火電機(jī)組調(diào)峰技術(shù)論文篇二

　　火電機(jī)組煙氣脫硝技術(shù)選擇

　　摘要：火電廠煙氣脫硝已成為未來國家環(huán)境治理的重點(diǎn)工作，選擇合適的脫硝方法，對(duì)火電廠脫硝效率、投資及運(yùn)行成不都有較大影響，通過對(duì)幾種脫硝方式的比較，提出適應(yīng)的脫硝方式。

　　關(guān)鍵詞：煙氣 脫硝 SCR

　　Technical selection of gas denitration for PowerPlant

　　Abstract： Gas denitration for thermal power plant has beenkey project of national environmental governance in the future.Whether suitable method of denitration is selected or not, affects the efficiency of NOx reduction, as well as investment and operating cost.By comparing several different kinds of methods of denitration, it presents applicable method of denitration .

　　Key words：GasdenitrationSCR

　　中圖分類號(hào)： 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A文章編號(hào)：2095-2104(2012)01-0020-02

　　某廠2×300MW直接空冷凝汽式汽輪發(fā)電機(jī)組，于2004年9月、10月分別通過168小時(shí)試運(yùn)行。隨著環(huán)保要求的不斷提高，一期機(jī)組煙氣NOx排放已經(jīng)不能滿足環(huán)保要求，需要對(duì)一期鍋爐煙氣系統(tǒng)進(jìn)行相應(yīng)改造，加裝脫硝裝置，進(jìn)一步降低NOx排放，改善大氣質(zhì)量，滿足環(huán)保要求。

　　1脫硝工藝

　　1.1脫硝工藝簡介及方案

　　目前應(yīng)用在燃煤電站鍋爐上的成熟煙氣脫硝技術(shù)主要有低氮燃燒技術(shù)、選擇性催化還原技術(shù)(Selective Catalytic Reduction，簡稱SCR)、選擇性非催化還原技術(shù)(Selective Non-Catalytic Reduction，簡稱SNCR)以及SNCR/SCR混合煙氣脫硝技術(shù)。

　　1.2 SCR煙氣脫硝技術(shù)

　　選擇性催化還原(SCR)技術(shù)是目前應(yīng)用最多而且最有成效的煙氣脫硝技術(shù)。SCR技術(shù)是在金屬催化劑作用下，以NH3作為還原劑，將NOx還原成N2和H2O。NH3不和煙氣中的殘余的O2反應(yīng)，而如果采用H2、CO、CH4等還原劑，它們?cè)谶€原NOx的同時(shí)會(huì)與O2作用，因此稱這種方法為“選擇性”。主要反應(yīng)方程式為：

　　4NH3+4NO+O2─>4N2+6H2O(1)

　　8NH3+6NO2 ─>7N2+12H2O(2)

　　選擇適當(dāng)?shù)拇呋瘎┥鲜龇磻?yīng)可以在300℃~400℃的溫度范圍內(nèi)有效進(jìn)行。在NH3/NO=1的條件下，可以得到80%～90%的NOx脫除率。目前，世界各國采用的SCR系統(tǒng)占絕大多數(shù)，技術(shù)成熟運(yùn)行可靠，NOx脫除率高。我國在建的大多數(shù)電廠機(jī)組配套脫硝系統(tǒng)采用的就是SCR煙氣脫硝技術(shù)。

　　1.3 SNCR煙氣脫硝技術(shù)

　　選擇性催化還原脫除NOx的運(yùn)行成本主要受催化劑壽命的影響，一種不需要催化劑的選擇性還原過程或許更加有競(jìng)爭力，這就是選擇性非催化還原技術(shù)。該技術(shù)是用NH3、尿素等氨基還原劑噴入爐內(nèi)與NO進(jìn)行選擇性反應(yīng)，不用催化劑，因此必須在高溫區(qū)加入還原劑。還原劑噴入爐膛溫度為850~1100℃的區(qū)域，該還原劑迅速熱分解成NH3并與煙氣中的NO進(jìn)行SNCR反應(yīng)生成N2和水。該方法是以爐膛為反應(yīng)器。氨基還原劑可選擇性地還原煙氣中的NOx，基本上不與煙氣中的O2作用。在950~1050℃范圍內(nèi)，NH3或尿素還原NOx的主要反應(yīng)為：

　　NH3為還原劑

　　4NH3 + 4NO +O2 →4N2 + 6H2O

　　尿素為還原劑

　　2NO+CO(NH2)2 +1/2O2 → 2N2 + CO2 +2 H2O

　　當(dāng)溫度高于1100℃時(shí)，NH3則會(huì)被氧化為NO，即

　　4NH3+ 5O2 → 4NO + 6H2O

　　不同還原劑有不同的反應(yīng)溫度范圍，此溫度范圍稱為溫度窗。NH3的反應(yīng)最佳溫度區(qū)為950~1050℃。當(dāng)反應(yīng)溫度過高時(shí)，由于氨的分解會(huì)使NOx還原率降低，另一方面，反應(yīng)溫度過低時(shí)，氨的逃逸增加，也會(huì)使NOx還原率降低。NH3是高揮發(fā)性和有毒物質(zhì)，氨的逃逸會(huì)造成新的環(huán)境污染。

　　1.4 SNCR/SCR混合煙氣脫硝技術(shù)

　　SNCR/SCR混合煙氣脫硝技術(shù)是把SNCR工藝的還原劑噴入爐膛技術(shù)同SCR工藝?yán)锰右莅边M(jìn)行催化反應(yīng)的技術(shù)結(jié)合起來，進(jìn)一步脫除NOx。它是把SNCR工藝的低費(fèi)用特點(diǎn)同SCR工藝的高效率及低的氨逃逸率進(jìn)行有效結(jié)合。該聯(lián)合工藝于20世紀(jì)70年代首次在日本的一座燃油裝置上進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)表明了該技術(shù)的可行性。理論上，SNCR工藝在脫除部分NOx的同時(shí)也為后面的催化法脫硝提供所需要的氨。SNCR體系可向SCR催化劑提供充足的氨，但是控制好氨的分布以適應(yīng)NOx的分布的改變卻是非常困難的。為了克服這一難點(diǎn)，混合工藝需要在SCR反應(yīng)器中安裝一個(gè)輔助氨噴射系統(tǒng)。通過試驗(yàn)和調(diào)節(jié)輔助氨噴射可以改善氨氣在反應(yīng)器中的分布效果。SNCR/SCR混合工藝的運(yùn)行特性參數(shù)可以達(dá)到40%~80%的脫硝效率，氨的逃逸為3~15ppm。

　　由于鍋爐機(jī)組投運(yùn)時(shí)間較早，省煤器出口NOx排放濃度較高，結(jié)合工程實(shí)際情況，本期工程可按下述四個(gè)方案進(jìn)行考慮。

　　方案一：低氮燃燒技術(shù)+SCR法——先通過低NOx燃燒技術(shù)改造將鍋爐NOx排放濃度控制到650mg/Nm3再用SCR脫硝裝置將鍋爐NOx排放濃度降低到100mg/Nm3。

　　方案二：SCR法——直接通過SCR脫硝裝置將鍋爐NOx排放濃度降低到100mg/Nm3。

　　方案三：低氮燃燒技術(shù)+SNCR法——通過低NOx燃燒技術(shù)改造+SNCR混合法將鍋爐NOx排放濃度降低到200mg/Nm3。

　　方案四：SNCR/SCR法——通過SNCR/SCR混合法將鍋爐NOx排放濃度降低到200mg/Nm3。

　　2 煙氣脫硝技術(shù)的選擇

　　根據(jù)以上所了解的脫硝工藝，目前減少火電廠NOx排放的方法有多種，各種工藝的工程投資和脫硝效率各不相同，如何選擇適合于本工程的脫硝工藝，主要從以下幾個(gè)方面綜合考慮：

　　(1)NOx排放濃度和排放量必須滿足國家和當(dāng)?shù)卣h(huán)保要求;

　　(2)脫硝工藝要適用于本工程已確定的煤種條件，并考慮燃煤來源的變化可能性;

　　(3)脫硝工藝技術(shù)成熟、設(shè)備運(yùn)行可靠,并有較多成功的運(yùn)行業(yè)績;

　　(4)脫硝裝置占地面積小，投資費(fèi)用省;

　　(5)脫硝劑要有穩(wěn)定可靠的來源;

　　(6)運(yùn)行、檢修和維護(hù)費(fèi)用小。

　　根據(jù)上面介紹的鍋爐脫硝方法結(jié)合本工程實(shí)際情況，應(yīng)首先考慮低NOx燃燒技術(shù)，低NOx燃燒技術(shù)的特點(diǎn)在于成本低，系統(tǒng)相對(duì)簡單，特別是針對(duì)投運(yùn)較早的機(jī)組改造方面具有很大優(yōu)勢(shì)，而煙氣脫硝技術(shù)與低NOx燃燒技術(shù)相結(jié)合應(yīng)用于工程，降低機(jī)組運(yùn)行費(fèi)用。煙氣脫硝技術(shù)中，SCR法和SNCR/SCR混合法在大型燃煤電廠均已獲得商業(yè)應(yīng)用。其中SCR法在全球范圍內(nèi)有數(shù)百臺(tái)的成功應(yīng)用業(yè)績和十幾年的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，日本和德國95%的煙氣脫硝裝置采用SCR技術(shù)，由于該方法技術(shù)成熟、脫硝率高、幾乎無二次污染應(yīng)是國內(nèi)煙氣脫硝工程選擇的重點(diǎn)?，F(xiàn)就上述四個(gè)方案進(jìn)行如下比較。

　　方案一低氮燃燒技術(shù)+SCR法：先采用低氮燃燒技術(shù)進(jìn)行燃燒器相關(guān)改造，初步降低NOx的排放量，之后再進(jìn)行SCR法煙氣脫硝。該方案在滿足新環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的同時(shí)，不僅可減少催化劑的使用和投資，減少催化劑引起的壓降，節(jié)約廠用電和還原劑的消耗，還可有效的降低投及運(yùn)行費(fèi)用。

　　方案二SCR法：本工程鍋爐排放濃度達(dá)1200mg/Nm3，為滿足《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》中100 mg/Nm3的要求，需設(shè)置大量的催化劑模塊，并且還原劑耗量較大，現(xiàn)有還原劑供應(yīng)系統(tǒng)不能同時(shí)滿足一、二期工程脫硝系統(tǒng)至少5天的耗量，需要對(duì)還原劑制備及工藝系統(tǒng)進(jìn)行相應(yīng)的擴(kuò)容改造。

　　方案三低氮燃燒技術(shù)+SNCR法、方案四SNCR/SCR(一層催化劑)混合法：由目前這兩種方法的常規(guī)脫硝效率一般在40~75%，均難以滿足《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》的新環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)，因此不予考慮。

　　3 結(jié)語

　　通過對(duì)上述技術(shù)方案比較，按照技術(shù)先進(jìn)，工藝成熟，經(jīng)濟(jì)合理，工程應(yīng)用廣泛，二次污染較小，可靠性高以及脫硝效率高的原則，并結(jié)合電廠的場(chǎng)地建設(shè)條件，工程脫硝系統(tǒng)設(shè)計(jì)推薦采用方案一“低NOx燃燒+SCR煙氣脫硝”技術(shù)。

　　參考文獻(xiàn) (References)

　　于龍;張彥軍[選擇性催化還原(SCR)脫硝技術(shù)研究[J];鍋爐制造;2005年

　　第一作者簡介：

　　吉建新，1978年生，男，山西朔州人，畢業(yè)于上海交通大學(xué)自動(dòng)化專業(yè)，工程師。

　　
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