燃煤電廠SCR煙氣脫硝技術的研究

莊一新

摘 要：目前，工業化學產品生產對大氣環境的污染在不斷增加，比如燃煤電廠排放出的有毒物質會對環境造成巨大的影響。因此，就燃煤電廠SCR煙氣脫硝技術進行了探討和分析。

關鍵詞：燃煤電廠；SCR煙氣脫硝技術；火電廠；運行效率

中圖分類號：X701.7 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.01.128

近年來，我國SO2和NOx的排放量不斷增加，區域性大氣污染日趨明顯。隨著電廠污染物排放標準的日趨嚴格，脫硝技術將成為各大電力企業，尤其是火電廠的新關注點。

我國的能源結構決定了在較長的時間內不會改變以火電為主的格局。選擇性催化還原（SCR）法脫硝技術是我國火電企業目前應用最廣泛的鍋爐煙氣脫硝技術之一，也是國際上火電企業使用的主流技術，我國已經投運和在建的火電廠煙氣脫硝裝置大多采用的是SCR 脫硝裝置。

1 SCR煙氣脫硝技術的控制要點

1.1 流場設計

在煙氣脫硝裝置的設計中，脫硝反應器是非常重要的技術關口，它主要與催化劑入口處界面氣體的反應速度及其勻稱性有很大聯系。當前，SCR 脫硝裝置在運行中會遇到很多問題，產生這些問題的原因主要是流場的分布極其不均勻。因此，在設計初期，可利用數值的流場模擬和物理模型試驗來解決該問題。

1.2 催化劑選型

在SCR煙氣脫硝技術的實施過程中，催化劑關系著整個系統的運行效率，處于脫硝工藝的核心位置。催化劑在脫硝裝置中對脫除比率的影響非常大，這與催化劑的類型及其表面結構的特殊性質有很大關系。其中，催化劑的活性直接影響著脫硝的最終效率。

1.3 反應溫度

采用釩、鉻、鎢催化劑，當反應溫度改變時，可能發生一些不利于NOx還原的副反應，尤其是當溫度較高時。比如，發生NH3分解為N2和H2或NH3被O2氧化為NO的反應時，還原劑會減少。這些反應在溫度超過450 ℃時開始變得激烈，溫度繼續升高后還可能生成NO2，進而使NOx的還原率下降；溫度為300～400 ℃時，NH3與NOx只生成N2和H2O，NOx的還原率隨著反應溫度的升高而提升。

1.4 空間速度

空間速度標志著煙氣在反應器內的停留時間。如果空間速度過慢，則催化劑和設備的利用率會降低；如果空間速度過快，則氣體和催化劑的接觸時間會變短，導致反應不充分，NOx的脫除率下降。

2 SCR煙氣脫硝改裝工程實施要點

為了防止在空預器冷端生成NH4HSO4，進而造成腐蝕和堵塞，需要改造鍋爐空預器冷端換熱元件。對于換熱元件而言，應選用合適的板型、材質，加寬元件間隙；增設多介質吹灰器，常規吹灰介質為蒸汽，停機清洗介質為高壓水；空氣預熱器由高、中、低溫段改為高、低溫兩段，取消中溫段，壁面空預器在NH3HSO4沉積溫度區域分段，在空預器冷段采用鍍搪瓷元件。在運行過程中，應嚴格控制氨的逃逸率，并保證較低的SO2/SO3的轉化率（<1%）。由于加裝了脫硝裝置，煙氣系統的阻力會增加約1 000 Pa。因此，需要對鍋爐引風機和電機改造，拆除鍋爐原有省煤器至空預器間的煙道，增設新的省煤器至脫硝反應器間的煙道在鍋爐鋼架內的支撐、反應器至空預器間的煙道在鍋爐鋼架內的支撐，加大對空預器的壓力。因此，相關人員需要考慮拆除、新增的鋼梁，驗算鍋爐原有的基礎、鋼架，并加固鋼架和鍋爐基礎；脫硝反應器一般布置在鍋爐送風機支架上方，需驗算原有支架的樁、基礎、結構，由于以往未預留脫硝荷載，所以，還需要加固送風機支架的樁、基礎、結構。

煙氣中的SO3經過脫硝系統后，其濃度會成倍增大。由于脫硫系統對SO3的脫除率僅有40%，所以，對既安裝了脫硝系統，又安裝了濕法脫硫系統的電廠，應充分考慮煙囪的防腐問題。

3 加裝SCR脫硝系統的費用估算

火電廠加裝SCR脫硝系統的費用估算如表1所示。

脫硝改造投資估算的基礎為：脫硝系統無旁路，還原劑采用液氨，制備車間為2臺機組共用；每爐設2臺脫硝反應器，脫硝系統入口的NOx濃度為450 mg/Nm3（干態、標態、6%O2），脫硝效率為80%.由于各廠的地質條件、上部結構形式不同，鍋爐鋼架、送風機支架基礎和上部結構加固會存在較大的差異，本估算統一按700萬元/爐（300 MW）、1 100萬元/爐（600 MW）、1 400萬元/爐（1 000 MW）計算。隨著催化劑的國產化，脫硝改造的實際投資費用會有一定的下降。

4 結束語

隨著我國燃煤電廠的發展，NOx的排放對環境造成的影響日益嚴重。綜上所述，我國已經采用了較多的脫硝技術，但需要綜合考慮不同燃煤電廠的特點，選取合適的脫硝技術，還要綜合考慮技術的成熟程度、運行可靠程度和運行成本等。此外，還應借鑒國外先進的脫硝技術，并結合我國燃煤電廠的實際情況，共同促進我國脫硝產業的發展，減少NOx的排放。

參考文獻

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〔編輯：張思楠〕