大氣溫度、相對濕度變化對余熱鍋爐噴氨量的影響

張洪雨

（京能未來燃?xì)鉄犭娪邢薰?，北?102209）

大氣溫度、相對濕度變化對余熱鍋爐噴氨量的影響

張洪雨

（京能未來燃?xì)鉄犭娪邢薰?，北?102209）

本文介紹了燃機(jī)在預(yù)混燃燒模式下，大氣溫度和相對濕度對于余熱鍋爐噴氨量的影響。在分析諸多影響后提出了相關(guān)的針對措施，借以來知道大家在大氣溫度和相對濕度變化后如何有效的控制余熱鍋爐噴氨量，從而有效控制余熱鍋爐NOx的排放。

大氣溫度相對濕度；噴氨量；分析

某廠機(jī)組配置為：燃機(jī)是西門子SGT5-2000E、余熱鍋爐是光華鍋爐UGSCC5-2000E-R、汽輪機(jī)是上汽LZCB81-7.8/0.65/0.3型，機(jī)組為“一拖一”分軸布置。余熱鍋爐在模塊2和模塊3直接布置了SCR脫硝反應(yīng)裝置，在大于280℃的環(huán)境中通過噴氨來降低NOx的排放。由于機(jī)組絕大多數(shù)運(yùn)行期間，燃機(jī)燃燒均處于預(yù)混模式，下面我們將主要研究燃機(jī)預(yù)混模式下，大氣溫度和相對濕度對于余熱鍋爐噴氨量的影響。

一、余熱鍋爐SCR脫硝反應(yīng)器的反應(yīng)過程

蒸汽-燃?xì)饴?lián)合循環(huán)機(jī)組中余熱鍋爐SCR脫硝反應(yīng)器中主要過程如圖1所示。

在SCR脫硝反應(yīng)器里的反應(yīng)主要是依據(jù)如下原理進(jìn)行的：

1.在有氧環(huán)境里NH3與煙氣中的NOx的反應(yīng)為：

2.在上述反應(yīng)中NO和NH3還有一個副反應(yīng)，會生產(chǎn)N2O這種溫室氣體，反應(yīng)如下：

3.若NO/NH3＜1還會附加NH3被氧化的反應(yīng)：

圖1　

圖2　

圖3　

由此我們可以看出SCR反應(yīng)器里的氧化還原反應(yīng)是復(fù)雜的，如果控制不好將會造成氨資源的大量浪費(fèi)，同時還可能產(chǎn)生較多的污染氣體，使得脫硝工作得不償失。

二、大氣溫度和相對濕度變化同余熱鍋爐噴氨量的關(guān)系分析

1.由于北京地區(qū)四季分明，春夏秋冬四季具有很強(qiáng)的季候特點(diǎn)，其中春天大氣溫度低、相對濕度高（取五一左右天氣）；夏季大氣溫度高、相對濕度高；秋季大氣溫度高、相對濕度低；冬季大氣溫度低、相對濕度低。我們可以通過對這4種情況的分析得出大氣溫度和相對的濕度變化對余熱鍋爐噴氨量的影響。

2.在燃?xì)鈾C(jī)組在預(yù)混模式運(yùn)行期間機(jī)組各種參數(shù)趨于穩(wěn)定，在諸多參數(shù)的調(diào)整上具有很好的便利性。目前北京地區(qū)燃?xì)鈾C(jī)組氮氧化物排放指標(biāo)要求為小于30mg/Nm3，各單位若控制在15mg/Nm3以下排污費(fèi)減半，所以各單位控制NOx折算值小于15mg/Nm3。在機(jī)組運(yùn)行期間SCR后的NOx測量值和折算值都要求小于15mg/Nm3。

3.春季（取五一左右天氣）期間機(jī)組運(yùn)行的參數(shù)分析

3.1春氣機(jī)組低負(fù)荷運(yùn)行

我們可從圖2看出，所有工況SCR入口煙氣溫度大于280℃，能夠滿足NOx反應(yīng)要求，且NOx的排放滿足小于15mg/Nm3要求，隨著大氣溫度的上升機(jī)組噴氨量逐漸上升、大氣溫度的下降機(jī)組噴氨量下降。在03∶00大氣濕度的快速下降后噴氨量沒有05∶00后增長速度快，證明大氣相對濕度對噴氨量有著逆向作用。

3.2春氣機(jī)組高負(fù)荷運(yùn)行

我們可從圖3看出，所有工況SCR入口煙氣溫度大于280℃，能夠滿足NOx反應(yīng)要求，且NOx的排放滿足小于15mg/Nm3要求，隨著大氣溫度的上升機(jī)組噴氨量逐漸上升、大氣溫度的下降機(jī)組噴氨量下降。在整個白天大氣相對濕度呈現(xiàn)先下降后上升趨勢，余熱鍋爐噴氨量也在大氣相對濕度上升后有明顯下降，證明大氣相對濕度對噴氨量有著逆向作用?？梢姡簷C(jī)組負(fù)荷的高低不能影響大氣溫度和濕度對噴氨量的影響趨勢。

4.夏季期間機(jī)組運(yùn)行的參數(shù)分析

我們可從圖4內(nèi)看出，所有工況SCR入口煙氣溫度大于280℃，能夠滿足NOx反應(yīng)要求，且NOx的排放滿足小于15mg/Nm3要求，隨著大氣溫度的上升機(jī)組噴氨量逐漸上升、大氣溫度的下降機(jī)組噴氨量下降。在14∶00以前大氣濕度的降低加速了噴氨量的增加，14∶00以后大氣濕度的增加很好地減少了噴氨量。

5.秋季期間機(jī)組運(yùn)行的參數(shù)分析

我們可從圖5內(nèi)看出，所有工況SCR入口煙氣溫度大于280℃，能夠滿足NOx反應(yīng)要求，且NOx的排放滿足小于15mg/Nm3要求，隨著大氣溫度的上升機(jī)組噴氨量逐漸上升、大氣溫度的下降機(jī)組噴氨量下降。在14∶00以前大氣濕度的降低加速了噴氨量的急速增加，14∶00以后大氣濕度的增加很好地減少了噴氨量。

6.冬季期間機(jī)組運(yùn)行的參數(shù)分析

我們可從圖6內(nèi)看出，所有工況SCR入口煙氣溫度大于280℃，能夠滿足NOx反應(yīng)要求，且NOx的排放滿足小于15mg/Nm3要求，冬季大氣溫度和相對濕度變化不大，兩者對于噴氨量的影響不能明顯看出。

圖4　

圖5　

結(jié)論

圖6　

（1）從上我們可以看出在燃?xì)鈾C(jī)組負(fù)荷不變的情況下，余熱鍋爐噴氨量隨著大氣溫度的上升而增加，這主要是西門子V94.2型燃機(jī)在大氣溫度增加后燃機(jī)燃燒溫度會有小幅增加，眾所周知，隨著燃燒溫度的上升燃機(jī)熱力性NOx生成量增加，使得余熱鍋爐增加噴氨量來維持C2*小于15mg/Nm3。

（2）在燃機(jī)負(fù)荷不變的情況下，大氣相對濕度的增加和降低能夠?qū)姲绷坑兄^大的逆向影響，這主要是由于大氣相對濕度的增加客觀上降低了空氣的比容、降低了燃機(jī)燃燒溫度，從而減少了NOx的生產(chǎn)，達(dá)到了減少余熱鍋爐噴氨量的效果，反之則反。

（3）上述兩點(diǎn)告訴我們?nèi)紮C(jī)在預(yù)混模式下運(yùn)行，我們需要監(jiān)視大氣溫度和相對濕度的變化，季節(jié)性的調(diào)整噴氨量能夠指導(dǎo)我們在天氣驟變的情況下如何調(diào)整余熱鍋爐噴氨量，譬如突然的將水導(dǎo)致大氣相對濕度大幅上升；雨后的大風(fēng)會使得大氣相對濕度大幅下降等等。有了上述的解釋，我們就能夠在機(jī)組調(diào)整的時候做到心里有數(shù)、游刃有余。

[1]郭建.空氣溫度和相對濕度對空氣體積的影響[J].中國特種設(shè)備安全，2006，22（7）：15-15.

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