熱電廠煙氣脫硝技術(shù)改造

胡小娟

（錫林郭勒職業(yè)學(xué)院，內(nèi)蒙古錫林浩特 026000）

熱電廠煙氣脫硝技術(shù)改造

胡小娟

（錫林郭勒職業(yè)學(xué)院，內(nèi)蒙古錫林浩特 026000）

隨著我國經(jīng)濟(jì)實(shí)力的增強(qiáng)，耗電量也將逐步加大。有研究資料表明，假如繼續(xù)不加強(qiáng)對(duì)煙氣中氮氧化物的治理，氮氧化物的總量和在大氣污染物中的比重都將上升，并有可能取代二氧化硫成為大氣中的主要污染物。錫林熱電廠#1機(jī)組進(jìn)行脫硝技術(shù)改造，煙氣采用選擇性催化還原法（SCR）進(jìn)行脫硝，對(duì)鍋爐排放的煙氣進(jìn)行治理，增設(shè)SCR系統(tǒng)相關(guān)設(shè)備并進(jìn)行系統(tǒng)改造，目前各項(xiàng)性能指標(biāo)良好，出口氮氧化物參數(shù)穩(wěn)定在70mg/Nm3。

煙氣 選擇性性催化還原法（SCR） 系統(tǒng)改造

1　鍋爐概況

錫林熱電廠機(jī)組容量2×300MW，每臺(tái)300MW機(jī)組配備1臺(tái)最大連續(xù)出力為1050t/h的鍋爐，鍋爐燃用褐煤。鍋爐為亞臨界參數(shù)，自然循環(huán)單爐膛，一次中間再熱，低氮氧化物燃燒器、平衡通風(fēng)，四角噴燃，緊身封閉，固態(tài)排渣，全鋼架懸吊結(jié)構(gòu)汽包爐。每臺(tái)鍋爐配備有兩臺(tái)電除塵器，除塵效率大于99.9%。每臺(tái)鍋爐配備2臺(tái)靜葉可調(diào)軸流式吸風(fēng)機(jī)。

2　選擇性催化還原法（SCR）

煙氣脫硝工藝采用選擇性催化還原法（SCR），還原劑為液氨。整個(gè)SCR系統(tǒng)分為兩大部分，即SCR反應(yīng)器和還原劑儲(chǔ)存以及供應(yīng)系統(tǒng)。SCR反應(yīng)器布置在鍋爐省煤器后、空預(yù)器前。液氨儲(chǔ)罐設(shè)計(jì)為2 ×100m3，滿足在設(shè)計(jì)條件下，每天運(yùn)行24小時(shí)，連續(xù)運(yùn)行7天的消耗量。設(shè)置2臺(tái)液氨蒸發(fā)器，蒸發(fā)器能力按535-585kg/h設(shè)計(jì)。

2.1煙氣流程

省煤器出口→SCR反應(yīng)器進(jìn)口煙道→導(dǎo)流板→氨氣噴射格柵→煙氣/氨氣混合器整流器→反應(yīng)器催化劑層→SCR反應(yīng)器出口煙道→空預(yù)器。

2.2脫硝原理

選擇性催化還原法煙氣脫硝技術(shù)是指在催化劑和氧氣存在的條件下，在較低的溫度范圍（330～427℃）內(nèi)，將煙氣中的NOx還原生成N2和H2O，減少NOx排放的技術(shù)。其工作原理如下：

當(dāng)鍋爐尾部燃燒時(shí)，脫硝反應(yīng)器及其閥門附件能承受運(yùn)行溫度430℃（每次不大于5小時(shí)，一年不超過三次）的考驗(yàn)，而不產(chǎn)生任何損壞。保證滿足鍋爐各種負(fù)荷工況煙氣量的要求，煙道設(shè)計(jì)溫度為427℃，設(shè)計(jì)壓力為±5800Pa，瞬時(shí)不變形承載能力不低于±8700Pa。

2.3系統(tǒng)改造

2.3.1反應(yīng)器

反應(yīng)器采用高灰型布置工藝，每臺(tái)鍋爐設(shè)兩臺(tái)反應(yīng)器，反應(yīng)器內(nèi)的煙氣豎直向下流動(dòng)，布置在省煤器后空預(yù)器前。反應(yīng)器內(nèi)的催化劑支撐鋼梁設(shè)置為二層（層間距離不小于3.3m）。反應(yīng)器內(nèi)部各類橫向的加強(qiáng)板、支架、密封、鋼架等不得采用工字鋼梁或者槽鋼，全部采用方型或者長方型（內(nèi)空）鋼梁，設(shè)計(jì)成不易積灰的型式，同時(shí)必須考慮熱膨脹的補(bǔ)償措施，反應(yīng)器的設(shè)置必須滿足遠(yuǎn)期蜂窩催化劑和板式催化劑互換的需要。

2.3.2導(dǎo)流板

在SCR反應(yīng)器入口煙道中設(shè)置導(dǎo)流板，從而使進(jìn)入SCR反應(yīng)器的煙氣更均勻。為保證回到空氣預(yù)熱器的煙氣流場分布均勻，根據(jù)CFD模擬煙氣流場的情況，在連接煙道內(nèi)設(shè)置若干導(dǎo)流板，以消除流場的不均勻性。在外削角急轉(zhuǎn)彎頭處、變截面收縮處設(shè)置若干導(dǎo)流板，以消除流場的不均勻性。

在緩轉(zhuǎn)彎頭中，當(dāng)煙道的兩鄰邊的比值為2/3≤1.3時(shí)宜裝設(shè)導(dǎo)流板。當(dāng)a/b＜0.8時(shí)，裝設(shè)1～2片；當(dāng)a/b=0.8～1.3時(shí)，裝設(shè)1片。具體如圖1所示。

2.3.3吹灰系統(tǒng)

因?yàn)殇@鹽及飛灰中的小顆粒沉積在催化劑的小孔中，致使煙氣不能順利流通，這樣就會(huì)阻礙NOx、NH3到達(dá)催化劑活性表面，引起催化劑鈍化。對(duì)此，除合理進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)，選用合適的催化劑內(nèi)煙氣速度外，很重要的一點(diǎn)就是要對(duì)催化劑定期吹灰，本系統(tǒng)采用半伸縮耙式蒸汽吹灰器與聲波吹灰器聯(lián)合吹灰方式。

2.3.4稀釋風(fēng)機(jī)

氨在空氣中的體積濃度達(dá)到15～28%時(shí)，會(huì)形成II類可燃爆炸性混合物。為保證注入煙道的氨與空氣混合物絕對(duì)安全，噴入反應(yīng)器煙道的氨氣應(yīng)為經(jīng)空氣稀釋后的8%以內(nèi)的氨氣混合氣體。稀釋風(fēng)機(jī)應(yīng)能適應(yīng)鍋爐40～100%BMCR負(fù)荷下的正常運(yùn)行，并留有一定裕度，風(fēng)量裕度不低于10%（設(shè)計(jì)工況下的最大風(fēng)量），風(fēng)壓裕度不低于20%。

2.3.5氨區(qū)系統(tǒng)

本系統(tǒng)建設(shè)規(guī)模是2臺(tái)300MW機(jī)組建設(shè)脫硝裝置。公用系統(tǒng)還原劑儲(chǔ)存及制備區(qū)中液氨儲(chǔ)罐容積按4×300MW耗量考慮，蒸發(fā)器和緩沖罐按2×300MW設(shè)計(jì)，預(yù)留擴(kuò)建2×300MW的位置；在BMCR工況及煙氣中NOx含量為400mg/Nm3時(shí)，單臺(tái)機(jī)組的液氨耗量不大于147kg/h。

液氨由液氨槽車送來，利用液氨槽車自身壓力及液氨卸料壓縮機(jī)增壓的方式將液氨由槽車輸入至液氨儲(chǔ)罐內(nèi)貯存，并利用液氨儲(chǔ)罐與液氨蒸發(fā)器之間的壓差，將液氨儲(chǔ)罐中的液氨輸送到液氨蒸發(fā)器內(nèi)蒸發(fā)為氣氨，并通過氣氨緩沖罐來穩(wěn)定其壓力后經(jīng)管道送至稀釋系統(tǒng)稀釋，最終送入脫硝系統(tǒng)。液氨儲(chǔ)罐及氣氨蒸發(fā)系統(tǒng)緊急排放的氣氨則排入氨氣稀釋罐中，經(jīng)水吸收后排入廢水池，再經(jīng)由廢水泵送至廢水處理系統(tǒng)處理。氨區(qū)主要有液氨卸料壓縮機(jī)、液氨儲(chǔ)罐、液氨輸送泵、液氨蒸發(fā)器、氣氨緩沖罐、氨氣稀釋罐、廢水泵等設(shè)備。

3　運(yùn)行效果

初裝兩層催化劑，在鍋爐正常負(fù)荷范圍內(nèi)，經(jīng)過尾部受熱面改造，SCR系統(tǒng)改造，省煤器出口水溫滿足機(jī)組運(yùn)行要求，性能考核試驗(yàn)時(shí)的脫硝效率不低于75%，出口氮氧化物參數(shù)穩(wěn)定在70mg/Nm3，目前，脫硝系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，各項(xiàng)性能指標(biāo)良好，優(yōu)于國家《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》。

［1］孫克勤，韓祥.燃煤電廠煙氣脫硝設(shè)備及運(yùn)行［M］.機(jī)械工業(yè)出版社.

［2］劉振昶.煙氣脫硝技術(shù)在火電廠項(xiàng)目中的應(yīng)用研究［J］.科技與企業(yè)，2015.07.

胡小娟（1983—），滿族，碩士研究生在讀，研究方向?yàn)榛痣姀S污染物排放控制技術(shù)和電站鍋爐技術(shù)。