熱電廠煙氣脫硝技術改造

【摘 要】隨著我國經濟實力的增強，耗電量也將逐步加大。有研究資料表明，假如繼續不加強對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機組進行脫硝技術改造，煙氣采用選擇性催化還原法（SCR）進行脫硝，對鍋爐排放的煙氣進行治理，增設SCR系統相關設備并進行系統改造，目前各項性能指標良好，出口氮氧化物參數穩定在70mg/Nm3。

【關鍵詞】煙氣 選擇性性催化還原法（SCR） 系統改造

1 鍋爐概況

錫林熱電廠機組容量2×300MW，每臺300MW機組配備1臺最大連續出力為1050t/h的鍋爐，鍋爐燃用褐煤。鍋爐為亞臨界參數，自然循環單爐膛，一次中間再熱，低氮氧化物燃燒器、平衡通風，四角噴燃，緊身封閉，固態排渣，全鋼架懸吊結構汽包爐。每臺鍋爐配備有兩臺電除塵器，除塵效率大于99.9%。每臺鍋爐配備2臺靜葉可調軸流式吸風機。

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SCR系統分為兩大部分，即SCR反應器和還原劑儲存以及供應系統。SCR反應器布置在鍋爐省煤器后、空預器前。液氨儲罐設計為2×100m3，滿足在設計條件下，每天運行24小時，連續運行7天的消耗量。設置2臺液氨蒸發器，蒸發器能力按535-585kg/h設計。

2.1煙氣流程

省煤器出口→SCR反應器進口煙道→導流板→氨氣噴射格柵→煙氣/氨氣混合器整流器→反應器催化劑層→SCR反應器出口煙道→空預器

2.2 脫硝原理

選擇性催化還原法煙氣脫硝技術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，將煙氣中的NOx還原生成N2和H2O，減少NOx排放的技術。其工作原理如下：

4NH3+4NO+O2→4N2+6H2O （1-1）

4NH3+2NO2+O2→3N2+6H2O （1-2）

當鍋爐尾部燃燒時，脫硝反應器及其閥門附件能承受運行溫度430℃（每次不大于5小時，一年不超過三次）的考驗，而不產生任何損壞。保證滿足鍋爐各種負荷工況煙氣量的要求，煙道設計溫度為427℃，設計壓力為±5800Pa，瞬時不變形承載能力不低于±8700Pa。

2.3系統改造

2.3.1反應器

反應器采用高灰型布置工藝，每臺鍋爐設兩臺反應器，反應器內的煙氣豎直向下流動，布置在省煤器后空預器前。反應器內的催化劑支撐鋼梁設置為二層（層間距離不小于3.3m）。反應器內部各類橫向的加強板、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（內空）鋼梁，設計成不易積灰的型式，同時必須考慮熱膨脹的補償措施，反應器的設置必須滿足遠期蜂窩催化劑和板式催化劑互換的需要。

2.3.2導流板

在SCR反應器入口煙道中設置導流板，從而使進入SCR反應器的煙氣更均勻。為保證回到空氣預熱器的煙氣流場分布均勻，根據CFD模擬煙氣流場的情況，在連接煙道內設置若干導流板，以消除流場的不均勻性。在外削角急轉彎頭處、變截面收縮處設置若干導流板，以消除流場的不均勻性。

在緩轉彎頭中，當煙道的兩鄰邊的比值為2/3≤1.3時宜裝設導流板。當a/b<0.8時，裝設1～2片；當a/b=0.8～1.3時，裝設1片。具體如圖1所示。

2.3.3吹灰系統

因為銨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，這樣就會阻礙NOx、NH3到達催化劑活性表面，引起催化劑鈍化。對此，除合理進行系統設計，選用合適的催化劑內煙氣速度外，很重要的一點就是要對催化劑定期吹灰，本系統采用半伸縮耙式蒸汽吹灰器與聲波吹灰器聯合吹灰方式。

2.3.4稀釋風機

氨在空氣中的體積濃度達到15～28%時，會形成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安全，噴入反應器煙道的氨氣應為經空氣稀釋后的8%以內的氨氣混合氣體。稀釋風機應能適應鍋爐40～100%BMCR負荷下的正常運行，并留有一定裕度，風量裕度不低于10%（設計工況下的最大風量），風壓裕度不低于20%。

2.3.5 氨區系統

本系統建設規模是2臺300MW機組建設脫硝裝置。公用系統還原劑儲存及制備區中液氨儲罐容積按4×300MW耗量考慮，蒸發器和緩沖罐按2×300 MW設計，預留擴建2×300MW的位置；在BMCR工況及煙氣中NOx含量為400mg/Nm3時，單臺機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增壓的方式將液氨由槽車輸入至液氨儲罐內貯存，并利用液氨儲罐與液氨蒸發器之間的壓差，將液氨儲罐中的液氨輸送到液氨蒸發器內蒸發為氣氨，并通過氣氨緩沖罐來穩定其壓力后經管道送至稀釋系統稀釋，最終送入脫硝系統。液氨儲罐及氣氨蒸發系統緊急排放的氣氨則排入氨氣稀釋罐中，經水吸收后排入廢水池，再經由廢水泵送至廢水處理系統處理。氨區主要有液氨卸料壓縮機、液氨儲罐、液氨輸送泵、液氨蒸發器、氣氨緩沖罐、氨氣稀釋罐、廢水泵等設備。

4 運行效果

初裝兩層催化劑，在鍋爐正常負荷范圍內，經過尾部受熱面改造，SCR系統改造，省煤器出口水溫滿足機組運行要求，性能考核試驗時的脫硝效率不低于75%，出口氮氧化物參數穩定在70mg/Nm3，目前，脫硝系統運行穩定，各項性能指標良好，優于國家《火電廠大氣污染物排放標準》。

參考文獻：

[1]孫克勤，韓祥.燃煤電廠煙氣脫硝設備及運行[M].機械工業出版社.

[2]劉振昶.煙氣脫硝技術在火電廠項目中的應用研究[J]. 科技與企業，2015.07.

作者簡介：胡小娟（1983—），滿族，碩士研究生在讀，研究方向為火電廠污染物排放控制技術和電站鍋爐技術。