火力發電行業的氮氧化物排放業績是指發電機組平均每次發電煙囪排放口排放的NOx(NO2)的數量，綜合反映發電機組的發電效率和NOx排放強度水平。氮氧化物排放業績標準有力促進電力行業清潔發展，有利于提高發電廠發電效率，推進NOx污染物的管理和總量減排。

隨著脫硝超低排放要求及改造工程的推進，如何提高脫硝設施運行水平，滿足超低排放要求成為研究的難點。為此，本文從脫硝設施運行角度出發，開展燃煤電廠脫硝績效提升技術研究，實現脫硝設施運行績效最優化，探索在最佳可行技術條件下，實現火電機組脫硝設施最低排放限值。

1提高排放限制值

超低排放要求對氮氧化物GPS的提高非常明顯，排放標準值提高，發電量不變時，排放業績明顯下降。大多數發電廠的氮氧化物GPS都有提高潛力，但這種潛力取決于排放限制值的設定。表1為了測量氮氧化物排放限制值與GPS的關系，發電煤消耗用300g/(kWh)進行評價。

表1氮氧化物排放限值與GPS的關系

從表可以看出，只要能滿足超低排放，其業績就會倍增，50mg/m3的排放標準比200mg/m3的排放標準業績提高304%。對于燃煤電廠脫硝設施來說，滿足超低排放改造的手段和方法主要兩種:低氮燃燒改造和增加催化劑體積/層數。

1.1低氮燃燒器改造

低氮燃燒器改造的主要目的是NOx脫硝裝置入口濃度在300~350mg/m3以下，脫硝效率在85%~92%是最佳效率。過高的效率對氨氮流場的匹配度要求非常高，偏差大的話，氨的逃脫濃度會增加，影響尾部設備(空預器等)。進行低氮改造是以不犧牲鍋爐熱效率為前提，與鍋爐匹配，結合燃煤特性優化運行。需要注意的是，在低氮燃燒改造過程中，密切關注鍋爐膛結渣和水冷壁高溫腐蝕問題。

1.2增加運行脫硝催化劑的體積用量/層數

新單元的脫硝設施催化劑可以以3+1或3+2方式預約，現役單元的脫硝設施可以追加催化劑備用層，形成3+0的配置方式。催化劑形式可根據煤質和煙氣條件進行選擇。增加催化劑備用層需要考慮催化劑和煙氣的空速比在合理范圍內，通常商業催化劑的空速范圍為3000~5000h-1，過低的空速會浪費催化劑，過高的空速會使煙氣停留時間短，不利于NO和NH3在催化劑表面的吸附和脫附。

滿足100mg/m3氮氧化物排放濃度的燃煤單元實施超低排放可以提高排放性能。選擇新的催化劑時，必須注意兩個問題。一是根據煤質狀況，控制爐煤硫分，重點關注催化劑堿金屬中毒和砷中毒問題，二是增加催化劑后，提高SO2/SO3的轉化率，硫酸氫銨的生成概率大幅增加，后續設備如空預器、布袋吸塵器(如有)等堵塞腐蝕。

2全時段/全負荷脫硝

環境保護部《關于火力發電站SCR脫硝系統在鍋爐低負荷運行中NOx排放超標問題的復印件》(環狀[2021]143號)指出，火力發電站大氣污染物排放標準是國家強制標準，火力發電站在任何運行負荷中都必須滿足標準排放，這對脫硝設施滿足超低限值的時間比率提出了更高的要求。表2是鍋爐低負荷脫硝裝置的退出影響NOx排放的業績狀況。從表2可以看出，40%和50%的低負荷持續時間對全年NOx排放業績的影響分別為155%和194%。

表2鍋爐低負荷脫硝裝置退出影響NOx排放績效的情況

全實現時段全負荷率脫硝目前可行的技術主要有省煤器分級、高溫煙氣旁路、省煤器給水旁路及彈性回熱技術等方式，提高SCR入口煙氣溫度，確保在催化劑活性溫度以內運行SCR反應器。其中，省煤器分級技術因不影響鍋爐效率，可提高低負荷條件下脫硝設施投運時間而倍受青睞。

3運行狀況和參數優化

脫硝設施運行優化在合理的排煙條件和氨氮摩爾比條件下，結合脫硝反應器內的實際情況，使脫硝設備的設計參數滿足速度、溫度和濃度分布的均勻要求。這種調整主要從三個方向開始，一個是煤的燃燒控制，二個是流場的不均勻性調整，三個是維持適當的氨氮摩爾比。

3.1煤炭的燃燒控制

煤炭的燃燒控制包括煤炭配合和燃燒器的調整，以往煤炭混合注意熱值和硫分，在控制NOx的要求下應加入揮發分指標。

(1)配煤燒制。低負荷時，配合低揮發分、低熱量的煤種，有提高排煙溫度的效果。燃料揮發分下降時，煤粉著火延遲，燃燒時間增加，爐膛出口溫度增加，排煙溫度上升。此外，燃油性質影響鍋爐排煙溫度，降低燃油低位發熱量，當鍋爐出力保持不變時，直接導致燃油量增加，煙氣量和流速上升，最終提高排煙溫度。

(2)優化燃燒控制。優化燃燒調整可以從兩個方面著手:一是提高燃燒器的角度，提高火焰中心，提高爐膛出口煙的溫度；二是在低負荷時，在保證燃燒安全的情況下，相對增加上層燃料量，減少下層燃料量，達到火焰中心位置上升的效果，提高煙的溫度。

3.2流場均布調整

脫硝流場不均勻，一側通流阻力大，壓損高，氨氮混合不均勻，煙道積灰，加速內部部部件磨損催化劑局部積灰嚴重，加速催化劑磨損的氨超標，加速空預器的堵塞和腐蝕性。

(1)流場均布調整。在單元啟動前(鼓風機試轉期間，鍋爐冷通風條件)下，對SCR各層催化劑進口流場(以上層為中心)進行多點風速測試，了解SCR設備的灰、磨損和煙道內部的具體結構狀況和流場分布的基本情況，判斷進口流場是否均勻，煙道設計是否合理

(2)噴射網的優化。根據不同負載煙氣流速調節該區域的噴霧手動調節閥，根據測試結果適當調節噴霧系統和相關系統。在SCR進口流場、NOx濃度相對均勻的條件下，通過預測試、氨空調總閥調整、氨空調總閥調整、故障排除后的氨裝置調整等試驗內容，實現SCR出口NOx和氨的逃脫相對均勻，緩和空調堵塞灰塵的目的。同時，可以比較分析氨空調前后的效果。

(3)運行中保持適當的氨氮摩爾比。氨氮摩爾比從0.7慢慢增加時，脫硝效率線性增加，氨的逃脫率慢慢增加。氨氮摩爾比達到1.05時，脫硝效率達到最大值后，隨著氨氮摩爾比的增加，脫硝效率減小，NH3超量時NH3氧化等副反應增大。

氨氮摩爾比超過1時氨氣逃脫率急劇增加，對環境造成二次污染，也影響脫硝設施運行的經濟性能。

4定期催化劑性能檢測

近年來脫硝催化劑市場競爭激烈，催化劑檢測存在主要問題:降低催化劑生產成本、鈦白粉質量不符合標準、成型催化劑單元長度方向變形、催化劑成型后質量不均勻、催化劑比表面積和微觀孔隙率顯著低、活性低等。這些問題直接或間接影響催化劑的使用壽命、脫硝效率和脫硝裝置的可靠性。

因此，需要定期檢查和評估催化劑的性能和狀態，科學制定催化劑的全壽命管理措施，確保SCR脫硝裝置的核心部件穩定可靠。運行中的催化劑通過分階段的定期性能檢查，充分把握催化劑的狀態，評價催化劑的惰化時間，通過檢查數據可以指導運行優化，根據催化劑的性能狀況和狀況條件優化運行控制，確保脫硝催化劑的可靠穩定運行

5脫硝自動化邏輯優化

脫硝系統對供氨量的控制通常采用基本控制方式，即固定摩爾比控制或固定效率控制方式。在這種控制方式下，系統根據固定的NH3/NOx摩爾比去除煙氣中的NOx。該噴氨系統的主調節器調節對象脫硝反應器出口煙氣NOx含量，副調節器調節對象為脫硝系統氨空混合器前氨氣流量。

該控制戰略投入后，入口NOx濃度穩定時，脫硝效果顯著，但入口NOx濃度發生較大變動時，調節響應遲緩，影響還原劑投入過少或投入過多，噴射系統自動回路投入不穩定，長期影響脫硝系統的長期穩定運行。

提高脫硝控制邏輯的穩定性也能提高脫硝運行的業績，可以以主控制回路的取出口NOx濃度為過程值進行調節，輔助回路可以以供氨流量為過程值進行調節。同時，在串聯控制框架的基礎上，增加多個消除干擾因素或多個參考變量值的控制措施，使其能夠、消除干擾，最終達到正確控制的目的，邏輯優化結果在入口NOx濃度有很大變動時，優化的噴射系統迅速向氨氣流量調節機構發出指令，調節煙氣出口NOx濃度

6結語

(1)超低排放標準的執行，50mg/m3的排放要求比200mg/m3的排放標準績效提高了304%。

(2)推行全時段全負荷脫硝技術，當低負荷40%及以下時間全年累積超過1200h，將影響排放績效降低155%。

(3)優化運行狀況和參數，分為燃燒終端控制、流場均勻性調整、維持適當的氨氮摩爾比。定期測試運輸催化劑的性能，了解催化劑的狀態，保證在高活性區間。

(4)結合發電廠實際情況優化脫硝自動化邏輯，確保脫硝設施自動裝置穩定運行。