒有變化，對鍋爐效率等性能指標沒有影響。但對改造項目會涉及部分省煤器的拆除及新增省煤器，因此成本較高，系統改造相對復雜。

3結論

電站鍋爐寬負荷脫硝改造勢在必行，現有寬負荷脫硝技術可滿足寬負荷脫硝要求。經過技術經濟的比較，建議新單元優先采用省煤器等級寬負荷脫硝技術，建議改造單元通過技術經濟選擇合適的技術改造方案。