如何在24小时365天的条件下实现燃煤电站烟气脱硝装置的安全、稳定、符合标准的运行是氮氧化物控制领域研究的重要方向。详细分析了燃煤机组低负荷运行条件下对SCR烟气脱硝系统的影响，建议在低负荷条件下实现SCR脱硝装置全天候运行的应对策略。

截至2012年底，约90%的机组建设或进行低氮燃烧改造，脱硝装机容量达2.3亿KW，约占煤电容量28.1%，其中SCR占99%以上[1]。随着新修订的《火电厂大气污染物排放标准》(GB13223-2011)实施[2]，对火电厂氮氧化物排放提出了更严格的要求。

面对生态文明建设的国家需求，根据我国以煤为中心的能源资源特征决定了我国以煤电为中心的电源结构，电力行业氮氧化物控制形势面临前所未有的压力。特别是随着社会用电结构的变化，燃煤火电机组大面积、长期低负荷运行，进入脱硝系统的烟雾温度过低，大大影响火电厂脱硝系统的正常运行，对氮氧化物的减排产生严重不利影响。因此，研究脱硝系统在单元低负荷运行条件下的适用性是该领域研究的热点和难点之一。

1机组低负荷运行对脱硝系统的影响分析

在机组运行过程中，锅炉负荷的变化会引起排烟量、温度、排烟成分的变化，从而改变催化剂所在的排烟环境。锅炉低负荷运行，烟气温度下降，脱硝系统主要存在三个问题[3]:

(1)烟气温度低于催化剂的反应温度时，氨分子和SO3和H2O发生化学反应生成(NH4)2SO4或NH4HSO4，与NOx的反应概率下降

(2)SCR系统设置最低运行温度的目的是防止硫酸氢铵堵塞催化剂的孔隙，降低催化剂的活性，但同时，在单元负荷低的情况下，SCR系统的入口烟的温度低于最低运行温度而无法启动运行的问题。

(3)低负荷时将脱硝装置进口的设计烟温提高到满足催化剂的要求，高负荷时进口烟温提高，排放温度高，锅炉效率低，煤消耗量大。

一般设计在高负荷时满足低排烟温度，电站在低负荷下只能解列脱硝装置。这显然不能满足新的火电厂氮氧化物排放要求。

2应对策略

2.1研究开发低温SCR技术

低温SCR技术原理与传统的SCR烟气脱硝工艺基本相同，两者的最大区别是SCR脱硝装置布置在省煤器和空气预热器之间高温(300～450℃)、高尘(20～50g/m3)端，而低温SCR装置则布置在锅炉尾部除尘器后或引风机后、FGD前的低温(100～200℃)、低尘(<200mg/m3)端，可大大减小反应器的体积，改善催化剂运行环境，具有明显的技术经济优势，是具有与传统SCR竞争的技术，是现役机组的脱硝改造性价比更高的技术。

2.2省煤器优化改造

省煤器优化改造主要有

(1)锅炉省煤器旁路烟道[4]两种方案。省煤器前直接将部分烟气引入SCR装置，提高低负荷下的SCR入口烟气温度维持运转的方法成本显着增加。但《火电厂烟气脱硝工程技术规范选择性催化还原法》（HJ562-2010）规定不可设反应器旁路。

(2)将锅炉的省煤器设计成两部分，其低温部分放置在SCR出口侧，将SCR放置在烟气温度高的区域，解决低负荷烟气温度过低无法运转的问题。由于偏离催化剂的最佳反应温度范围，脱硝效率会下降。此外，该方法仅适用于新单元。

2.3弹性加热技术

弹性加热技术可调式加热锅炉供水，在高压缸中选择合适的加热点，相应增加加加热器可调式加热器。负荷下降时，通过调节门，该加热器的入口压力几乎不变，供水温度几乎不变。

通过实施弹性回热技术，低负荷下省煤器入口水温可提高，使其出口烟温相应提高，可确保SCR在全负荷范围内在催化剂高效区域运行，真正实现全时段脱硝。同时，弹性回热技术可以达到节能的效果，该系统增加了低负荷下汽轮机的吸气量，提高了热系统的循环效率。

德国西门子公司计算过弹性加热技术，在单元50%的负荷状况下，可以降低汽轮机的热消耗57kJ/(kWh)，相当于降低煤消耗2.18g/(kWh)。此外，该技术还能提高锅炉低负荷燃烧效率和稳定燃烧性能，显着提高单元的调频能力和调频经济性，确保单元的调频运行安全性[5-7]。

2.4满足SCR脱硝装置全负荷运行低排烟温度的锅炉设计改造

[8]为满足SCR脱硝装置全负荷运行，设计锅炉布置，包括SCR脱硝装置、SCR脱硝装置前烟道空间中的前置换热装置、SCR脱硝装置后烟道空间中的后置换热装置和可调开度的挡板旁路烟道。

高负荷时，关闭旁路烟道挡板，烟气通过前热交换装置温度降低350℃左右后进入SCR脱硝装置，进入后热交换装置，烟气温度进一步降低后进入预热器，最终降低排烟温度的低负荷时，打开或调节旁路烟道挡板的开度，烟气主要通过旁路烟道部分通过前热交换装置温度维持在350℃左右后进入SCR脱硝装置，进入后热交换装置，烟气温度进一步降低

在全负荷运行范围内，不仅满足氮氧化物的排放要求，还保证了高锅炉效率，实现了高效低污染。

3结语

基于资源制约紧张、环境污染严重、生态退化严峻、生态文明建设的国家需求，火电行业坚持创新驱动和推进应用并重方针，在构建绿色环境保护型增量脱硝装置的同时，全面提高现役脱硝装置库存的环境保护技术水平，实现全天候条件下脱硝系统安全、稳定、符合标准的运行，实现电力工业绿色发展、循环发展和低碳发展。