火電機組調峰技術論文篇二

　　火電機組煙氣脫硝技術選擇

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

　　關鍵詞：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： 文獻標識碼： A文章編號：2095-2104(2012)01-0020-02

　　某廠2×300MW直接空冷凝汽式汽輪發(fā)電機組，于2004年9月、10月分別通過168小時試運行。隨著環(huán)保要求的不斷提高，一期機組煙氣NOx排放已經不能滿足環(huán)保要求，需要對一期鍋爐煙氣系統(tǒng)進行相應改造，加裝脫硝裝置，進一步降低NOx排放，改善大氣質量，滿足環(huán)保要求。

　　1脫硝工藝

　　1.1脫硝工藝簡介及方案

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

　　1.2 SCR煙氣脫硝技術

　　選擇性催化還原(SCR)技術是目前應用最多而且最有成效的煙氣脫硝技術。SCR技術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，而如果采用H2、CO、CH4等還原劑，它們在還原NOx的同時會與O2作用，因此稱這種方法為“選擇性”。主要反應方程式為：

　　4NH3+4NO+O2─>4N2+6H2O(1)

　　8NH3+6NO2 ─>7N2+12H2O(2)

　　選擇適當的催化劑上述反應可以在300℃~400℃的溫度范圍內有效進行。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，技術成熟運行可靠，NOx脫除率高。我國在建的大多數電廠機組配套脫硝系統(tǒng)采用的就是SCR煙氣脫硝技術。

　　1.3 SNCR煙氣脫硝技術

　　選擇性催化還原脫除NOx的運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爭力，這就是選擇性非催化還原技術。該技術是用NH3、尿素等氨基還原劑噴入爐內與NO進行選擇性反應，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進行SNCR反應生成N2和水。該方法是以爐膛為反應器。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，NH3或尿素還原NOx的主要反應為：

　　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

　　當溫度高于1100℃時，NH3則會被氧化為NO，即

　　4NH3+ 5O2 → 4NO + 6H2O

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

　　1.4 SNCR/SCR混合煙氣脫硝技術

　　SNCR/SCR混合煙氣脫硝技術是把SNCR工藝的還原劑噴入爐膛技術同SCR工藝利用逃逸氨進行催化反應的技術結合起來，進一步脫除NOx。它是把SNCR工藝的低費用特點同SCR工藝的高效率及低的氨逃逸率進行有效結合。該聯(lián)合工藝于20世紀70年代首次在日本的一座燃油裝置上進行試驗，試驗表明了該技術的可行性。理論上，SNCR工藝在脫除部分NOx的同時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NOx的分布的改變卻是非常困難的。為了克服這一難點，混合工藝需要在SCR反應器中安裝一個輔助氨噴射系統(tǒng)。通過試驗和調節(jié)輔助氨噴射可以改善氨氣在反應器中的分布效果。SNCR/SCR混合工藝的運行特性參數可以達到40%~80%的脫硝效率，氨的逃逸為3~15ppm。

　　由于鍋爐機組投運時間較早，省煤器出口NOx排放濃度較高，結合工程實際情況，本期工程可按下述四個方案進行考慮。

　　方案一：低氮燃燒技術+SCR法——先通過低NOx燃燒技術改造將鍋爐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+SNCR法——通過低NOx燃燒技術改造+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 煙氣脫硝技術的選擇

　　根據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，主要從以下幾個方面綜合考慮：

　　(1)NOx排放濃度和排放量必須滿足國家和當地政府環(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)脫硝工藝技術成熟、設備運行可靠,并有較多成功的運行業(yè)績;

　　(4)脫硝裝置占地面積小，投資費用省;

　　(5)脫硝劑要有穩(wěn)定可靠的來源;

　　(6)運行、檢修和維護費用小。

　　根據上面介紹的鍋爐脫硝方法結合本工程實際情況，應首先考慮低NOx燃燒技術，低NOx燃燒技術的特點在于成本低，系統(tǒng)相對簡單，特別是針對投運較早的機組改造方面具有很大優(yōu)勢，而煙氣脫硝技術與低NOx燃燒技術相結合應用于工程，降低機組運行費用。煙氣脫硝技術中，SCR法和SNCR/SCR混合法在大型燃煤電廠均已獲得商業(yè)應用。其中SCR法在全球范圍內有數百臺的成功應用業(yè)績和十幾年的運行經驗，日本和德國95%的煙氣脫硝裝置采用SCR技術，由于該方法技術成熟、脫硝率高、幾乎無二次污染應是國內煙氣脫硝工程選擇的重點。現就上述四個方案進行如下比較。

　　方案一低氮燃燒技術+SCR法：先采用低氮燃燒技術進行燃燒器相關改造，初步降低NOx的排放量，之后再進行SCR法煙氣脫硝。該方案在滿足新環(huán)保標準的同時，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行費用。

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

　　方案三低氮燃燒技術+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準》的新環(huán)保標準，因此不予考慮。

　　3 結語

　　通過對上述技術方案比較，按照技術先進，工藝成熟，經濟合理，工程應用廣泛，二次污染較小，可靠性高以及脫硝效率高的原則，并結合電廠的場地建設條件，工程脫硝系統(tǒng)設計推薦采用方案一“低NOx燃燒+SCR煙氣脫硝”技術。

　　參考文獻 (References)

　　于龍;張彥軍[選擇性催化還原(SCR)脫硝技術研究[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)于上海交通大學自動化專業(yè)，工程師。

　　
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