SCR脫硝在包頭第一熱電廠300MW燃煤機(jī)組上的應(yīng)用

摘 要：本文簡要介紹選擇性催化還原法脫硝技術(shù)，結(jié)合SCR脫硝裝置在包頭第一熱電廠的應(yīng)用情況，對該脫硝系統(tǒng)的工作原理、工藝流程、設(shè)備特點進(jìn)行介紹與分析，為以后的脫硝工程建設(shè)提供了經(jīng)驗。

關(guān)鍵詞：燃煤火電廠；SCR 脫硝工藝流程；工藝系統(tǒng)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2015.22.188

0 引言

我國是世界上煤炭生產(chǎn)和消費(fèi)大國，煤炭占一次能源構(gòu)成的70%—75%左右。煤炭燃燒產(chǎn)生的污染物有幾十種，危害大的主要有：煙塵、SO2、NOx等。對于一些燃煤鍋爐，一次脫氮采用增加低氮燃燒器脫除NOx，但因其技術(shù)的局限性，NOx脫除率一般比較低，難以滿足當(dāng)期的環(huán)保要求。為提高NOx脫除率，燃煤鍋爐二次脫氮普遍應(yīng)用SCR和SNCR技術(shù)，而SCR技術(shù)因其脫硝效率高、氨逃逸低、可控性好等優(yōu)勢廣泛被采用。

包頭第一熱電廠配套鍋爐為東方鍋爐廠制造的DG1065/18.2-Ⅱ6型亞臨界自然循環(huán)燃煤鍋爐，分別于2007、2008年投產(chǎn)，為自然循環(huán)汽包爐，單爐膛п型布置，一次再熱，平衡通風(fēng)、固態(tài)排渣，全鋼架、全懸吊結(jié)構(gòu)，緊身封閉，爐頂帶金屬防雨罩；采用四角切圓燃燒方式，設(shè)計燃用煙煤為鄂爾多斯神華集團(tuán)煤礦煙煤，主要是來自東勝神府煤田所屬煤礦。為滿足國家及地方的環(huán)保要求，減少鍋爐尾氣中NOx排放量，安裝了江蘇科行環(huán)保科技有限公司設(shè)計生產(chǎn)的首臺SCR煙氣脫硝裝置，采用江蘇萬德環(huán)保科技有限公司生產(chǎn)的蜂窩式催化劑，液氨作為還原劑。

1 SCR脫硝原理

由于煙氣中的NOx90% 以上是NO，反應(yīng)式（1）是主要的化學(xué)反應(yīng)。SCR 裝置一般布置在鍋爐省煤器和空預(yù)器之間。SCR 煙氣脫硝工藝（ 簡稱SCR 工藝） 的關(guān)鍵是催化劑， 包頭第一熱電廠2×300MW機(jī)組SCR 系統(tǒng)選用為釩鈦基催化劑， 主要成分為TiO2、WO3、V2O5和粘合劑等。脫硝工藝流程見圖1：

2 SCR系統(tǒng)總體布置

包頭第一熱電廠SCR 系統(tǒng)布置在鍋爐省煤器出口與空預(yù)器入口之間， 屬于高灰型布置。整個SCR 系統(tǒng)有2個SCR 反應(yīng)器， 催化劑按“2+1”模式布置，噴氨格柵安裝在反應(yīng)器入口的豎直向上煙道內(nèi)。系統(tǒng)未設(shè)置旁路煙道， 其脫硝流程為： 煙氣經(jīng)省煤器出口對接煙道→ 進(jìn)口煙道→ 噴氨格柵→ 反應(yīng)器→出口煙道→ 空預(yù)器。在SCR 系統(tǒng)的進(jìn)、出口煙道下部分別增置灰斗和輸灰系統(tǒng)。還原劑儲存和供應(yīng)系統(tǒng)占地面積約為3600m2。

3 主要設(shè)備特點

（1）脫硝反應(yīng)器。反應(yīng)器是整個系統(tǒng)的核心，功能是在其內(nèi)部，煙氣與NH3的混合物在通過催化劑層時，煙氣中的NOx 在催化劑的作用下與NH3反應(yīng)生成N2和H2O。反應(yīng)器布置在爐后預(yù)留的金屬構(gòu)架上。SCR反應(yīng)器殼體內(nèi)部結(jié)構(gòu)、空間及其鋼結(jié)構(gòu)荷載的設(shè)計，應(yīng)具有使用國內(nèi)外各廠家蜂窩式和板式催化劑的通用性。反應(yīng)器內(nèi)煙氣設(shè)計流速約 6m/s。

包頭第一熱電廠SCR 系統(tǒng)設(shè)置了2臺相互獨(dú)立的（ 即A 側(cè)和B 側(cè)） SCR 反應(yīng)器（ 12 m x 10 m） 。反應(yīng)器入口設(shè)氣流均布裝置，反應(yīng)器入口及出口段都設(shè)導(dǎo)流板，SCR反應(yīng)器與進(jìn)、出口煙道范圍內(nèi)的導(dǎo)流板、整流裝置、靜態(tài)混合器、支撐及附件等材質(zhì)為Q345鋼，并對內(nèi)部易磨損的部位采取耐磨合金鋼防護(hù)板。

（2）氨儲存和供應(yīng)系統(tǒng)系統(tǒng)。采用液氨來制備脫硝劑，按照2臺爐共用儲存、卸載及供應(yīng)系統(tǒng)的原則設(shè)計，并考慮擴(kuò)建機(jī)組脫硝所需液氨布置空間。氨區(qū)系統(tǒng)包括液氨卸料壓縮機(jī)、液氨儲罐、液氨泵、液氨蒸發(fā)槽、氨氣緩沖槽、氨氣稀釋槽、廢水池及廢水泵、閥門、管路及附件等。

（3）氨/煙氣混合噴射系統(tǒng)。氨氣和煙氣混合的均勻度對系統(tǒng)脫硝效率高低和氨逃逸量至關(guān)重要。因此需采用CFD輔助設(shè)計，并進(jìn)行實體流場模型來優(yōu)化設(shè)計，以保證SCR反應(yīng)器入口氨氮摩爾比的最大偏差不大于平均值的±5%。充分考慮到其處于鍋爐的高含塵區(qū)域的因素，所選用的材料為耐磨材料或充分考慮防磨保護(hù)。

4 結(jié)語

包頭第一熱電廠脫硝改造工程項目作為江蘇科行環(huán)保科技有限公司在電力行業(yè)脫硝領(lǐng)域的第一個項目，具有示范作用。作為江蘇科行SCR脫硝裝置，其順利投運(yùn)標(biāo)志著江蘇科行SCR脫硝技術(shù)以及脫硝設(shè)備的設(shè)計生產(chǎn)能力取得了突破性進(jìn)展，為江蘇科行產(chǎn)品多元化做出突出貢獻(xiàn)。

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作者簡介：王曉東（1973-），男，專科，1994年6月畢業(yè)于上海大學(xué)工學(xué)院。