火力发电行业的氮氧化物排放业绩是指发电机组平均每次发电烟囱排放口排放的NOx(NO2)的数量，综合反映发电机组的发电效率和NOx排放强度水平。氮氧化物排放业绩标准有力促进电力行业清洁发展，有利于提高发电厂发电效率，推进NOx污染物的管理和总量减排。

随着脱硝超低排放要求及改造工程的推进，如何提高脱硝设施运行水平，满足超低排放要求成为研究的难点。为此，本文从脱硝设施运行角度出发，开展燃煤电厂脱硝绩效提升技术研究，实现脱硝设施运行绩效最优化，探索在最佳可行技术条件下，实现火电机组脱硝设施最低排放限值。

1提高排放限制值

超低排放要求对氮氧化物GPS的提高非常明显，排放标准值提高，发电量不变时，排放业绩明显下降。大多数发电厂的氮氧化物GPS都有提高潜力，但这种潜力取决于排放限制值的设定。表1为了测量氮氧化物排放限制值与GPS的关系，发电煤消耗用300g/(kWh)进行评价。

表1氮氧化物排放限值与GPS的关系

从表可以看出，只要能满足超低排放，其业绩就会倍增，50mg/m3的排放标准比200mg/m3的排放标准业绩提高304%。对于燃煤电厂脱硝设施来说，满足超低排放改造的手段和方法主要两种:低氮燃烧改造和增加催化剂体积/层数。

1.1低氮燃烧器改造

低氮燃烧器改造的主要目的是NOx脱硝装置入口浓度在300~350mg/m3以下，脱硝效率在85%~92%是最佳效率。过高的效率对氨氮流场的匹配度要求非常高，偏差大的话，氨的逃脱浓度会增加，影响尾部设备(空预器等)。进行低氮改造是以不牺牲锅炉热效率为前提，与锅炉匹配，结合燃煤特性优化运行。需要注意的是，在低氮燃烧改造过程中，密切关注锅炉膛结渣和水冷壁高温腐蚀问题。

1.2增加运行脱硝催化剂的体积用量/层数

新单元的脱硝设施催化剂可以以3+1或3+2方式预约，现役单元的脱硝设施可以追加催化剂备用层，形成3+0的配置方式。催化剂形式可根据煤质和烟气条件进行选择。增加催化剂备用层需要考虑催化剂和烟气的空速比在合理范围内，通常商业催化剂的空速范围为3000~5000h-1，过低的空速会浪费催化剂，过高的空速会使烟气停留时间短，不利于NO和NH3在催化剂表面的吸附和脱附。

满足100mg/m3氮氧化物排放浓度的燃煤单元实施超低排放可以提高排放性能。选择新的催化剂时，必须注意两个问题。一是根据煤质状况，控制炉煤硫分，重点关注催化剂碱金属中毒和砷中毒问题，二是增加催化剂后，提高SO2/SO3的转化率，硫酸氢铵的生成概率大幅增加，后续设备如空预器、布袋吸尘器(如有)等堵塞腐蚀。

2全时段/全负荷脱硝

环境保护部《关于火力发电站SCR脱硝系统在锅炉低负荷运行中NOx排放超标问题的复印件》(环状[2021]143号)指出，火力发电站大气污染物排放标准是国家强制标准，火力发电站在任何运行负荷中都必须满足标准排放，这对脱硝设施满足超低限值的时间比率提出了更高的要求。表2是锅炉低负荷脱硝装置的退出影响NOx排放的业绩状况。从表2可以看出，40%和50%的低负荷持续时间对全年NOx排放业绩的影响分别为155%和194%。

表2锅炉低负荷脱硝装置退出影响NOx排放绩效的情况

全实现时段全负荷率脱硝目前可行的技术主要有省煤器分级、高温烟气旁路、省煤器给水旁路及弹性回热技术等方式，提高SCR入口烟气温度，确保在催化剂活性温度以内运行SCR反应器。其中，省煤器分级技术因不影响锅炉效率，可提高低负荷条件下脱硝设施投运时间而倍受青睐。

3运行状况和参数优化

脱硝设施运行优化在合理的排烟条件和氨氮摩尔比条件下，结合脱硝反应器内的实际情况，使脱硝设备的设计参数满足速度、温度和浓度分布的均匀要求。这种调整主要从三个方向开始，一个是煤的燃烧控制，二个是流场的不均匀性调整，三个是维持适当的氨氮摩尔比。

3.1煤炭的燃烧控制

煤炭的燃烧控制包括煤炭配合和燃烧器的调整，以往煤炭混合注意热值和硫分，在控制NOx的要求下应加入挥发分指标。

(1)配煤烧制。低负荷时，配合低挥发分、低热量的煤种，有提高排烟温度的效果。燃料挥发分下降时，煤粉着火延迟，燃烧时间增加，炉膛出口温度增加，排烟温度上升。此外，燃油性质影响锅炉排烟温度，降低燃油低位发热量，当锅炉出力保持不变时，直接导致燃油量增加，烟气量和流速上升，最终提高排烟温度。

(2)优化燃烧控制。优化燃烧调整可以从两个方面着手:一是提高燃烧器的角度，提高火焰中心，提高炉膛出口烟的温度；二是在低负荷时，在保证燃烧安全的情况下，相对增加上层燃料量，减少下层燃料量，达到火焰中心位置上升的效果，提高烟的温度。

3.2流场均布调整

脱硝流场不均匀，一侧通流阻力大，压损高，氨氮混合不均匀，烟道积灰，加速内部部部件磨损催化剂局部积灰严重，加速催化剂磨损的氨超标，加速空预器的堵塞和腐蚀性。

(1)流场均布调整。在单元启动前(鼓风机试转期间，锅炉冷通风条件)下，对SCR各层催化剂进口流场(以上层为中心)进行多点风速测试，了解SCR设备的灰、磨损和烟道内部的具体结构状况和流场分布的基本情况，判断进口流场是否均匀，烟道设计是否合理

(2)喷射网的优化。根据不同负载烟气流速调节该区域的喷雾手动调节阀，根据测试结果适当调节喷雾系统和相关系统。在SCR进口流场、NOx浓度相对均匀的条件下，通过预测试、氨空调总阀调整、氨空调总阀调整、故障排除后的氨装置调整等试验内容，实现SCR出口NOx和氨的逃脱相对均匀，缓和空调堵塞灰尘的目的。同时，可以比较分析氨空调前后的效果。

(3)运行中保持适当的氨氮摩尔比。氨氮摩尔比从0.7慢慢增加时，脱硝效率线性增加，氨的逃脱率慢慢增加。氨氮摩尔比达到1.05时，脱硝效率达到最大值后，随着氨氮摩尔比的增加，脱硝效率减小，NH3超量时NH3氧化等副反应增大。

氨氮摩尔比超过1时氨气逃脱率急剧增加，对环境造成二次污染，也影响脱硝设施运行的经济性能。

4定期催化剂性能检测

近年来脱硝催化剂市场竞争激烈，催化剂检测存在主要问题:降低催化剂生产成本、钛白粉质量不符合标准、成型催化剂单元长度方向变形、催化剂成型后质量不均匀、催化剂比表面积和微观孔隙率显着低、活性低等。这些问题直接或间接影响催化剂的使用寿命、脱硝效率和脱硝装置的可靠性。

因此，需要定期检查和评估催化剂的性能和状态，科学制定催化剂的全寿命管理措施，确保SCR脱硝装置的核心部件稳定可靠。运行中的催化剂通过分阶段的定期性能检查，充分把握催化剂的状态，评价催化剂的惰化时间，通过检查数据可以指导运行优化，根据催化剂的性能状况和状况条件优化运行控制，确保脱硝催化剂的可靠稳定运行

5脱硝自动化逻辑优化

脱硝系统对供氨量的控制通常采用基本控制方式，即固定摩尔比控制或固定效率控制方式。在这种控制方式下，系统根据固定的NH3/NOx摩尔比去除烟气中的NOx。该喷氨系统的主调节器调节对象脱硝反应器出口烟气NOx含量，副调节器调节对象为脱硝系统氨空混合器前氨气流量。

该控制战略投入后，入口NOx浓度稳定时，脱硝效果显着，但入口NOx浓度发生较大变动时，调节响应迟缓，影响还原剂投入过少或投入过多，喷射系统自动回路投入不稳定，长期影响脱硝系统的长期稳定运行。

提高脱硝控制逻辑的稳定性也能提高脱硝运行的业绩，可以以主控制回路的取出口NOx浓度为过程值进行调节，辅助回路可以以供氨流量为过程值进行调节。同时，在串联控制框架的基础上，增加多个消除干扰因素或多个参考变量值的控制措施，使其能够、消除干扰，最终达到正确控制的目的，逻辑优化结果在入口NOx浓度有很大变动时，优化的喷射系统迅速向氨气流量调节机构发出指令，调节烟气出口NOx浓度

6结语

(1)超低排放标准的执行，50mg/m3的排放要求比200mg/m3的排放标准绩效提高了304%。

(2)推行全时段全负荷脱硝技术，当低负荷40%及以下时间全年累积超过1200h，将影响排放绩效降低155%。

(3)优化运行状况和参数，分为燃烧终端控制、流场均匀性调整、维持适当的氨氮摩尔比。定期测试运输催化剂的性能，了解催化剂的状态，保证在高活性区间。

(4)结合发电厂实际情况优化脱硝自动化逻辑，确保脱硝设施自动装置稳定运行。